深度研究报告：虚拟电厂七问七答

2022.092022.09.2112345虚拟电厂“七问七答”CONTENTSCONTENTS虚拟电厂三大要素2020/12/1统“虚拟电厂”2021/1/52021/1/252021/3/22上海“虚拟电厂”上海“虚拟电厂”2021/5/1通过开展《关《关2021/6/12021/6/1城“虚拟电厂”城“虚拟电厂”2021/6/212021/9/13《《,为电网提2022/6/82022/6/30虚拟电厂由可控机组、不可控机组，如风、光等分布式能源、储能、可控负荷、电动汽车、通信设备等聚合而成，并进一步考虑需求响应、不确定性等要素，通过与控制中心、云中心、电力交易中心等进行信息通信，实现与大电 储能型日本和德国以储能和分布式电源作为虚拟电厂的主体，美国则是以可控负荷为主，规模已占尖峰负荷的5%以上。•实现分布式能源协调优化•达到对系统高要求的电能输出术术•虚拟电厂优化和控制的重要基础•实现分布式能源聚合智能计量技术协调控制技术信息通信技术制定市场竞价策略优化投资组合模型预测响应能力聚合分布式资源评估市场竞争性源网荷储可调资源电能交易市场l功能定位l智能算法l算法之间验证l透明可信的交易环境l高性能的共识算法l高效智能合约引擎l新型共识机制l结构优雅l语法清晰l丰富的第三方库l接入新能源规模与配置占比l新能源接入的合理地域范围l参与电网运行的控制范围l外部调度l应用领域广泛虚拟电厂三大业务板块划分虚拟电厂涉及的分布式电源 机供冷供热源网荷储一体化示意图源网荷储一体化示意图源网荷储一体化虚拟电厂数据分析与服务平台•数据分析与服务平台•虚拟电厂在我国仍处于试点示范阶段，随着虚拟电厂发展的逐渐成熟，虚拟电厂产业链将会进一步完善，从聚合平台逐步向能源互联网发展。•能源互联网是运用信息通信技术，将分布式能量采集装置，储存装置和各类负载等能源节点互联起来,实现能量双向流动的交换与共享网络。•随着新一代能源技术与移动互联网、大数据等新兴技术的发展，传统能源行业的结构、市场环境和商业模式也在逐渐发生着变化，带动资金、技术和产业，形成集聚效应。虚拟电厂从运营平台向能源互联网方向发展将成为投资领域的新亮点。意见》《关于促进智能电网发展的指导意见》22,并且,并且2022年1-7月中国规模以上工业发电量月度走势2022年1-7月中国规模以上工业发电量月度走势03%%2021年我国电力发电结构（亿千瓦小时）04.5%4.0%截至3月底部分地区累计光伏发电装机（万千截至3月底部分地区累计光伏发电装机（万千00截至3月底部分地区累计风电装机（万千瓦）光伏发电量月度数据（亿千瓦小时）光伏发电量月度数据（亿千瓦小时）205.5206.7205.6210.8风力发电量月度数据（亿千瓦小时）007月8月4月7月456.4456.4379.77.0%00 2012-2021年中国节能服务市场规模（亿元）2016-2021中国新能源汽车销量（万辆）2012-2021年中国节能服务市场规模（亿元）2016-2021中国新能源汽车销量（万辆）0010万辆电动汽车的总体日充电负荷曲线（万千瓦）10万辆电动汽车的总体日充电负荷曲线（万千瓦）虚拟电厂削峰填谷示意图虚拟电厂削峰填谷示意图火电厂和虚拟电厂投资成本比较（亿元）0洲0••德国将气候中和目标提前到了2045年，具体计划到2030年德国较1990年温室气体排放量减少65%、到2040年减少88%、到2045年实现温室气体排放中和、到2050年实 •据统计，德国2020年通过发展可再生能源共减少2.27亿吨的温室气体排放，而2020年德国的温室气体总排放量为7.39亿吨，因此大力发展可再生能源是实现德国气候目标路径的重点。