虚拟电厂的“七问七答”

　　工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，在包括新能源行业在内的众多行业的信息化、智能化转型升级的进程中扮演者不可或缺的角色。虚拟电厂即是依托新能源技术与工业互联网技术，提升电网智能调度与消纳能力的典型案例。2022年夏季，全球多地连续出现高温天气，各国电网用电负荷陡增。如何通过工业互联网技术实现用户侧资源与电网供需互动、缓解电网负荷压力，成为了社会各界热议的问题。在全球推动绿色能源转型的大背景下，发展虚拟电厂对于促进电网供需平衡、实现分布式能源低成本并网、推动新能源充分消纳、保障电力系统安全运行等具有重要意义。本报告以“七问七答”的形式，致力于回答以下七个关于虚拟电厂的核心问题：1）我们如何定义虚拟电厂？2）虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？3）虚拟电厂在各国如何落地？4）我们如何梳理虚拟电厂的产业链？5）我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？6）虚拟电厂的市场空间有多大？7）虚拟电厂的核心标的有哪些？

　　I. 虚拟电厂（VPP， Virtual Power Plant）是一种新型电源管理系统，通过信息技术和软件系统，将多种分布式资源聚合起来，参与电力系统运行与电力市场交易。虚拟电厂不是一个真实的物理电厂，但通过聚合海量分布式资源，它可以对外表现为一个可控电源，起到提供电能、调峰调频等电厂所具有的作用

　　II. 根据虚拟电厂对外特征，我们可将虚拟电厂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。其中电源型虚拟电厂具有能量出售的能力，可参与能量市场，并视实际情况参与辅助服务市场；负荷型虚拟电厂具有功率调节能力，可参与辅助服务市场，但出售能量的能力不足；储能型虚拟电厂既可参与辅助服务市场，也可以在部分时段放电以出售电能；混合型虚拟电厂：全能型虚拟电厂是同时具有多类虚拟电厂的特征的全能型角色

　　III. 虚拟电厂的核心竞争力在于技术和资源的运用，本质是通过协调控制技术、智能计量技术和信息通信技术将各类分布式发电设备与储能设施结合，对电力负荷进行协调和控制。虚拟电厂所聚合的资源越多，调节能力越强，核心竞争力也就越强

　　I. 供给侧：光伏、风电等新能源装机量迅速提高，但受地理位置和自然条件的影响，各省份装机量差异较大，这要求电力系统实现分布式能源的聚合；并且新能源具有随机性、间歇性和波动性的特点，若直接规模化并网，将对电力系统的安全性与稳定性造成巨大冲击，这要求电力系统提升其灵活调节能力。而虚拟电厂能够聚合分布式资源、提升调节能力，从而回应能源供给侧结构性变化的需求

　　II. 需求侧：近年来我国全社会用电总量与最高负荷屡创新高，且第三产业和居民用电占比持续提升，其需求模式的时段性特征进一步拉大了电力需求的峰谷差。特别是新能源汽车销量激增，其不均匀的充电时间分布给电网负荷带来极大负担。相较于单纯增加电源，虚拟电厂能够更灵活、更经济地实现削峰填谷，以满足新形势下的能源需求

　　I. 德国：虚拟电厂已实现商业化，其主要业务是优化100kW以上中型可再生能源电厂在日前市场的售电，代表案例有Next-Kraftwerke等

　　II. 美国：较早开展需求侧管理，需求响应（DR， Demand Response）项目最多、种类最齐全。美国虚拟电厂通过控制电力价格、电力政策的动态变化降低用电负荷，或获取电力用户手中的储能来保证电网系统稳定性。代表案例有Tesla虚拟电厂智能平台 Autobidder等

　　III. 中国：虚拟电厂总体处于试点示范阶段，仍在探索商业模式，更多通过价格补偿或政策引导来参与市场。代表案例有国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程、广东深圳自动化虚拟电厂等

　　I. 虚拟电厂的上游为由可控负荷、分布式能源与储能构成的基础资源，中游为提供虚拟电厂运营服务与技术支持的系统平台，下游为由电网公司、售电公司、大用户构成的电力需求方

　　I. 电价机制改革：峰谷电价差越大，用户购买辅助服务和需求侧响应的激励也就越大；电价平均水平越高，用户购买能效优化服务、虚拟电厂进行现货交易的收益也就越大。因此，电价机制改革进程是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素。我们预计，随着新型电力系统的加快构建，电价机制改革将不断深化，推动电力回归商品本质，并持续拉大电价峰谷价差、推高电价平均水平

　　II. 电力市场建设：电力现货交易与中长期交易互为补充，其中现货市场具有重要的价格发现功能，中长期市场的店里价格往往根据现货市场价格而定；对基础资源的聚合能力是决定虚拟电厂竞争力的重要因素，而统一的电力市场将为虚拟电厂提升跨空间资源聚合的能力打开空间，奠定虚拟电厂商业模式向跨空间自主调度型阶段发展的基础。我们预计，随着全国统一电力市场和电力现货市场的建设在未来进一步推进，电力市场交易总量与市场主体的数量将进一步增加，对电力系统综合调节能力的要求将随之提升，从而带动对虚拟电厂辅助服务的需求

　　III. 商业模式顶层设计是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：我国虚拟电厂多数试点项目涉及的业务场景较为有限，并且省级层面缺乏统一的虚拟电厂平台。因此我们认为，虚拟电厂盈利能力的提升，需要国家层面和更多省级层面的专项政策的出台，以及顶层设计提供统一的省级/市级/区域及虚拟电厂平台，开辟应用模式拓展的新空间。我们预计，随着国家层面顶层设计的完善与统一的虚拟电厂平台的建设，虚拟电厂涉及的业务场景与盈利方式将进一步多样化发展

　　I. 投资市场规模：根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦。我们根据国家电网的数据测算得到，虚拟电厂可调负荷资源库的投资成本约为914元/千瓦，由此预计2025年、2030年虚拟电厂投资规模将分别达到718、998亿元

　　II. 运营市场规模：我们认为虚拟电厂的核心服务为平抑峰值负荷，因此通过测算虚拟电厂用可调负荷资源库解决峰值负荷调节问题所带来的平抑负荷的价值，作为虚拟电厂运营市场规模的估计。我们预计2025年、2030年虚拟电厂的运营市场规模将分别达到932.19亿元、1,283.10亿元。

　　I. 国能日新、朗新科技、恒实科技、国电南瑞、国网信通、远光软件、南网科技、东方电子、万胜智能、南网能源等 。

　　风险提示： “ 双碳 ” 政策推进不及预期的风险 , 虚拟电厂相关技术发展不及预期的风险 , 电价机制改革推进不及预期的风险 , 电力市场发展不及预期的风险 , 行业规模测算偏差的风险 , 研报使用的信息数据更新不及时的风险等