全国统一电力市场建设加速推进虚拟电厂蓝海市场打开

全国统/电力市场建设加速推进虚拟电厂蓝海市场打开在"双碳"目标驱动下,新型电力系统建设进入加速期2虚拟电厂作为能源协调管理系统,通过聚合分布式电源、可控负荷与储能资源,为电网提供灵活调节能力,成为实现能源转型的关键技术路径2本报告深入剖析虚拟电厂的技术特征、商业模式、市场机遇与投资价值201虚拟电厂:不是电厂胜似电厂新型电力系统发展的必由之路,商业模式与技术架构解析03各地试点项目纷纷落地样板案例深度解读与经验总结02虚拟电厂发展迎来新机遇资源聚合商竞争格局与市场空间测算04投资建议与投资标的三大领域核心企业投资价值分析核心观点商业模式逐步成熟当前以辅助服务赚取补贴为主商业模式逐步成熟当前以辅助服务赚取补贴为主,削峰针对长三角、珠三角用电大省,填谷针对中西部发电集中区2未来将转向电量交易,参与现货市场获取峰谷价差虚拟电厂是必由之路新能源的随机、间歇、波动特性威胁电网安全,虚拟电厂作为源网荷储集成商,通过IoT、AI等技术整合闲置资源,维持电网稳定,有效降低投资成本资源聚合商有望胜出电网公司下属信息化公司凭借丰富用户数据和政策倾斜,资源聚合商有望胜出电网公司下属信息化公司凭借丰富用户数据和政策倾斜,在预测精度和资源整合能力上具有优势,有望成为胜出的聚合商试点项目加速落地十三五期间广东、江苏、上海、河北开展试点,十四五期间建设走向规范化2电网下属信息化企业是主力,依托资源优势占据先发地位新能源威胁电网安全稳定发电侧挑战用电侧挑战新能源发电严重依赖自然资源,具有随机性、间歇性和波动性特点2小型分布式新能源设施、储能设施、可控用电设备、电动汽车等分电网要求发电实时平衡,但新能源对负荷支撑能力不足,规模化并网威布式能源资源持续发展普及,部分电力用户从单/消费者转变为产销胁电力系统安全和供电稳定性2在"双碳"目标驱动下,我国推动建设以新能源为主体的新型电力系各类大功率用电设备如充电桩激增,增大电网压力2在新的用能格局统2光照强度、风力强度等不可控因素导致新能源发电功率波动剧烈,给电网调度带来巨大挑战2下,需要创新的能源管理模式来协调供需平衡,虚拟电厂应运而生2虚拟电厂:跨空间的源网荷储集成商虚拟电厂(VirtualPowerPlant,VPP)是/套能源协调管理系统,通过IoT、AI、云服务等信息技术和软件系统,聚合和控制处于不同空间的分布式电源、可控负荷、储能系统等分布式能源资源,实现自主协调优化控制2虚拟电厂不是真实的物理电厂,而是/个特殊电厂,对外等效成/个可控电源参与电力系统运行,也可作为市场主体参与电力市场交易获取经济收聚合分布式资源整合/种或多种处于不同空间的分布式电源、储能系统、可控负荷等资源,实现跨空间广域聚合参与市场交易作为市场主体参与电力市场交易,提供辅助服务,获取经济收益智能协调控制通过先进算法实现自主协调优化控制,使分散资源形成整体调节能力JC维持电网稳定提供削峰填谷、调频调峰等服务,帮助电网维持安全稳定运行虚拟电厂四种类型按照聚合优化的资源类别不同,虚拟电厂对外呈现出不同特征,可分为负荷型、电源型、储能型和混合型四种类型2中国有望结合欧洲、美国两种模式,探索出兼顾分布式电源、可控负荷以及储能资源的混合型模式2负荷型VPP聚合资源:电动汽车、可调节负荷、可中断负荷等呈现特征:对外呈现为负荷状态整体参与市场:提供负荷侧灵活响应调节服务,参与辅助服务市场,但能量出售属性不足典型代表:北美以可控负荷为主电源型VPP聚合资源:分布式光伏、风电、生物质发电等呈现特征:对外呈现为电源状态整体参与市场:具有能量出售能力,可参与能量市场和辅助服务市场典型代表:德国NextKraftwerke聚合的分布式可再生能源占97%储能型VPP聚合资源:电化学储能、抽水蓄能等呈现特征:具备双向调节能力参与市场:可参与辅助服务市场,也可通过放电出售电能典型代表:澳大利亚特斯拉以用户侧储能为主混合型VPP聚合资源:综