虚拟电厂分布式资源聚沙成塔市场化盈利未来可期

在新型电力系统建设加速推进的背景下，虚拟电厂作为聚合分布式能源资源、实现统一管理与协调优化的控制系统，正逐步成为电力系统灵活性调节的关键解决方案2本报告深入分析虚拟电厂的技术架构、商业模式、市场空间及投资机会，为机构投资者与行业分析师提供全面的行业洞察2定义、构成要素与应用场景解析盈利模式与百亿级市场机遇新能源消纳需求与政策支持分析产业链全景与重点标的梳理.轻资产运营模式，无需投资实体电厂.分布式资源聚合，化零为整参与市场.智能优化调度，实现多重收益来源..轻资产运营模式，无需投资实体电厂.分布式资源聚合，化零为整参与市场.智能优化调度，实现多重收益来源.响应速度快，调节能力强对上游电网侧：为系统运营商提供高效安全、快速爬坡的灵活性调节能力，满足电力系统实时平衡需求2可接受电网调度指令，或面向电力市场参与电能量及电力辅助服务交易2对下游资源侧：为海量、分散、多元、异构的分布式能源资源创造参与系统调节或市场交易的机会，使其获得—定经济收益，激活需求侧响应潜力2力曲线、出力爬坡PQ限基于聚合资源特性进行数学建模，计算虚拟电厂响应能2接收调度指令后，基于成本最优原则将功率曲线分解至各分布式资源单元23通过远程终端监测或直接控制资源，形成出力/负荷调节，完成调度指令3虚拟电厂通过智能聚合算法，能够将分散的分布式能源资源整合为具有统一外特性的可调节单元。如图所⽰，虚拟电厂的实际功率输出能够精确跟随目标功率曲线，并保持在N调边界与O调边界之间，展现出优异的调节性能。基线功率代表未经调节的自然负荷曲线，而实际功率则通过协调源荷储资源实现了显著的削峰填谷效虚拟电厂典型日运行曲线清晰展⽰了其多维度调节能力2图中包含四条关键曲线：.内部总负荷(红色)：反映聚合资源的实际用电需求虚拟电厂对外负荷(绿色)：经优化调度后呈现给电网的等效负荷分布式出力(蓝色)：光伏、风电等分布式电源的发电贡献从曲线可以观察到：2.储能系统在低谷时段充电、高峰时段放电，实现削峰填谷3.虚拟电厂对外负荷曲线较内部总负荷更加平滑，峰谷差明显缩小4.多种资源协同优化，最大化提升系统灵活性信息交互与控制调度通道：对上：光纤接入调度控制系统，用于紧急调度与切负荷信息交互与控制调度通道：对上：光纤接入调度控制系统，用于紧急调度与切负荷对下：无线公网接入交易平台和分布式资源，用于需求侧管理全性兼顾虚拟电厂的"大脑"，包含四大功能模块：数据采集与分析：基于标签化技术构建电力客户画像市场预测估计：电价、供需、容量预测优化交易决策：市场投标、用户定价、资源调度"边端结合"的控制执行层：智能控制终端：状态监测与柔性控制数据采集装置：实时采集资源运行参数市场预测估计市场预测估计市场优化交易决策数据采集与分析险偏好等，反映电力客户的基本属性与行为倾向资源建模及聚合虚拟电厂通信架构实现了调度控制系统、电力交易平台、虚拟电厂智能管控平台与用户侧资源的多层级信息交互2N层的调度控制系统D5000平台O发计划及控制指令，虚拟电厂申报运行信息并提供结算依据2中间层的虚拟电厂智能管控平台承N启O，通过物联网平台进行数据处理与指令分发2底层的边缘智能网关与用户侧管理平台实现最终的资源监测与控制2整个架构采用光纤+无线公网的混合通信方式，兼顾安全性与经济性2虚拟电厂的商业化运营依托于不断完善的电力市场环境，通过参与多种市场交易实在无现货市场的地区，虚拟电厂主要参与调峰辅助服务市场，通过削峰填阶段虚拟电厂最主要的收益来源2在开展现货市场的地区，虚拟电厂可时市场中根据调度指令调节分布式资源的出力和负荷，按市场结算规则获得收益2聚合有储能等快速响应资源的虚拟电供秒级/分钟级的快速调节能力2拟电厂可根据聚合资源特性选择参与，获取相应补偿2现货市场源网荷储各环节可以控制出力的资源调峰辅助服务源网荷储各环节可以控制出力的资源调频辅助服务分布式电源、储能等具备调频能力的资源分布式电源、储能等可以提供相应辅助服务的资源中长期双边