电力设备与新能源行业深度报告：虚拟电厂，具有经济性的灵活性资源建设，蓝海市场蓄势待发

虚拟电厂：具有经济性的灵活性资源建设，蓝海市场蓄势待发 —行业深度报告 武浩电新行业首席分析师 S1500520090001010-83326711 wuhao@cindasc.com 曾一赟电新行业研究助理 15919166181 zengyiyun@cindasc.com 有 相关研究 信达证券股份有限公司 CINDASECURITIESCO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼 邮编：100031 联系电话：15919166181 邮箱：zengyiyun@cindasc.com 电新行业研究助理 曾一赟 执业编号：S1500520090001 联系电话：010-83326711 邮箱：wuhao@cindasc.com 电新行业首席分析师 武浩 上次评级 看好 投资评级 证券研究报告 行业研究 行业深度报告 电力设备与新能源 虚拟电厂：具有经济性的灵活性资源建设，蓝海市场蓄势待发 2023年9月21日 本期内容提要: ⯁风光装机提升带来发用电时间错配矛盾，虚拟电厂是具有经济性的灵活性资源建设。我国风电、光伏产业发展迅速，发电量、装机容量占比逐年上升，进而带动电力系统灵活性调节资源需求提升。灵活性资源建设包括 供给侧和需求侧两大类，虚拟电厂是需求侧中解决时间错配的有效措施。从定义上看，虚拟电厂是聚合资源的能源管理系统，其基础是分布式、灵活性资源和电力市场。从分类来看，虚拟电厂可分为一体化和负荷侧虚拟电厂，一体化虚拟电厂范围更广。从发展阶段来看，虚拟电厂发展可以分为三个阶段：邀约型阶段、市场化阶段、自主调度型阶段，我国当前处于邀约型发展初期。从经济性来看，虚拟电厂在经济性方面具备显著优势，前期投入为200-400元/KW，建设/运营/激励等环节投资为853元/KW。 ⯁顶层政策推动虚拟电厂示范运行，虚拟电厂远期空间广阔。政策端，中央部委多次提及建立虚拟电厂，近两年政策密集出台。各省也出台电力需求侧响应利好政策，助力构建需求侧响应盈利性。基础建设端，电力市场化改革逐步深化，现货市场、中长期市场、辅助服务市场等模块逐步完 善，虚拟电厂盈利环境向好；工商业储能、电动车、空调改造等灵活性资源建设加速进行，为虚拟电厂构建可调动资源。 ⯁我国虚拟电厂示范项目大幅增加，海外虚拟电厂商业模式趋于完善。目前，我国虚拟电厂以试点示范为主，相比欧美国家，我国虚拟电厂仍处于起步阶段，项目实际收益仍处于较低水平，其中上海的收益约0.41元/KW* 次，冀北项目约30元/KW*年，深圳约0.274元/KWH，仍处于较低水平。 但我们认为我国的虚拟电厂收益模式逐步多元化，未来有望随电力市场建设进一步丰富。日本来看，丰富的电力市场品类带动虚拟电厂盈利模式丰富，包括输配电侧、零售电侧、用户侧的收益来源。欧洲来看，虚拟电厂的资源主要为发电侧资源，收益模式主要电网平衡服务和用户侧服务。我国与海外的虚拟电厂的发展差距，主要来自电力市场的成熟度差异，我们预期未来或将有相关政策逐步出台落地。 ⯁虚拟电厂空间广阔，蓝海赛道蓄势待发。我们测算得到2025年虚拟电厂 制造端、运营端的产业链市场空间有望达695.2亿元，其中平台建设约 244.5亿元，2030年产业链市场空间有望达917.0亿元，其中平台建设约 322.5亿元。虚拟电厂在峰谷差率较高，电力市场进度较快的省份有望率先上量。我们认为广东、浙江、山东、四川等地有望成为虚拟电厂率先起量的省份，其产业链也有望率先快速发展 ⯁看好虚拟电厂系统产业链投资机会，具有先发优势企业有望受益。虚拟电厂产业链涉及上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方。从投资 角度来看，我们认为0-1的过程有望率先起量的是产业链的上游资源和中游设备建设。从行业壁垒来看，虚拟电厂管理平台由国家电网建设，电力资质是参与虚拟电厂的门槛性壁垒。