电气设备行业专题研究：虚拟电厂：聚沙成塔，灵活调控

电气设备行业专题研究 / 虚拟电厂：聚沙成塔，灵活调控 挖掘价值投资成长 / 2024年11月08日 【投资要点】 虚拟电厂（VPP）是聚合分布在一定区域的分布式电源、可调节负荷、储能等资源，应用计量、通信、控制、大数据、人工智能等技术，形成的具有电力市场交易或电网互动能力的物理或经济实体。智能电网 强调智慧融合，同时强调用电侧的负荷柔性、灵活调节；而虚拟电厂是聚合负荷侧资源、实现灵活调控、参与交易的有效解决方案。 电改持续深化，虚拟电厂收益模式逐渐清晰。成熟的电力市场一般需要同时具备电力现货市场、中长期市场，同时可提供完备的辅助服务。2024年10月，我国省间电力现货市场转入正式运行，表明电力市场 建设进入新阶段。盈利模式方面，2024年出台的《电力辅助服务市场 基本规则（征求意见稿）》将虚拟电厂明确列为可参与辅助服务的经 营主体。省市层面，近几年多地出台相关政策，对虚拟电厂涉及建设、参与交易、资金支持等多个方面进行了引导和规范。目前国内虚拟电厂的盈利模式以需求侧响应、参与辅助服务为主。 海外虚拟电厂因地制宜，相较而言，国内市场机制逐渐明朗，但交易规则等尚需完善。欧洲虚拟电厂模式主要集中于管理分布式能源，通 过形成有机整体，聚合参与电力市场和提供电力相关辅助服务；美国虚拟电厂聚合的资源以可调节负荷为主，主要依赖于实时灵活响应需求获得收益；而日本在输配电侧、用电侧、售电侧均有丰富的收益模式。相对而言，国内仍处于“政策引导+市场补贴”的阶段，盈利模型、交易细则、主体地位等尚需明确。 虚拟电厂的物理架构包括四层，即资源层、网络层、平台层和上级系统，参与虚拟电厂的市场主体可以分为基础可控资源、系统平台（运营商）和电力需求方。我们判断，“可控资源”和“调控技术”是虚拟电厂的两大核心，因此平台技术提供方、资源聚合商（运营商）是相较于原电力系统的增量主体。 【配置建议】 我们推荐关注虚拟电厂平台技术的提供方、负荷侧资源聚集商。推荐关注：国电南瑞、东方电子、国网信通、国能日新、安科瑞、苏文电能、特锐德等。 【风险提示】 电改政策推进不及预期； 新能源建设不及预期； 政策支持力度不及预期 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：周旭辉 证书编号：S1160521050001 证券分析师：郭娜 证书编号：S1160524070001 联系人：郭娜 电话：021-23586475 相对指数表现 17.58% 9.38% 1.18% -7.02% -15.21% -23.41% 11/81/83/85/87/89/8 电气设备沪深300 相关研究 《光伏铜浆创新突破，利润空间弹性巨大》 2024.11.08 《多晶硅行业：价格向上修复，政策、行业整合和期货上市催化》 2024.10.25 《光伏产品出口月报（2024年9月）》 2024.10.22 《LFP产业链短期旺季提价，长期享受海外+储能+4C快充的结构性高增速》 2024.10.21 《锂电新技术跟踪之一：Cybertruck上量+LG松下量产，4680从1到10》 2024.10.10 行业研究 电气设备 证券研究报告 2017 正文目录 1.虚拟电厂是协调电力供需的灵活性资源聚合平台4 1.1.什么是虚拟电厂？4 1.2.新能源出力提升，负荷侧灵活调控利好虚拟电厂5 2.电改持续深化，虚拟电厂收益模式逐渐丰富7 2.1.电改持续深化，推动负荷侧的灵活调控与管理7 2.2.多地进入试点，虚拟电厂的收益模式逐渐丰富9 2.3.横向对比海外，市场机制是限制其发展之关键12 3.市场参与主体众多，相关标的有望受益15 3.1.市场主体：增量在于平台技术提供商、用户侧聚合商15 3.2.相关标的16 3.2.1.国电南瑞：二次设备龙头，虚拟电厂建设引领者16 3.2.2.东方电子：配电自动化领先，承建南网“粤能投”平台18 3.2.3.国网信通：电力数字化龙头，受益智能电网趋势19 3.2.4.