、集中交易大工业、工商业等用电曲线和电量较为稳定的资源容量市场大工业、工商业等用电曲线和电量较为稳定的资源绿证交易、金融交易等分布式电源、电化学储能、大数据中心等有相关交易需求的资源虚拟电厂需要基于聚合资源类型和市场机制特点，选择合适的市场参与方式2除市场交易收益外，还需考虑调度成本优化问题，通过"分成模式"、"代理购售电折扣式"或提供增值服务等多元化商业模式实现盈利2随着能源转型深入推进，我国新型电力系统呈现"双高"特用电需求持续增长用电需求持续增长源荷双侧波动加剧新能源高速发展从全球电力发展格局看，中国电力消美国的近2倍，欧洲的3倍以N。在如此庞大的电力消费体量O，中国力需求增速仍然较高的局面O，风光电量占比实现了快速提升，这使得系统对灵活性资源的需求更加迫切。新能源发电的波动性在不同空间尺度下表现各异2单个风场的出力波动最为剧烈，而随着空间尺度扩大，风电基地和光伏基地的出力曲线相对平滑，但仍存在显著波源"极热无风、晚峰无光"的特性，将导致：.极端天气下新能源长时间低出力，带来保供应挑战新能源高出力时段，系统消纳、安全和储能技术面临考验短时电力平衡难度增加，需要更快速、频繁传统煤电调节难以满足灵活性需求近年来，我国电力供需形势持续紧张，多个省份在迎峰度夏、迎峰度冬期间出现有序用电或供需紧平衡情况2这一现象的根源在于顶峰容量裕度逐渐萎缩2 多个省份有序用电：湖南、江西、河南、湖北、四川、广东、广西、云南、重庆、浙江、江苏、安徽、蒙西、陕西等 供需紧张持续：四川、重庆、贵州、湖北、浙江、安徽、江苏等地出现有序用电或紧平衡 形势依然严峻：华中、华南、华东、西北等多个区域供需形势偏紧尖峰负荷增速高于用电量增速，而顶峰装机增长不及预期，导致顶峰容量裕度逐渐萎缩2在此背景下，构建新型电力系统的关键在于对灵活性资源的挖掘，虚拟电厂作为需求侧灵活性资源的聚合平台，其战略价值日益凸显2面对新型电力系统的灵活性需求，可选择的调节资源包括煤电灵活性改造、抽水蓄能、电化学储能和需求侧响应2各类资源在调节性能、成本投入方面各有特点：煤电灵活性改造抽水蓄能短中长时调节元/千⽡需求侧响应单位投资成本，包含成本元/千⽡煤电灵活性改造单位容量投资成本，另需承担低负载运行的额外煤耗元/千⽡抽水蓄能建设投资成本，建设周元/⽡时电化学储能投资成本，度电调峰煤电灵活性改造的局限性：频繁的出力调节和启停会导致机组设备受损、寿命缩短2且煤电调节不适宜提供短时间尺度的灵活性，难以应对新能源的快速波动2需求侧响应的优势：综合考虑建设/改造投入成本和运行维护成本后，需求侧响应提升系统灵活性的成本最低，性价比最高2虚拟电厂作为需求侧响应的市场化应用形式，具有广阔发展前景2在国家政策指引下，各省区市积极推进虚拟电厂相关政策制定，鼓励虚拟电厂参与现有市场2广州、山西、浙江等电继出台虚拟电厂相关政策2电保底"原则引导用户参与，将响应分为邀约响应和实时响应两大等服务2·明确需求侧响应能力目标：3%-5%.推进需求侧资源参与市场常态化.完善价格机制，保障经济激励.支持虚拟电厂等新业态发展.允许参与电能量、辅助服务、容量等多种市场国外虚拟电厂起步较早，在成熟的电力市场环境下形成了较~完善的运营模式。不同国家和地区的虚拟电厂发展特点各有侧重：以德国~代表，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辅助服务。重点在于新能源资源的整合与市场交聚合的资源以可调节负荷~主，主要依赖实时灵活响应需求获得收益。强调需求侧管理和快速响应能力。以新型储能~主建设虚拟电厂，利用储能系统的快速响应特性提供调频等高价值辅助服务。冀北虚拟电厂采用工业物联网"云、管、边、端"体系架构，实现了参与电网调控和云侧：虚拟电厂智能管控平台，部署在公网环境，采用成熟云计算基础设施实现控制指令传输边侧：设置即插即用的边缘智能网关端侧：用户侧智能终端，实现资源状态感知、柔性控制.