虚拟电厂商业模式兑现在即

随着电力市场对可灵活调度电力资源需求的持续增长,虚拟电厂作为分布式资源聚合与调度的重要手段,其商业价值正在快速彰显2本报告将深入分析虚拟电厂的产业链结构、商业模式及市场前景,为机构投资者提供全面的行业洞察2010203虚拟电厂调控实力分析产业链与商业模式市场规模测算探讨虚拟电厂作为分布式资源整合载体的核心价值拆解虚拟电厂完整产业链及多元化盈利模式预测2025年建设与运营市场空间0405行业发展现状投资标的分析重点公司业务布局与竞争优势解读梳理国内虚拟电厂项目落地情况与政策环境重点公司业务布局与竞争优势解读虚拟电厂(VirtualPowerPlant,VPP)是/种先进的分布式电力资源管理方案,通过数字化、信息化等技术手段,将分散的电源、可控负荷、新型储能等资源统/调度,形成高效、灵活、可控的电力系统2核心功能特征资源聚合:整合光伏、风电、储能、充电桩等多元化分布式资源智能调度:借助通信与算法技术实现资源的优化配置与动态调控市场参与:响应电力市场供需信号,参与需求侧响应、辅助服务等交易价值创造:为电网提供灵活调节能力,为用户创造经济收益虚拟电厂的本质是通过先进的数字化平台,将原本难以统/调度的小规模分布式资源整合为具备规模化响应能力的"虚拟发电厂",有效提升电力系统的灵活性与可靠性2全球虚拟电厂发展历程电力系统对可灵活调度电力资源需求的增长,是推动虚拟电厂发展的核心动力。伴随全球节能减排战略的推进,大规模分布式新能源并网对电力系统稳定性带来挑战,欧美等发达国家率先启动虚拟电厂建设进程。 2008年启动虚拟电厂示范项目,聚合分布式可再生能源参与电力市场交易 2美国2010年代加速部署,重点解决可再生能源消纳与电网调峰问题 3澳大利亚2016年后大规模推广,应对极端天气引发的电力供应波动 4中国2019年起进入快速发展期,政策支持力度持续加大供给侧挑战风电、光伏等新能源发电受天气影响显著,出力具有间歇性与波动性特征2随着新能源装机占比快速提升,电力系统供给侧的不确定性显.2022年国内风光发电量占比达11%.2025年预期占比将提升至17%供给波动性对电网稳定运行构成挑战需求侧压力经济发展带动用电负荷持续增长,负荷峰谷差不断扩大,对电力系统的调节能力提出更高要求2.2022年国内负荷峰谷差达3.33亿千瓦.较2017年增长近50%调峰需求日益迫切核心观点核心观点:供给侧新能源占比提升与需求侧峰谷差扩大的双重压力,使电力系统对可灵活调度资源的需求快速增长,为虚拟电厂发展创造了广阔虚拟电厂聚合源荷储多类资源负荷侧资源主要类型:工业园区、商业楼宇、居民负荷核心特征负荷侧资源主要类型:工业园区、商业楼宇、居民负荷核心特征:工业负荷可跨时段平移,商业与居民负荷可平移或中断关键指标:可平移容量与时间、可中断容量与时间调控功能:避峰用电,降低高峰时段电力需求主要类型:分布式风电、光伏、水电核心特征:风光发电间歇性强,水电出力连续性好关键指标:额定出力、出力曲线、最小开停机时间调控功能:配合电网指令调整发电出力,参与调峰调频储能类资源主要类型:分布式储能、新能源汽车、通信基站核心特征:充放电灵活,可平移属性显著关键指标:充放电状态与效率、可用容量、响应时间调控功能:削峰填谷,优化电力系统供需平衡虚拟电厂动态响应机制虚拟电厂通过聚合多元可调节电力资源,构建灵活资源动态可行域。该可行域的启动由电力市场调控需求驱动,而调控需求源于电力系统运行动态与市场运营动态的多维度耦合。需求识别1电网公司根据系统运行状态与市场信号,识别灵活调节需求资源调度2虚拟电厂运营方制定优化调度方案,协调内部资源响应指令执行3分布式资源按照调度指令调整运行状态,改变电网潮流市场交易4参与电力市场交易,形成价格信号并完成结算虚拟电厂的数据与通信技术将物理和市场运行动态实时反馈至系统运营商,形成闭环优化机制,持续提升电力系统的灵活性与经济性。