•2030年德国可再生能源占比计划从目前的46%提高到80%，占一次能源的比例从目前的20%提高到碳中和背景下，各国电力行业产生了新的业态和挑战。•电力供给向风光倾斜，储能资源随之增长：风电、太阳能逐渐成为发展重点，发电功率波动性高的特点增加峰•发电资源分散化程度提升：由于分布式电源技术逐渐成熟，兼具环保与经济性，分布式发电资源数量显著提升。•可控负荷资源数量增加：新能源电动车、工商业节能系统的普及为系统带来更多的可控负荷，加以利用可以平衡电力供需。虚拟电厂能够聚合发电、储能、可控负荷资源，利用算法优化电力调度。其参与需求侧响应或电力交易从而最大化收益，较其他形式的电厂具有成本低、效率高的优势，投入成本约为火电厂的1/8。欧洲虚拟电厂聚焦发电侧，聚合资源参与电力交易或辅助服务实现降本增效。欧洲虚拟电厂聚焦发电侧，聚合资源参与电力交易或辅助服务实现降本增效。网欧洲虚拟电厂通常由独立虚拟电厂运营商、发电企业或部分输电网运营而电网运营主体可以划分为输电网运营商和配电网运营商(DSO, 行能源聚合、面向电网侧进行灵活性储能供应以及面向需求侧的需求响可再生能源发电的不稳定性，导致发电商可能无法准时向输电网运营商在接收到调整发电量的信号后，虚拟电厂将该信号传递给可再生能源发电厂，发电量进行调整并抵消虚拟电厂中其他单元（光伏太阳能和风能）发电量的增加和用电量的减小的效果相同，虚拟平台可以通过对需求侧 50•美国电价过去20年上涨59%，且美国太阳能资源丰富，因此在激励政策下，家用光伏系统逐渐成为替代选择，实现电力的自发自用。•根据Statista，2021年美国家用光伏装机•随着户用光伏等需求量的增长，美国逐渐开始实行需求侧响应并将需求侧响应演化为虚拟电厂计划。•具体表现：能源零售商换取家庭一部分电力的控制权，必要时给零售商提供电力；零售商的虚拟电厂聚合这些储能并在用电峰期提供给需要的用户。•在全球范围内，电力需求不会恒定。在无法大量储存电力的情况下，量出为入才是关键。相比风力和日照，火电机组能一定程度调整自身的发电量。•2010年-2020年，德州风力发电的份额增加两倍，占到当地日常发电量约25%，而在最严重寒潮来袭的前一周，风电占了当地发电量的42%，风电大幅减产将•在“碳中和”目标下，风电和光电受人追捧，发电波动性问题日益凸显：发电环节不一定能满足所有用电高峰期需求。为了解决供需不匹配的问题，虚拟电•共享经济范畴内，Uber、Airbnb等公司的重点是在于对闲置资源剩余价值的再利用，提高资源的复用率。虚拟电厂通过信息化协调，将资源高效优化利用。•在过去的几年中，•在过去的几年中，由于受到政府的大力扶持以及自身太阳能资源充沛，美国的光伏发电得到了高速的发展。•巨大的光伏装机容量，使得其利用的太阳能不仅可以满足用户自己的需要，还可以在必要时输入电网进行售卖。在这种情况下，需求侧响应，即用户根据市场需求来调剂其电量的活动进行服务的业务就有了很大的市场。而在这个过程中，虚拟电厂必不可少。美国电力市场运营商高度分散，虚拟电厂计划通常由公共事业企业或能源零售商运营。•长期的私有化、市场化改革：约40%的区域（中西部为主）由公共事业企业垄断一体化运营，即发输配售垂直管理。约60%的区域由七大独立系统运营商（ISO,IndependentSystemOperator）管理，电力产业链分散为发电主体、输配电主体和能源零售商三个环节。•ISO打破了公共事业企业对发电和输配电环节的垄断，允许各独立储电主体参与到与输配电网的交易中，为虚拟电厂奠定基础。•美国七大ISO负责调度、发电、输电规划以及系统的运行安全和发电端-输配电端（批发市场）、输配电端-零售端（零售市场）市场运行的管辖。其打破了公共事业企业对发电-输配电环节的垄断，允许各独立储电主体参与到与输配电网的交易中。