国能日新：功率预测领跑市场，探索虚拟电厂业务19 3.2.5.安科瑞：提供用户侧能效管理方案，3.0版本接通虚拟电厂20 3.2.6.苏文电能：电力EPCOS服务商，平台具有聚合资源的天然优势21 4.风险提示22 图表目录 图表1：虚拟电厂示意图4 图表2：各类型虚拟电厂的特征4 图表3：不同阶段的虚拟电厂的盈利模式及调控资源5 图表4：2015-2024H1国内发电装机情况（万千瓦）5 图表5：2017-2024H1国内新增发电装机情况（万千瓦）5 图表6：光伏出力高峰与负荷高峰不匹配6 图表7：新型电力系统图景展望6 图表8：虚拟电厂的各种盈利模式7 图表9：成熟电力市场的基本结构7 图表10：本轮电改以来涉及虚拟电厂、负荷侧管理的重要政策梳理8 图表11：需求侧响应的概念9 图表12：日前、日内需求响应及补贴机制9 图表13：部分省市近2年需求侧响应政策梳理9 图表14：部分地区虚拟电厂参与辅助服务相关政策梳理10 图表15：国内部分虚拟电厂项目情况11 图表16：德国虚拟电厂项目情况及其盈利模式12 图表17：特斯拉的Autobidder能源交易管理示意图13 图表18：特斯拉虚拟电厂生态13 图表19：日本虚拟电厂功能及概要13 图表20：全球典型的虚拟电厂运营商业的对比14 图表21：虚拟电厂物理架构15 图表22：虚拟电厂业务模型15 图表23：虚拟电厂整体系统架构图16 图表24：国电南瑞主要业务17 2017 图表25：国电南瑞2019-2024H1业绩情况17 图表26：国电南瑞2023-2024H1业绩结构17 图表27：虚拟电厂聚合控制子系统界面18 图表28：东方电子2019-2024Q3业绩情况18 图表29：东方电子2022-2024H1业绩结构18 图表30：国网信通2019-2024H1业绩情况19 图表31：国网信通2024H1业绩结构19 图表32：国能日新2019-2024H1业绩情况20 图表33：国能日新2024H1业绩结构20 图表34：安科瑞2019-2024H1业绩情况20 图表35：安科瑞2022-2024H1业绩结构20 图表36：苏文电能2019-2024H1业绩情况21 图表37：苏文电能2023业绩结构21 图表38：虚拟电厂相关公司基本信息一览21 图表39：行业重点关注公司22 2017 1.虚拟电厂是协调电力供需的灵活性资源聚合平台 1.1.什么是虚拟电厂？ 虚拟电厂（VirtualPowerPlant，VPP）是聚合分布在一定区域的分布式电源、可调节负荷、储能等资源，应用计量、通信、控制、大数据、人工智能等技术，形成的具有电力市场交易或电网互动能力的物理或经济实体，也可指实现此目的的综合应用技术，进一步可引申为搭载、应用此技术的软硬件及服务产品。 图表1：虚拟电厂示意图 资料来源：能源电力说微信公众号，东方财富证券研究所 按照聚合资源的不同，虚拟电厂可分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂等类型。 图表2：各类型虚拟电厂的特征 类型 聚合资源 运营模式 出售属性 电源型 风、光等分布式能源 聚合可控、不可控机组(风电、光伏)等资源，通过出售其发出的电源，参与电力还市场交易 强 负荷型 居民用电、写字楼制冷用电等 聚合区域内分散式负荷(如居民用电、工商业负荷)等资源，参与辅助服务市场，实现调频功能 弱 储能型 独立储能项目，风、光储一体化项目 聚合不同地点的储能项目，响应调峰、调频需求参与电力辅助服务市场 中 混合型 源网荷储一体化 由可控机组、不可控机组(风光发电)、可控负荷(电动车)、独立储能项目等聚合而成 强 资料来源：自然资源保护协会（NRDC）《长三角虚拟电厂发展现状分析报告》，东方财富证券研究所 虚拟电厂在不同的发展阶段和应用模式下，可以分为邀约型、市场型和自 主调度型虚拟电厂。虚拟电厂在不断发展和演化过程中，不断提高其市场化程度。目前我国虚拟电厂的市场化程度较低，仍处于邀约型阶段。 