中游系统平台虚拟电厂搭建方提供数字化技术服务,中游系统平台虚拟电厂搭建方提供数字化技术服务,实现资源聚合与智能调控平台建设与运维数据采集与分析优化调度算法下游需求与响应电网企业发布调度需求,运营商与用户参与市场交易获取收益电网公司调度中心电力交易中心运营商与终端用户上游电力资源分布式电源、可控负荷、储能设施等物理资源,构成虚拟电厂的基础层电源:风电、光伏、水电负荷:工业、商业、居民储能:电池储能、电动汽车数据中心专区集资源聚合、数据服务、调度控制等核心功能于/体,是虚拟电厂的"大脑"2资源聚合模块:整合接入的分布式资源信息数据分析模块:处理海量运行数据,生成决策依据调度控制模块:制定并下发资源调度指令市场交易模块:参与电力市场申报与结算网络隔离区位于虚拟电厂内部网络与外部电网之间,保障信息传输安全性2防火墙系统:防范网络安全威胁身份认证中心:管理聚合商权限数据交换网关:与调度、交易中心对接监控系统:实时监测系统运行状态各功能模块通过信息专线实现数据和控制指令的高效传输,确保虚拟电厂系统的安全、稳定、高效运行2虚拟电厂产业链各参与方通过提供技术服务、参与电力市场交易等方式实现盈利2商业模式的成熟度直接影响行业的可持续发展2技术服务收入搭建方销售系统化平台技术服务技术服务收入搭建方销售系统化平台技术服务,收取建设费与运维费运营方聚合负荷资源参与需求响应,获取电网补偿收益提供调频、调峰等辅助服务,按服务质量获得补偿商业模式/:技术服务输出虚拟电厂搭建方通过对外输出系统化平台技术解决方案,收取建设费用和后续运维费用,构成最直接的商业模式2目前国内虚拟电厂市场发展仍处于起步阶段,相关企业的虚拟电厂业务尚未形成规模化收益2典型案例:东方电子公司近年承建南方五省、南方电网等多个虚拟电厂项目,积累了丰富的建设经."粤能投"虚拟电厂:获评2022年综合智慧能源优秀示范项目广州明珠工业园:入选国家"十三五"科技创新成就展.2022年业务收入:综合能源及虚拟电厂业务收入1.68亿元,占总营收3%市场展望市场展望:随着国内虚拟电厂项目建设加速,技术服务市场规模有望快速增长2具备电力调度系统建设经验、掌握核心数字化技术的企业将获得先发优势2商业模式二:需求侧响应机制需求侧响应是指当电力市场价格升高或系统可靠性受威胁时,电网企业向终端用户发出降低负荷的指令,通过补偿机制鼓励用户积极响应,达到平抑电价、稳定电网的目标201需求发布电网调度中心根据系统运行情况,通过交易中心发布需求侧响应需求,明确响应时段、容量要求等02容量申报电力用户或负荷聚合商通过虚拟电厂运营商申报响应容量与报价,经调度中心确认后参与市场03市场出清交易中心按照边际出清方式完成市场出清,确定中标用户及补偿价格,并推送结果04响应执行中标用户在指定时间段按要求执行需求响应,降低或转移用电负荷,过程接受动态监管05收益结算电网通过交易中心结算响应补贴,虚拟电厂运营方与用户按约定模式分配收益保底+分成模式约定响应保底价格及超额部分分成比例用户获得不低于保底价格的响应收益超额收益按约定比例与运营商分成保障用户基本收益,激励运营商优化调度固定价格模式约定固定的响应补偿价格用户按固定价格获得响应收益剩余部分收益由运营商获得模式简单透明,便于推广实施虚拟电厂运营方通过聚合终端负荷资源,达到市场准入条件,充分挖掘负荷的可平移、可中断特性,将其转化为交易标的参与市场化交易,直接为电力用户带来增量收益2辅助服务是指为维护电力系统安全稳定运行、保证电能质量,发电侧并网主体、用电侧可调节负荷提供的服务,包括/次调频、AGC、调峰、无功调节、黑启动等2市场准入条件虚拟电厂聚合分布式电源、储能、充电桩、工商业负荷等可调节资源作为独立市场主体参与辅助服务市场满足技术参数、运营状态等准入要求交易组织流程1.