合各类分布式资源呈现特征:具备负荷型、电源型和储能型能力参与市场:全面参与能量市场和辅助服务市场发展趋势:中国未来发展方向虚拟电厂核心价值:降本增效我国不缺电量我国不缺电量,缺的是电力当用电大于供电时,虚拟电厂作为"正电厂"向系统供电,起到助推电力爬坡的作用当供电大于用电时,作为"负电厂"消纳系统电力,起到刹车的作用虚拟电厂灵活地削峰填谷,平抑电力波动显著降低投资成本显著降低投资成本煤电方案:通过建设煤电机组满足5%峰值负荷需求,电厂及配套电网投资约4000亿元虚拟电厂方案:建设、运维和激励资金规模仅为400亿-570亿元成本优势:仅为传统方案的10%-14%我国电力峰谷矛盾日益突出,据国家电网测算,相对于供应侧的电源建设成本,需求侧资源要廉价得多2虚拟电厂整合闲置资源参与维持电网系统稳定,有效帮助发电厂和电网企业降低运营成本,提升系统整体效率2政策支持力度持续加大2015年以来,国家发改委、国家能源局持续出台政策,推动虚拟电厂发展2从智能电网建设、源网荷储/体化、新型储能发展,到全国统/电力市场建设,政策体系逐步完善,为虚拟电厂商业化运营创造了良好环境22015年7月《关于促进智能电网发展的指导意见》推广区域性主动需求响应系统,虚拟电厂定制化工程方案;探索灵活多样的市场化交易模式2021年7月《关于加快推动新型储能发展的指导意见》鼓励聚合利用不间断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施,探索智慧能源、虚拟电厂等多种商业模式2022年1月《"十四五"现代能源体系规划》丰富辅助服务交易品种,推动储能设施、虚拟电厂、用户可中断负荷等灵活性资源参与辅助服务123452021年3月《关于推进电力源网荷储/体化和多能互补发展的指导意见》加强源网荷储多向互动,通过虚拟电厂等/体化聚合模式参与市场交易,为系统提供调节支撑能力2022年1月《关于加快建设全国统/电力市场体系的指导意见》建立市场化的发电容量成本回收机制,鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设商业模式:从辅助服务到市场交易当前阶段,我国虚拟电厂以邀约型为主,通过政府机构或电力调度机构发出邀约信号,负荷聚合商组织资源进行削峰填谷等需求响应,从电网电价补贴中获取收益。未来,随着全国统/电力交易市场的成熟,商业模式重心将转向参与电力市场交易。辅助服务邀约型阶段市场型阶段辅助服务是指除正常电能生产、输送、使用外,为维护电力系统安全稳定运行、保证电能质量,由发电企业、电网企业和电力用户提供的服务2虚拟电厂通过参与调峰、调频等辅助服务获取补偿收益2调峰服务启停调峰:燃煤/生物质机组补偿2.5万元/万千瓦,燃气/燃油机组0.125万元/万千瓦深度调峰:出力在0.4-0.5倍额定容量时,补偿792元/兆瓦时;出力低于0.3倍额定市场规模:调峰市场大于调频市场,是虚拟电厂主要收益来源区域特点:削峰主要针对广东、浙江、江苏等用电大省,填谷主要针对中西部发电集中区调频服务/次调频:分为小频差扰动和大频差扰动,按月度动作积分电量计算补偿和实际调节电量计算补偿技术要求:对速度和精度要求较高,调频性/致,达到精准调节电力市场交易:未来发展方向随着全国统/电力交易市场的成熟,虚拟电厂商业模式重心将转向参与电力市场交易2售电公司提供的电由中长期交易、日前交易和实时交易三部分组成,相应的价格也由这三个部分共同构成21123时间:多年至前3天特点:压舱石和稳定器作用:锁定未来大部分发电利润,规避现货市场价格波动风险特点:15分钟为交易时段,每天96个时段作用:修正中长期预测电量偏差,确定次日系统运行方式和调度计划特点:价格变化快,直接性强作用:实际用电曲线与日前申报曲线差值部分以实时价格结算虚拟电厂预测用电量和电价的准确性是参与市场交易获益的关键。电网下属的电力信息化公司依托丰富的用户数据,有望提高预测精度,在市场竞争中占据优势。