现有美国虚拟电厂计划由公共事业公司或能源零售商承担运营职能。组件制造光伏发电储能设备家用电车充电设施特斯拉新能源生态00煤4,000,000地热0煤地热•从发电总量来看:1990-2020年，德国发电量一直稳定在60万GWh左右;美国发电量在1990-2005年从322万GWh增•从能源所占百分比来看：德国与美国各能源发电量所占百分比较为相似，1990-2020年期间煤炭发电量占比逐渐减少，且天然气及核能发电量占比同样较高；不同的是，德国对于核能发电的依赖度逐渐降低，近年来愈加以来风能发电，而美国天然气发电的占比近年来逐渐提高。 供冷供热2019/12/2020/10/拟电厂”2020/12/1协厂2021/1/5司2021/1/25“虚拟电厂”2021/3/22上海“虚拟电厂”2021/5/12021/6/1电厂”2021/6/212021/9/132022/6/82022/6/30•我国供需两侧发展潜力巨大。“双碳”目标为我国虚拟电厂发展打开市场新增量，并随着相关政策陆续出台，虚拟电厂产业规模有望快速扩大•我国供需两侧发展潜力巨大。“双碳”目标为我国虚拟电厂发展打开市场新增量，并随着相关政策陆续出台，虚拟电厂产业规模有望快速扩大。•进入21世纪以来，北半球夏季高温热浪事件日趋频繁，全球变暖是高温热浪事件频发的根本原因。伴随着炎热高峰而来的电量紧张，随着全国用电负荷的上升，虚拟电厂应运而生。“双碳”“双碳”•电厂规模：2022年4月，“粤能投”上线，为所有参与市场交易的负荷聚合商和大用户提供市场化需求响应服务，目前已签约近800个电力用户，覆盖储能、工商业负荷、充电桩、智慧用电设施等各类柔性负荷资源，注册响应容量接近4000•解决方案：“粤能投”以省、地、区、站点的分层模式打造“网格式”服务，提供日前邀约、日内可中断、实时直控三类产品，依据客户类型打造直控与非直控响应能力。•下一步规划：平台将持续孵化虚拟电厂相关产品，并在南方电网五省复用，大力推进光伏等资源接入，预计2022年底聚合可紧急灵活调配柔性负荷资源1180兆瓦，全力支撑广东电网构建不低于最高负荷3%—5%的总体响应规模目标。•3月14日，由粤能投投资、建设的佛山群志光电用户侧储能项目正式投产。该储能系统每天的充放电量达到了32.3MWh，相当于3300多户家庭一天的用电量。•项目规模达9.5MW/19.14MWh，总占地850平方米，是能源投资公司投资建成的广东功率最大的用户侧电化学储能项目（磷酸铁锂），也是南方电网公司2021年新兴业务领域重点•该项目通过“谷充峰放”获得分时价差收益，并为电网提供辅助服务等增加综合收益，为客户创造有效价值超500万元/年，并缓解局部配网峰谷负荷差。•粤能投目前已累计开发持有储能项目25个，规模达162MW。220•截至2021年年底，中国分散式风电累计装机容量接近1000万千瓦，同比增长414.6%。分布在27个省（区、市），比2020年增加了8个省份；其中，河南省分散式风电累计装机容量达到315.7万千瓦，占全部分散式风电累计装机容量的31.7%，其次分别为陕西15.5%、山西9.2%、内蒙古8.2%、黑龙江3.7%，排在前五的省份合计占比达到68.3%。•从我国光伏发电行业产业链企业区域分布来看，山东和福建是光伏发电企业分布最多的省份，其次如江苏、山西、安徽等省份•从分散式风电累计装机容量地图以及光伏发电行业企业分布地图来看，我国新能源发电呈现不平衡的分布情况•新能源风电、光伏发电量近年来攀升。与此同时，弃风和弃光电量的绝对量增长显著。••新能源风电、光伏发电量近年来攀升。与此同时，弃风和弃光电量的绝对量增长显著。•2021年，全国弃风电量206.1亿千瓦时，弃光电量67.8亿千瓦时。弃电总量约为267.48亿千瓦时，同比高增约22.7%。