并网主体向调度中心同步技术参数与运营状态2.调度中心公布辅助服务类型及需求3.通过集中竞价、招标等市场化方式确定服务提供方4.服务方因提供辅助服务获得补偿,未达标则接受考核5.交易机构完成结算,运营方对内分配收益虚拟电厂运营方统筹聚合资源,优化辅助服务提供策略,在获取电网补偿的同时,按约定与内部资源方分享收益2电力现货市场是符合准入条件的市场主体开展日前、日内、实时电能量交易的市场,通过竞争形成分时市场出清价格,引导电力资源优化配置2 调度中心根据中长期合同与电网运行情况下发计划,市场主体申报,集中优化出清形成日前调度计划与价格信号 2日内市场以日前调度计划为基础,根据日内运行情况和预测信息滚动优化,市场主体可调整报价参与交易 3实时市场调度中心根据最新负荷预测、联络线计划和系统约束,以发电成本最小为目标实时出清平衡市场虚拟电厂运营方聚合内部资源,统筹规划最优电能量交易方案,完成代理申报与数据汇总,与内部电力资源方分享参与市场交易获得的收益22025年市场规模预测:建设篇测算依据参考国家电网测算方法,以接入规模200万千瓦的标杆虚拟电厂为例进行投资分析。资源接入配置.日前级资源150万千瓦(含50万千瓦填谷).小时级资源30万千瓦(含10万千瓦填谷).分钟级资源15万千瓦.秒级资源5万千瓦投资构成分析.平台建设费:0.05亿元.工业企业日前级接入:1.5亿元.工业企业小时级接入:0.6亿元.商业分钟级接入:0.75亿元.储能建设:2.46亿元.年运行开支:0.2亿元市场空间测算基于政策目标与行业发展趋势,预测2025年国内虚拟电厂建设市场规模。关键假设.2025年最高用电负荷达14-16亿千瓦.需求响应能力占比达到5%.可灵活响应容量达0.7-0.8亿千瓦.单位建设成本约2.78元/千瓦市场规模结论预期2025年国内虚拟电厂建设市场规模累计约200亿元2025年市场规模预测:运营篇基于标杆项目运营数据,测算单个虚拟电厂年化收益约1.26亿元2收益来源包括需求侧响应、调峰辅助服务、调频服务等多元化收入20.48日前级资源收益参与传统需求响应市场,150万千瓦容量年化收益0.096小时级资源收益参与传统需求响应市场,30万千瓦容量年化收益0.045分钟级资源收益参与传统需求响应市场,15万千瓦容量年化收益0.384调峰辅助服务收益基于调峰辅助服务市场的互动收益0.25调频服务收益储能参与调频服务获得的年化收益市场规模结论:预期2025年国内虚拟电厂全年运营市场规模约50亿元虚拟电厂正负调节能力解析虚拟电厂的核心价值在于可同时作为"正电厂"和"负电厂",灵活配合电力系统调度指令。这种双向调节能力使虚拟电厂成为电力系统不可或缺的灵活性资源。正电厂功能向电力系统供电,增加系统出力电源侧资源根据出力特征调整发电功率储能设施在负荷高峰时段放电配合电网调峰调频需求参与电力现货市场售电负电厂功能减少电力系统负荷,提升消纳裕度负荷侧资源避峰用电或中断负荷储能设施在负荷低谷时段充电削峰填谷,平滑负荷曲线参与需求侧响应获取补偿虚拟电厂以高效运营调控为目标,数字化技术是实现"可观、可测、可调控"的关键支撑2先进的数字化能力决定了虚拟电厂的响应速度、调度精度和经济效益2可观性及时、全面收集影响资源运行的关键数据,如气象数据、历史用电数据、市场供需信息等可测性全面监测各类资源运行状态,动态调整聚合方案,预测出力曲线与可响应容量可调控性基于大数据分析与算法优化,制定最优调度方案,通过通信协议实现精准控制虚拟电厂数字化技术体系数据采集与传输建立覆盖源、网、荷、储全链条的数据采集网络,实现多源异构数据的实时传输与融合状态监测与预测应用机器学习与大数据分析技术数据采集与传输建立覆盖源、网、荷、储全