图表3：不同阶段的虚拟电厂的盈利模式及调控资源 阶段 类型 模式及调控资源 与电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场的衔接机制成熟。虚拟电厂聚合商以实体 电厂模式参加不同电力市场，获取多样化的收益。虚拟电厂将作为市场主体被纳入各类电力交易市场，其盈利模式更加清晰和多样化。 市场型虚拟电厂 第二阶段 邀约型虚拟电厂 第一阶段 由各省政府部门牵头组织；各聚合商共同完成邀约、响应和激励领取。虚拟电厂主要聚合可控负荷资源，参与电力辅助服务市场，盈利主要来自响应补贴，市场化程度较低。 第三阶段自主调度型虚拟电厂 能够实现跨空间自主调度。虚拟电厂的资源聚合进一步扩大，包括微电网和局域能源互联网。虚拟电厂在这一阶段具有更大的自主调度能力和资源整合能力。 2017 资料来源：自然资源保护协会（NRDC）《长三角虚拟电厂发展现状分析报告》，东方财富证券研究所 1.2.新能源出力提升，负荷侧灵活调控利好虚拟电厂 近年来，电源结构中，新能源装机量持续提升。伴随全球节能减排战略开展，新能源在电源结构中占比逐渐提升。2024年上半年，国内新增发电装机量152.76GW，其中光伏装机量102.5GW，风电装机量25.84GW。 图表4：2015-2024H1国内发电装机情况（万千瓦）图表5：2017-2024H1国内新增发电装机情况（万千 瓦） 资料来源：国家能源局官网，东方财富证券研究所资料来源：国家能源局官网，，东方财富证券研究所 新能源发电具有波动性、分散性等特点，地域、时间不同，发电曲线差异较大，新能源的大规模并网对电力系统安全稳定带来影响。因此，电网不断强调新型电力系统的建设，以“安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合”为基本特征。智慧融合方面，要求电力系统实现高度数字化、智慧化和网络化，支撑源网荷储海量分散对象协同运行和多种市场机制下系统复杂运行状态的精准感知和调节，推动以电力为核心的能源体系实现多种能源的高效转化和利用。同时，强调用电侧的负荷全面柔性、灵活调节能力，以及绿电消费比例大幅提升。虚拟电厂是聚合负荷侧资源、实现灵活调控、参与交易的有效解决方案；与新型电力系统强调的用电侧的负荷柔性、灵活调节相匹配。 2017 图表6：光伏出力高峰与负荷高峰不匹配图表7：新型电力系统图景展望 资料来源：国能日新招股说明书，东方财富证券研究所资料来源：国家能源局《新型电力系统发展蓝皮书》，东方财富证券研究 所 2.电改持续深化，虚拟电厂收益模式逐渐丰富 虚拟电厂可实现的收益模式种类多样，包括需求响应、辅助服务交易、电力现货交易等。辅助服务交易和电力现货交易均属于常态交易，服务于电力系统小时级与分钟级平衡调节，交易频次高，交易价格与常规机组共同竞争形成，构成虚拟电厂基本的盈利模式。而丰富多样的交易模式依赖完善的电力市场，例如中长期市场、现货市场、绿电交易市场、辅助服务市场等。 图表8：虚拟电厂的各种盈利模式 模式 内容 需求侧响应 虚拟电厂根据合同要求按时按容量切负荷，保障电网供需平衡，并获取补贴收入 辅助服务交易 虚拟电厂通过调配可控资源提供发电容量，参与电网调峰、调频、备用，保证电网稳定运行，并获取补贴收入 电力现货市场 虚拟电厂帮助新能源发电厂、售电公司、配售电公司等电力市场主体优化发电出力或用电负荷，进行峰谷套利或避免偏差考核，并获取分成收入 2017 资料来源：朗新研究院微信公众号，东方财富证券研究所 2.1.电改持续深化，推动负荷侧的灵活调控与管理 成熟的电力市场一般需要同时具备电力现货市场、中长期市场，同时可提供完备的辅助服务。 图表9：成熟电力市场的基本结构 资料来源：长园飞轮《VPP海外市场状况和趋势分析》，东方财富证券研究所 国内电力体制改革已有20余年历史。国内的电改可以大体分为三个阶段， 一是上世纪80年代电力投资上允许多家办电，改变过去独家办电，初步扭转 电力短