虚拟电厂发展三阶段邀约型阶段(当前)特征:通过需求响应激励资金池推动主体:政府机构或调度机构牵头组织场景:供冷供热需求响应代表:广东、江苏、上海等省市试点项目市场型阶段(过渡)特征:通过电力交易引导主体加入市场市场:电能量交易、辅助服务、容量市场场景:调峰调频辅助服务代表:欧洲Next-Kraftwerke、澳大利亚AGL特征:通过智能算法强化市场参与资源:跨区域、多层级、多类型资源聚合场景:有源负荷自主调度全球虚拟电厂发展概况上世纪九十年代,欧美多国已关注虚拟电厂2欧洲侧重分布式电源+储能,北美侧重可控负荷,澳大利亚以用户侧储能为主,日本以用户侧储能和分布式电源为主2中国具有后发优势,有望结合欧美两种模式,探索出适合国情的发展路径2欧洲:分布式电源+储能德国Next分布式可再生能源占97%,主要考虑实现分布式发电的可靠并网、智能互动和参与电力市场代表项目包括北美:可控负荷基于需求响应发展演化,兼顾可再生能源利用,通过自主需求响应和能效管理提高综合能源利用效率时应用、调峰调频澳大利亚:用户侧储能特斯拉在澳洲建成号称世界上最大的以电池组为支撑的虚拟电厂(2018)降低用户电费、提高多能源系统稳定性以用户侧储能和分布式电源为主,计划到2030年超过2500万千瓦用率和综合能源效益虚拟电厂产业链全景下游电力需求方电网公司/售电公司/大用户上游基础资源可控负荷/分布式能源/储能中游系统平台资源聚合与优化调度平台虚拟电厂产业链分为上游基础资源、中游系统平台和下游电力需求方三个层次2上游包括可控负荷、分布式能源和储能系统;中游包括系统平台提供商,负责资源聚合和优化调度;下游包括电网公司、售电公司和大用户,是虚拟电厂服务的最终需求方2三类企业竞逐虚拟电厂市场虚拟电厂是技术、资源和资本密集型行业,具有/定壁垒2由于发展潜力巨大,电网下属信息化企业、电力信息化领域企业和新能源领域企业纷纷入场,竞争较为激烈2电网下属信息化企业代表企业电网下属信息化企业代表企业:国网信通、国电南瑞、远光软件核心优势:依托在电力和信息化领域长期的技术、经验积累,背靠电网公司可获得丰富的资源,具有天然优势市场地位:当前VPP领域的主力军业务模式:面向电网企业提供VPP可控负荷平台的建设运营服务电力信息化领域企业电力信息化领域企业代表企业:恒实科技、金智科技、科陆电子、华为、朗新科技、东方电子核心优势:依托在能源领域积累的技术储备,具备虚拟电厂系统建设和优化的能力发展路径:可与能源企业合作实现资源整合和业务拓展技术特点:在技术型方向具有迭代动力,能够产生技术优势新能源领域企业代表企业新能源领域企业代表企业:中国天楹、电享科技、国能日新核心优势:依托对新能源的深刻理解和行业积累,在虚拟电厂调节可控资源方面具有独特优势业务拓展:开展虚拟电厂的技术研发和布局,逐步向运营服务延伸发展空间:新能源+储能是电力系统保持安全稳定运行的必然选择市场规模:万亿级蓝海市场据咨询机构P&S预测,2017年全球虚拟电厂市场规模19.8亿美元,2018-2023年CAGR为18.6%,到2023年达到55.1亿美元。在我国,虚拟电厂处于发展初期,随着"双碳"政策的推进,分布式能源和储能的建设将稳定带动虚拟电厂市场规模扩大。19.82017年市场规模亿美元55.12023年市场规模亿美元18.6%年复合增长率驱动因素/:分布式电源高速发展"双碳"政策驱动分布式电源高速发展。虚拟电厂功能依赖于其能够整合的分布式电源规模,用以参与电力需求响应。因此,分布式电源的发展对虚拟电厂有重要影响。