链条的数据采集网络,实现多源异构数据的实时传输与融合状态监测与预测应用机器学习与大数据分析技术,实现新能源出力预测、负荷预测、设备状态诊断等功能通信与控制构建安全可靠的通信网络,开发标准化控制协议,确保调度指令准确快速执行优化调度算法开发面向多目标、多约束的智能优化算法,动态生成最优调度方案并实时修正信息安全防护建立多层次信息安全体系,防范网络攻击,保障系统稳定运行与数据安全宁夏技术规范要点宁夏回族自治区发改委发布的《宁夏电网虚拟电厂并网运行技术规范(试行)》,将数字化水平作为虚拟电厂建设运营的核心要求。明确资源接入技术标准规范数据交互接口要求强调网络安全防护体系山西技术规范要点山西省能源局发布的《虚拟电厂并网运行技术规范》,强调虚拟电厂可基于省级智慧能源综合服务平台建设,也可独立建设技术支持系统。统/技术支持系统建设标准明确数据交互与信息安全要求规范市场交易与结算流程政策意义政策意义:地方技术规范的出台,为虚拟电厂建设提供了明确的技术指引,有利于规范行业发展,推动数字化技术在虚拟电厂领域的深入应用。长期驱动力:能源结构转型与负荷增长新能源占比快速提升根据国家发改委等部门规划,2025年风光发电量占比将达到17%左右,较2022年提升约6个百分点。新能源间歇性出力特征对电力系统稳定性带来持续挑战。负荷峰谷差持续扩大2022年国内负荷峰谷差达3.33亿千瓦,较2017年增长近50%。随着经济发展与电气化水平提升,峰谷差扩大趋势将持续,调峰需求日益迫切。核心结论:供给侧新能源占比提升与需求侧峰谷差扩大的长期趋势,使电力系统对可灵活调度资源的需求持续增长,为虚拟电厂发展提供了坚实的基本面支撑。受强厄尔尼诺现象影响,2023年夏季全国范围极端高温频发,用电负荷大幅攀升。根据历史数据,厄尔尼诺现象对全球气候的影响/般持续2年左右,预计2023-2024年高温热浪将持续影响我国。7江苏电网5月29日用电负荷突破1亿千瓦,比2021年提前19天7浙江电网7月3日用电负荷突破1亿千瓦,较2021年提前8天73.7全国预测2023年最高用电负荷或突破13.7亿千瓦,同比增加0.8亿千瓦投资机会投资机会:高温天气推升用电需求,电力市场紧平衡矛盾短期内将持续彰显。可灵活调度的电力资源能够增加系统柔性,虚拟电厂作为重要的调节手段,或将迎来快速发展的窗口期。目前国内多个省份已落地或规划虚拟电厂项目,但市场整体仍处于发展初期。梳理已披露的项目信息,我们发现国内虚拟电厂市场呈现以下特征:层级差异显著既有覆盖单/城市的项目(如合肥虚拟电厂),也有覆盖多省区域的项目(如南方电网虚拟电厂),不同层级虚拟电厂的覆盖范围与资源规模差异明显资源类型单/部分项目主要聚合负荷侧资源,源荷储/体化聚合的成熟案例相对较少,资源结构有待优化丰富参与方背景多元既有电网公司旗下能源服务机构主导的项目,也有上市公司、民营企业参与建设运营的案例,市场参与主体呈现多元化特征典型虚拟电厂项目案例冀北虚拟电厂(2019年12月)覆盖张家口、秦皇岛、廊坊,聚合工商业、智能楼宇、储能、充电站等11类19家资源2恒实科技参与建设并以能源聚合商身份开展业务2华北国网综能虚拟电厂(2020年12月)覆盖华北区域,聚合分布式电源、可控负荷和储能装置2由国网综合能源服务集团有限公司建设并运营2深圳网地深圳网地/体虚拟电厂(2021年11月)聚合充电桩、建筑楼宇空调、储能系统等资源2由深圳供电局、南网科研院联合研发2南网虚拟电厂(2023年7月)覆盖南方五省,聚合新型储能、充换电设施、分布式光伏、空调、微电网等各类分布式资源2东方电子承建2政策催化:虚拟电厂市场资质认可2022年1月-国家发改委《关于加快建设全国统/电力市场体系的指导意见》:鼓励抽水蓄能、储2022年1月-国家发改委《关于加快建设全国统/电力