通信系统是虚拟电厂功能的关键，具有一定的技术壁垒。企业的核心竞争力主要为项目积累和先发优势，虚拟电厂需要聚合灵活性资源，资源规模影响虚拟电厂的规模。 ⯁投资建议：建议关注率先布局虚拟电厂业务的系统平台建设企业：四方股份、苏文电能、安科瑞、国能日新、东方电子、国网信通、恒实科技、朗新科技、国电南瑞等；建议关注具有灵活性资源，参与虚拟电厂运营相关企业：芯能科技、特锐德、晶科科技等。 ⯁风险因素：原材料价格波动风险、虚拟电厂建设不及预期、市场发展不及预期、国内外相关政策风险等 目录 投资逻辑5 一、虚拟电厂是具有经济性的灵活性资源建设，以解决发用电时间错配问题6 1.1风光发展带来发用电时间错配矛盾，电力系统灵活性资源需求日益增长6 1.2虚拟电厂具有较强的调节能力，我国的虚拟电厂处于发展初期9 1.3虚拟电厂是具有经济性的灵活性资源建设12 二、顶层政策推动虚拟电厂示范运行，虚拟电厂远期空间广阔14 2.1中央政策方向明确，虚拟电厂的建设有望加速14 2.2虚拟电厂的两大基础建设加速推进，虚拟电厂正处于0-1的过程18 2.3我国虚拟电厂示范项目大幅增加，海外虚拟电厂商业模式趋于完善21 2.4虚拟电厂空间广阔，蓝海赛道蓄势待发23 三、看好虚拟电厂系统产业链投资机会，具有先发优势企业有望受益25 3.1看好虚拟电厂上中游环节，当前竞争力在于项目积累与资源优势25 四、投资建议27 �、风险因素28 表目录 表1：电力时间错配的解决措施8 表2：虚拟电厂和微电网的区别8 表3：根据山西省能源局的实施方案划分的虚拟电厂类型10 表4：虚拟电厂商业模式11 表5：各类资源提升灵活性的成本构成12 表6：虚拟电厂国家政策14 表7：各省电力需求响应补贴政策汇总15 表8：灵活性资源及电力市场建设政策18 表9：以分布式光伏配储+独立工商业储能为逻辑测算工商业储能装机规模及市场空间预测.19 表10：国外主要虚拟电厂项目21 表11：虚拟电厂试点示范项目21 表12：日本虚拟电厂盈利模式总结22 表13：德国虚拟电厂项目情况以及其盈利模式情况23 表14：我国虚拟电厂空间测算23 表14：虚拟电厂建设壁垒及优势26 表16：虚拟电厂相关标的估值27 图目录 图1：中国发电量结构（亿千瓦时）6 图2：中国发电累计装机结构（万千瓦）6 图3：风电光伏占比提升增加电力系统灵活性调节需求7 图4：虚拟电厂模式示意图9 图5：虚拟电厂发展阶段10 图6：2022年上海市主要类型建筑分项用电占比情况19 图7：2017-2023年我国新能源车保有量（辆）及渗透率20 图8：2023年7月高峰-低谷电价差24 图9：虚拟电厂产业图谱25 投资逻辑 风光装机提升带来发用电时间错配矛盾，虚拟电厂是具有经济性的灵活性资源建设。虚拟电厂前期投入为200-400元/KW，建设/运营/激励等环节投资为853元/KW，相比于其他的灵活性资源建设更具有经济性。 虚拟电厂的痛点来自可调动的分布式资源不足和盈利模式欠缺。分布式资源来自电动车、可控负荷、分布式储能，盈利模式依赖于电力市场的进展。当前时间来看，电动汽车、工商业储能发展迅速，奠定虚拟电厂灵活性资源基础。电力市场主要看政策推进，而当前节点电力市场正加速建设，未来电力市场相关政策落地也有望成为虚拟电厂发展的有效催化。 空间上看，我们测算得到2025年虚拟电厂制造端、运营端的产业链市场空间有望达695.2 亿元，其中平台建设约244.5亿元，2030年产业链市场空间有望达917.0亿元，其中平台 建设约322.5亿元。因此我们看好虚拟电厂系统产业链投资机会，具有先发优势企业有望受益。 一、虚拟电厂是具有经济性的灵活性资源建设，以解决发用电时间错配问题 1.1风光发展带来发用电时间错配矛盾，电力系统灵活性资源需求日益增长 我国风电、光伏产业发展迅速，发电量、装机容量占比逐年上升。发电量方面，2009年至 2022年间，风电发电量从276.15亿千瓦时增长至最高7624亿千瓦时；光伏发电量从0增长至4276亿千瓦时，风光发电量占比从0.8%增长至13.7%，年度复合增长率约为22.5%。