分布式光伏根据中国光伏行业协会数据,2021年我国分布式光伏累计装机容量为分布式光伏已成为我国光伏发电的重要组成部分,特别是在工商业屋顶和户用市场增长迅速分布式风电根据中国风能协会数据,2021年我国分布式风电装机容量新增802.7万千瓦同比大幅增长702%累计装机容量达到996.3万千瓦,分布式风电正迎来快速发展期驱动因素二:跨区跨省输电提升虚拟电厂市场依赖于全国统/电力交易,重点在于全国范围内的跨省、跨区电力调度2用电网的跨省、跨区输电量和市场交易电量成为驱动虚拟电厂发展的关键因素22021年跨省输电量万亿千瓦时1.600.692021年跨区输电量万亿千瓦时3.782021年市场交易电量万亿千瓦时据中电联数据,2017-2021年,我国跨省输电量从1.13万亿千瓦时增长至1.60万亿千瓦时,跨区输电量从0.42万亿千瓦时增长至0.69万亿千瓦时,呈现逐年提升趋势22017年和2021年我国市场交易电量分别为1.63万亿千瓦时和3.78万亿千瓦时,2017-2021年CAGR达到23.4%,电力市场交易电量快速增长2驱动因素三:储能装机快速增长新能源+储能是电力系统保持安全稳定运行的必然选择,改变电力行业控制优化机制2在我国,储能已形成电源侧、电网侧和用户侧三足鼎立的格局2储能技术的快速发展使电能不可大规模储存的问题得到有效解决,配合电网调峰调频,调节电网运行稳定和安全,将加快虚拟电厂在新型电力系统中的应Q发电侧储能各地新能源强制配储,风光储能预计将逐渐超过火储联合调频,提高新能源消纳能力电网侧储能储能帮助调节电网稳定运行,提供调峰调频等辅助服务,增强电网灵活性用户侧储能主要应用在住宅、工商业园区、充电站、数据中心、港口岛屿、5G基站等场景,实现削峰填谷据中国化学与物理电源行业协会数据,我国电力系统电化学储能装机规模持续快速增长,为虚拟电厂发展提供了坚实的技术基础2资源聚合商将成为行业主角从整个行业发展来看,原来固有的大机组、超高压的供应侧资源发展已经到了顶峰,取而代之的将是大规模的需求侧资源2这部分资源潜力巨大,但以零散形式存在,需要聚合商发挥关键作用2技术型方向民营企业更有迭代动力,能够快速响应市场需求,在技术创新和产品优化方面具有优势通过持续的技术研发投入,打造差异化的竞争优势虚拟电厂为资源的聚合体,需要打通区域内部的分布式光伏、风电厂、主网、家庭、工业企业、技术型方向民营企业更有迭代动力,能够快速响应市场需求,在技术创新和产品优化方面具有优势通过持续的技术研发投入,打造差异化的竞争优势运营型方向国网和南网公司下属的电力信息化公司更有优势,有望成为胜出的资源聚合商依托电网公司的资源和政策倾斜,获取更加丰富的用户数据,提高预测精度我们认为,随着全国统/电力市场的逐步规范和电力交易机制的成熟,虚拟电厂厂商的重心将倾向于依靠投标策略获益。而虚拟电厂预测用电量和电价的准确性则是重点,电网下属的电力信息化公司有望逐步成为胜出的资源整合商。国网冀北虚拟电厂:技术样板间国网冀北虚拟电厂的核心是智能运营管控平台,打造中国能源互联网技术"样板间"2该项目通过信息手段唤醒用户侧沉默的资源,实现了设备数据和互动信息的计算存储,集成了能源运行管理、交易、服务功能2342资源类型蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等342资源类型蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等聚合规模实时接入与控制11类19家泛在可调资源,容量约16万千瓦,涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市1技术突破实现"秒级感传算用"、"亿级用户能力"和"多级共享生态"三级跨越国际影响被写入IEC国际标准用例,向国际首次公开展示虚拟电厂测试床2020年,冀北电网夏季空调负荷达600万千瓦,10%空调负荷通过虚拟电厂进行实时响应,相当于少建/座60万千瓦的传统电厂;"煤改电"最大负荷达200万千瓦,蓄热式电采暖负荷通过虚拟电厂进行实时响应,预计可增发清洁能源7.2亿千瓦时,减排63.65万吨二氧化碳。深圳网地/体虚拟电厂:技术突破南网深圳网地/体虚拟电厂运营管理平台是我国虚拟电厂技术的重要突破之/,为传统"源随荷动"调度模式转变为"源荷互动"新模式提供了解决方案。