市场体系的指导意见》:鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设2022年2月-国家发改委《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》:支持虚拟电厂运营商等参与电力市场交易和系统运行调节2022年3月-国家能源局《2022年能源工作指导意见》:引导电力用户参与虚拟电厂、移峰填谷、需求响应2022年11月-国家能源局《电力现货市场基本规则(征求意见稿)》:明确虚拟电厂作为电力市场主体的法律地位2023年6月-国务院《新型电力系统发展蓝皮书》:积极培育虚拟电厂等贴近终端用户的新业态新模式政策催化:电力市场体系建设提速电力市场体系的完善,能够调动分布式资源参与调度的积极性,助力虚拟电厂商业模式跑通2多省市已发布政策,推动建设分级或全国统/的电力市场体系2现货市场建设山东、山西、浙江等多省推进电力现货市场试点,建立日前、日内、实时交易机制,形成体现时间与空间特性的电价信号辅助服务市场各地出台辅助服务市场实施细则,明确虚拟电厂参与调频、调峰、备用等辅助服务的准入条件与补偿机制需求侧响应四川、江苏、广东等省发布需求侧响应实施方案,规范负荷聚合商、虚拟电厂参与需求响应的组织流程与收益分配跨省跨区交易推进建设区域电力市场,促进电力资源在更大范围内优化配置,为虚拟电厂参与跨区域交易创造条件未来展望:虚拟电厂行业发展趋势市场格局演变层级化发展:小规模虚拟电厂作为聚合商接入大规模虚拟电厂,形成分层聚资源多元化:源荷储/体化聚合成为主流,单/资源类型项目逐步减少竞争格局分化:具备电网调度经验与技术优势的企业将获得市场领先地位技术创新方向AI与大数据应用:提升负荷预测、出力预测、优化调度的智能化水平区块链技术:增强多方协同的可信性与交易结算的透明度边缘计算:提高分布式资源的实时响应速度核心判断核心判断:政策层面对虚拟电厂资质的认可与电力市场体系的完善,构成催化国内虚拟电厂市场规模快速增长的关键动力。未来3-5年,行业将从起步期进入快速发展期。虚拟电厂业务布局技术优势:在配电技术、调度自动化领域积累深厚,为虚拟电厂业务奠定基础.项目经验:承建南方五省、南方电网虚拟电厂项目,"粤能投"项目获评优秀示范产品体系:拥有虚拟电厂、云化弹性调控平台、业务中台、综合能源等完整解决方案市场地位:虚拟电厂业务走在国内市场前列,具备承接大型项目的综合实力业绩表现2022年实现营业收入54.60亿元,同比增长21.73%2公司深耕调度自动化领域多年,产品体系覆盖智能电网全环节2虚拟电厂战略定位三重角色:能源聚合商、平台与技术提供商、运营商技术平台:VPP企业级管理系统以H-iTMG技术中台为支撑,具备资源聚合协同管控能力区域布局:成立深圳子公司作为南方总部,重点拓展虚拟电厂业务项目经验:参与建设冀北虚拟电厂,具备实际运营经验公司概况国内领先的数字能源、通信技术服务及智能物联应用解决方案提供商22022年营收12.62亿元,2017-2022年复合增长率业绩表现2022年营收3.60亿元,2017-2022年复合增长率21.37%2公司是新能源行业数据开发应用服务领域的龙头企业2虚拟电厂业务拓展公司虚拟电厂业务分为系统开发和运营两大板块,通过定向增发募资8.6亿元重点投向虚拟电厂相关项目2核心优势:在新能源出力预测、储能能量管理等方面拥有核心技术与算法市场资质:已通过西北电网聚合商响应能力技术测试,具备参与辅助服务市场的资格募资投向:微电网及虚拟电厂平台、电力交易辅助决策平台等项目运营实践:设立江苏子公司重点拓展虚拟电厂运营业务威胜信息综合能源互联网解决方案提供者,2022年营收20亿元2在储能应用领域具备感知技术和通信技术优势,积极拓展虚拟电厂