装机容量方面，2011年至2020年间，风电装机容量从15.28GW增长至最高72.11GW，年度复合增长率约为16.8%；2013至2022十年间，光伏装机容量从12.92GW增长至87.41GW，年度复合增长率约为21.0%。2022年光伏新增装机量再创新高，成为历年新增装机规模最大的一年。 图1：中国发电量结构（亿千瓦时）图2：中国发电累计装机结构（万千瓦） 100,000.00 90,000.00 80,000.00 70,000.00 60,000.00 50,000.00 40,000.00 30,000.00 20,000.00 10,000.00 0.00 发电量:太阳能发电发电量:风电 发电量:核电发电量:火电 发电量:水电风光占比 16.0% 14.0% 12.0% 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 0.0% 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 水电火电 核电风电 太阳能发电风光装机占比 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 资料来源：Wind，信达证券研发中心资料来源：中电联，信达证券研发中心 风电光伏大量并网带动电力系统灵活性调节资源需求提升。电力即发即用，而风电一般凌晨大发，光伏中午大发，用户侧用电高峰主要集中在上午和晚上，因此发/用电天然不匹配。 随着风电光伏装机量、发电量不断提升，时间错配的矛盾愈发明显。为解决新能源发电-负荷侧用电的时间错配问题，电力系统对灵活性调节需求不断提升。 图3：风电光伏占比提升增加电力系统灵活性调节需求 资料来源：自然资源保护协会中国电力圆桌项目，信达证券研发中心 建设虚拟电厂是解决时间错配的有效措施。发用电的时间错配问题，可以分为发电侧和负荷侧有两类解决措施。供给侧的解决方式主要为三种：1）火电灵活性改造；2）独立共享储能或新能源配储；3）特高压远距离输电。需求侧的解决方式主要为三种：1）负荷管理； 2）需求侧相应；3）虚拟电厂。其中，虚拟电厂便是负荷侧中解决时间错配的有效措施，通过整合分散的分布式资源，根据电力系统需求进行削峰填谷，整体可以同时作为“发电侧”或“用电侧”。 虚拟电厂是需求侧响应的延申，需求侧响应是主动的负荷管理。负荷管理主要靠管制措施有计划的限制企业的用电，比如“有序用电”、“拉闸限电”，具有强制性，可能会影响 公司的经营生产。需求侧响应则是市场驱动的、主动性的负荷管理，通过经济性驱动，让企业主动进行的负荷管理，从而降低顶峰负荷，减少电力系统的供电压力，需求侧响应一般指的是企业的负荷管理，灵活性资源主要是用户侧的可控负荷。虚拟电厂的范围更广，是通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式能源、储能系统、可控负荷、电动汽车等的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统，其包括分布式发电资源、负荷侧的灵活性资源，可以整合一个区域的资源作为整体进行调节。 表1：电力时间错配的解决措施 解决角度解决措施 发电侧 进行火电灵活性改造，提高火电机组适应出力大幅波动、快速响应各类变化的能力；独立储能，建设电力“蓄水池”，缓解高峰用电压力，存储低谷溢出电力；特高压输给其他省份，通过电网将各省电力市场汇入全国，宏观调控电力适配情况。 负荷管理，采取适当措施对用电负荷有计划地进行限制和调整,以保证电力供需之间的平衡； 负荷侧建设微电网，实现自我控制、保护和管理，降低负荷波动。 需求侧响应，通过市场机制让用户侧主动调节负荷，达到削峰填谷的效果等； 资料来源：信达证券研发中心 微电网有望逐步与虚拟电厂相结合。微电网可以理解为一个独立的电网系统，其内部可以独立运行，也可以并入大电网运行