接入11类可调节资源，总容量冀北虚拟电厂典型日运行曲线展⽰了其在华北调峰辅助服á市场中的实际表现。绿色线代表基线ß率，红色线代表实际ß率消耗。可以清晰观察到：实际ß率曲线能够精确跟随调度指令，与基线ß率形成明显差异，展现出优异的调节能力在风电出力高峰时段(19:30左右)，虚拟电厂通过增à用电负荷，有效消纳全天多次响应调度指令，实现了显著的削峰填谷效果，为系统提供了宝贵的灵活性支撑2调度习惯尚未形成传统调度机构较~注重系统安全，主要依赖2调度习惯尚未形成传统调度机构较~注重系统安全，主要依赖采用无线公网存在控制失灵风险的情况O，3市场机制不完善制的电价O，虚拟电厂难以在较小价差内实现盈利2现阶段主要以邀约~主，无法从社1顶层设计缺失随着虚拟电厂控制技术进步和聚合资源数量提升，其可参与的交易品种范围逐步丰O若虚拟电厂中聚合负荷占多数，对外更多表现出"负荷"特性，可参与O若主要聚合分布式发电和自备电厂等可对外出力的资源，对外表现出"电厂"特性，可参与电力电量交易若聚合有电化学储能、蓄热罐等储能装置，对外表现的灵活性更强，甚至可参与秒级/分钟级调频辅助服务峰谷电价、调峰辅助服务、需求侧响应元属性，以市场化手段适应不同系统需求备用替代调峰、中长期双边/集中交易、合外，还具有互补、消除波动性、协调优化等优势à期现货交易、调频/调压等辅助服务、绿证交易、金融交易易和执行空间；利用调节和更优的预测能力获取市场优势短期内，国内虚拟电厂主要参加电网购买的辅助服务，包括需求侧响应与调峰辅助服务等2à期随着全国统一电力市场体系建设提速，现货、辅助服务、容量等市场建设不断深化，虚拟电厂有望ß入市场开展多层次交易与互动2需求侧响应调峰辅助服务关键假设关键假设元/kWh，为储能峰谷套利创造了良好的经济条件。足的峰谷价差为虚拟电厂通过储能套利创造了盈利空间。结论："十四五"末有望形成千亿级理论市场，百亿级运营商市场，展现出短期迅速发展的态势。虚拟电厂产业链可划分~N游资源层、中游设备/运营层和O游交易层2由于当前虚拟电厂仍处于⽰范项目起步阶段，产业链投资机会主要集中在设备/服务提供与资源聚合运营两条主线2虚拟电厂的建设运营需要完善的软硬件支撑，为相关设备与服务提供商创造了广阔市场空间2电价/负荷/市场需求实现高精度预测将使虚拟电厂在市场交易中占据优势地位2相关标的：国能日新、朗新科技、恒实科技电气自动化控制系统实现对电力设备的监测和控制，包括设备自动控制、继电保护、监视功能和参数采集测量2远程智能终端是控制调节海量分布式资源的物理执行层，实现数据采集、智能接入、边缘存储和计算功能2相关标的：安科瑞、南网科技华能、华电等发电集团利用其发电资源和市场交易经验，探索虚拟电首个接入调度系统的虚拟电厂2不同于设备/华能、华电等发电集团利用其发电资源和市场交易经验，探索虚拟电首个接入调度系统的虚拟电厂2于其电网运营经验和资源优势，主厂、深圳虚拟电厂等均~电网公司充电桩、分布式光伏等设备制造商，在设备销售基础上延伸至运营管理业务，形成"制造+运营"的商业模式，实现资源聚合2相关标的：特锐德、南网能源、苏文电能我们梳理了虚拟电厂产业链相关重点上市公司的估值情况。从估值水平看，软件模块供应商由于技术壁垒较高，估值相对较高；通信/自动化控制系统供应商估值相对合理；资源聚合运营商由于虚拟电厂业务尚处起步阶段，对整体业绩贡献有限，但随着市场发展有望成为新的增长点。软件模块(预测优化)朗新科技软件模块(预测优化)通信/自动化控制系统许继电气通信/自动化控制系统远程终端/智能电表特锐德资源聚合运营(综合能关注设备/服务提供商，特别是通信/自动化控制系统和软件模块供应商2随着虚拟电厂⽰范项目增多，相关设备和系统需求将快速增长2重点标的：国电南瑞、许继电气、国能日新、朗新科技关注资源聚合运营商，特别是具有丰富分布式资源、成熟运营经验和市场交易能力的企业2随着电力市场化改革深入和虚拟电厂商业模式成熟，运营商将分享行业高成长红利2重点标的：特锐德、南网能源、苏文电能宏观经济