西藏、青海等省份弃光率较高，光伏利用率仅为•未来，弃风和弃光电量或将在未来一段时间保持上升趋势，新能源发电消纳上网问题仍不容小觑，弃电问题有待解决。储能有利于平滑可再生能源输出，减少新能源风电光伏的弃风弃光，提高新能源电力并网消纳水 煤地热煤8,000,0004,000,0000地热•从发电总量来看:1990-2020年，中国发电量从65万GWh增长到747万GWh，相较于德国及美国有大幅增长；•从能源所占百分比来看：煤炭发电量占总发电量的百分比近年来略有下降，但是由于发电总量的上升，对于煤炭的需求仍然在升高；中国的发电能源种类日益丰富，太阳光电，风能以及天然气发电量占比升高，由于我国石油产量较低，所以2010年之后，石有望最先发展虚拟电厂；虚拟电厂项目也将从以聚合可控负荷为主，逐•到2035年，德国将需要拥有233至26虚拟电厂产业链图谱连续性工业非连续性工业连续性工业非连续性工业化学储能连续性工业非连续性工业机械储能连续性工业组合型分布式电源燃料电池小型生物质发电小型生物质发电小型水电小型风电小型风电小型光伏小型燃机基础资源可调负荷分布式电源储能私家电动车公共交通岸电居民住宅商业建筑公共建筑非连续性工业连续性工业是调节意愿、调节能力和调节聚合成本俱佳的优质可调负荷资源非连续性工业电磁储能相变储能55!!“基准+浮动”l进行预计划l交易前信息公告l市场主体申报交易l对申报电力和价格进行折算l集中竞价出清和计算出清编辑价格l对出清的结果进行必要的调整l发布日前现货交易结果✔✔✔✔✔✔✔✔虚拟电厂0国家电网经营区峰值负荷（亿千瓦）8.75所需响应能力占比所需可调负荷资源库容量=国家电网经营区峰值负荷*所需响应能力占比（亿千瓦）测算虚拟电厂建设投资资金（亿元）投资成本=测算虚拟电厂建设投资资金/所需可调负荷资源库容量（元/千瓦）914.2857=400/0.4375全社会用电量（万亿千瓦时）9.2可调负荷资源库容量=最大负荷*响应能力占比（亿千投资成本=测算虚拟电厂建设投资资金/所需可调负荷资源库容量=（元/千瓦）虚拟电厂投资市场规模=可调负荷资源库容量*投资成本（亿元）0国能日新（301162.SZ）简介国能日新（301162.SZ）简介Tech.Co.,Ltd.）8642018.80% 朗新科技（300682.SZ）简介略。化网0 恒实科技（300513.SZ 恒实科技（300513.SZ）简介TechstarCo.,Ltd.）能源聚合商优化商商综合能客户获得客户获得根据投资资商付款实现的节能量利益划分协调控制电量交易辅助服务知和竞价博弈选优0能源管控系统能源管控系统用电信息采集保护监控水电厂自动化系统火电厂自动化系统运营监控中心调度自动化 数字化技术数字化技术飞飞 人工智能平台 国网信通（600131.SH）简介块15.2013.6020.7919.7738.4736.53202120202019201820178.5213.0718.840.2410.7726.220.082.478.660.010.092.335.780.01本地数据统计核对数据录入流转业务监控值守合作客户覆盖全产业链远光软件（002063.SZ）简介远光软件（002063.SZ）简介2021年11月2021年11月，国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》2021年10月，国家发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》“双碳”+“电改”信息化平台信息化平台购售电一体化云平台综合能源服务平台购售电一体化云平台远光发售电市场交易辅助决策系统负荷预测系统信息化解决方案用电信息采集碳资产管理清洁能源技术新