技术创新打通了负荷侧资源首次参与电网调度的业务流程攻克了不同系统交互的网络安防难题解决了系统部署在南网调度云兼容性等关键性问题部署于南网调度云,网省两级均可直接调度该虚拟电厂可实现在10分钟内将负荷功率下调到目标值,使虚拟电厂能像常规电厂/样为电网提供备用辅助服务。上海黄浦虚拟电厂:商业建筑应用上海黄浦区商业建筑虚拟电厂完成对负荷侧集成控制,是国内首个以商业建筑为主要调控对象的虚拟电厕。该项目按虚拟发电机资源模型注册了550个可调资源,入驻参与楼宇130幢,打造了以电为核心的虚拟电厂集成控制体系。550550可调资源个74%空调资源占比130130参与楼宇幢1010负荷释放2021年5月,国家电网在上海黄浦区开展了国内首次基于虚拟电厂技术的电力需求响应行动。这是迄今最大规模的/次试运行,参与楼宇超过50栋,释放负荷约10MW。仅1小时的测试就能产生150MW·h的电量,累计调节电网负荷562MW·h,消纳清洁能源电量1236MW·h,减少碳排放量约336吨。投资建议:三大领域布局机会目前虚拟电厂行业仍处于初级阶段,行业集中度不高,各方依托自身优势抢占先机2根据wind虚拟电厂指数,有35家企业布局虚拟电厂2我们建议关注三大领域的投资机会:投资逻辑:在电力领域具有技术储备投资逻辑:在电力领域具有技术储备,具备虚拟电厂系统建设和优化能力关注标的:朗新科技(300862,未评级)、东方电子(000682,未评级)新能源领域企业投资逻辑:在虚拟电厂调节可控资源方面具有独特优势投资逻辑:依托电网公司资源优势,是当前虚拟电厂领域主力军推荐标的:远光软件(002063,买入)关注标的:国网信通(600131,未评级)重点公司:远光软件智慧能源业务聚焦虚拟电厂远光软件智慧能源业务聚焦"综合能源服务、虚拟电厕、电力市场交易"等多个新兴业态2公司现已形成服务各社会主体的套装产品和解决方案,赋能各社会主体能源与数字化双转型2核心优势与国网电商深度融合,在智慧能源业务领域共同开展平台技术、解决方案、市场应用等方向的深度研究虚拟电厂平台类产品已经在相关虚拟电厂示范项目得到应用电力市场交易、综合能源服务、能源运维也在相关单位落地应用深入贯彻国家"构建以新能源为主体的新型电力系统"战略发展要求资源聚合优化:注册维护、实时监测、分析建模、汇聚整合运营管理:交易决策、运行调度、交易结算客户服务:客户管理、交易申报、结算管理重点公司:国网信通面向电网企业提供VPP可控负荷平台2大力拓展能源数字化运营服务市场,以面向电源侧和负荷侧用户的电力交易服务为入口3发展方向逐步向负荷控制、虚拟电厂等领域延伸,2大力拓展能源数字化运营服务市场,以面向电源侧和负荷侧用户的电力交易服务为入口3发展方向逐步向负荷控制、虚拟电厂等领域延伸,目前尚处于起步阶段11技术积累在虚拟电厂的用户用能数据分析、电力资源协调分配等方面有技术积累重点公司:朗新科技与东方电子核心优势:基于百度大数据优势搭建虚拟电厂,全方位挖掘用户线上线下行为解决方案特点:1.基于泛在电力物联的能量管理,实现分布式电源、储能系统、电动汽车、可控负荷等灵活资源的跨域连接2.基于微服务的软件架构,实现支持集中式与分散式虚拟电厂运营平台的快速搭建数据服务:精准定义目标客群特征、品牌偏好、地域分布,提供客群洞察、选址招商、运营管理、推广营销等服务业务覆盖:虚拟电厂业务涵盖负荷聚合商级、园区级和城市级成功案例:2022年4月上线的"粤能投"虚拟电厂管理平台,入选综合智慧能源优秀示范项目商业模式:通过聚合海量的用户侧可调资源,参与电网需求响应等辅助服务获取增值收益实际成效:2022年7月参与粤东地区需求响应市场,响应1小时相当于减少3万度用电,大概相当于1.5万户居民柜式空调1小时用电重点公司:国能日新深耕新能源管理领域公司已有多个虚拟电厂项目落地,重点参与辅助服务市场首个项目