工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專題研究之二：虛擬電廠

1中泰證券研究所專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠信｜

證

券

研

究

報

告

｜2022

.

09

.

21工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專題研究之二：虛擬電廠核心觀點2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)，在包括新能源行業(yè)在內(nèi)的眾多行業(yè)的信息化、智能化轉(zhuǎn)型升級的進(jìn)程中扮演者不可或缺的角色。虛擬電廠即是依托新能源技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升電網(wǎng)智能調(diào)度與消納能力的典型案例。

2022年夏季，全球多地連續(xù)出現(xiàn)高溫天氣，各國電網(wǎng)用電負(fù)荷陡增。如何通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)用戶側(cè)資源與電網(wǎng)供需互動、緩解電網(wǎng)負(fù)荷壓力，成為了社會各界熱議的問題。在全球推動綠色能源轉(zhuǎn)型的大背景下，發(fā)展虛擬電廠對于促進(jìn)電網(wǎng)供需平衡、實現(xiàn)分布式能源低成本并網(wǎng)、推動新能源充分消納、保障電力系統(tǒng)安全運行等具有重要意義。本報告以“七問七答”的形式，致力于回答以下七個關(guān)于虛擬電廠的核心問題：1）我們?nèi)绾味x虛擬電廠？2）虛擬電廠的興起回應(yīng)了新能源行業(yè)的什么痛點？3）虛擬電廠在各國如何落地？4）我們?nèi)绾问崂硖摂M電廠的產(chǎn)業(yè)鏈？5）我們?nèi)绾螠y算虛擬電廠的盈利能力？6）虛擬電廠的市場空間有多大？7）虛擬電廠的核心標(biāo)的有哪些？III.1.我們怎么定義虛擬電廠？虛擬電廠（VPP,Virtual

Power

Plant）是一種新型電源管理系統(tǒng)，通過信息技術(shù)和軟件系統(tǒng)，將多種分布式資源聚合起來，參與電力系 統(tǒng)運行與電力市場交易。虛擬電廠不是一個真實的物理電廠，但通過聚合海量分布式資源，它可以對外表現(xiàn)為一個可控電源，起到提供 電能、調(diào)峰調(diào)頻等電廠所具有的作用根據(jù)虛擬電廠對外特征，我們可將虛擬電廠分為電源型虛擬電廠、負(fù)荷型虛擬電廠、儲能型虛擬電廠、混合型虛擬電廠等類型。其中電 源型虛擬電廠具有能量出售的能力，可參與能量市場，并視實際情況參與輔助服務(wù)市場；負(fù)荷型虛擬電廠具有功率調(diào)節(jié)能力，可參與輔 助服務(wù)市場，但出售能量的能力不足；儲能型虛擬電廠既可參與輔助服務(wù)市場，也可以在部分時段放電以出售電能；混合型虛擬電廠： 全能型虛擬電廠是同時具有多類虛擬電廠的特征的全能型角色虛擬電廠的核心競爭力在于技術(shù)和資源的運用，本質(zhì)是通過協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計量技術(shù)和信息通信技術(shù)將各類分布式發(fā)電設(shè)備與儲能設(shè)施結(jié)合，對電力負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制。虛擬電廠所聚合的資源越多，調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，核心競爭力也就越強(qiáng)核心觀點32.虛擬電廠的興起回應(yīng)了新能源行業(yè)的什么痛點？供給側(cè)：光伏、風(fēng)電等新能源裝機(jī)量迅速提高，但受地理位置和自然條件的影響，各省份裝機(jī)量差異較大，這要求電力系統(tǒng)實現(xiàn)分布式 能源的聚合；并且新能源具有隨機(jī)性、間歇性和波動性的特點，若直接規(guī)模化并網(wǎng)，將對電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性造成巨大沖擊，這 要求電力系統(tǒng)提升其靈活調(diào)節(jié)能力。而虛擬電廠能夠聚合分布式資源、提升調(diào)節(jié)能力，從而回應(yīng)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性變化的需求需求側(cè)：近年來我國全社會用電總量與最高負(fù)荷屢創(chuàng)新高，且第三產(chǎn)業(yè)和居民用電占比持續(xù)提升，其需求模式的時段性特征進(jìn)一步拉大 了電力需求的峰谷差。特別是新能源汽車銷量激增，其不均勻的充電時間分布給電網(wǎng)負(fù)荷帶來極大負(fù)擔(dān)。相較于單純增加電源，虛擬電 廠能夠更靈活、更經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)削峰填谷，以滿足新形勢下的能源需求III.3.

虛擬電廠在各國如何落地？德國：虛擬電廠已實現(xiàn)商業(yè)化，其主要業(yè)務(wù)是優(yōu)化100kW以上中型可再生能源電廠在日前市場的售電，代表案例有Next-Kraftwerke等美國：較早開展需求側(cè)管理，需求響應(yīng)（DR,Demand

Response）項目最多、種類最齊全。美國虛擬電廠通過控制電力價格、電力政策的動態(tài)變化降低用電負(fù)荷，或獲取電力用戶手中的儲能來保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。代表案例有Tesla虛擬電廠智能平臺Autobidder等中國：虛擬電廠總體處于試點示范階段，仍在探索商業(yè)模式，更多通過價格補(bǔ)償或政策引導(dǎo)來參與市場。代表案例有國網(wǎng)冀北泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程、廣東深圳自動化虛擬電廠等4.

我們?nèi)绾问崂硖摂M電廠的產(chǎn)業(yè)鏈？I.

虛擬電廠的上游為由可控負(fù)荷、分布式能源與儲能構(gòu)成的基礎(chǔ)資源，中游為提供虛擬電廠運營服務(wù)與技術(shù)支持的系統(tǒng)平臺，下游為由電網(wǎng)公司、售電公司、大用戶構(gòu)成的電力需求方核心觀點4III.5.我們?nèi)绾螠y算虛擬電廠的盈利能力？電價機(jī)制改革：峰谷電價差越大，用戶購買輔助服務(wù)和需求側(cè)響應(yīng)的激勵也就越大；電價平均水平越高，用戶購買能效優(yōu)化服務(wù)、虛擬 電廠進(jìn)行現(xiàn)貨交易的收益也就越大。因此，電價機(jī)制改革進(jìn)程是虛擬電廠盈利能力的重要影響因素。我們預(yù)計，隨著新型電力系統(tǒng)的加

快構(gòu)建，電價機(jī)制改革將不斷深化，推動電力回歸商品本質(zhì)，并持續(xù)拉大電價峰谷價差、推高電價平均水平電力市場建設(shè)：電力現(xiàn)貨交易與中長期交易互為補(bǔ)充，其中現(xiàn)貨市場具有重要的價格發(fā)現(xiàn)功能，中長期市場的店里價格往往根據(jù)現(xiàn)貨市 場價格而定；對基礎(chǔ)資源的聚合能力是決定虛擬電廠競爭力的重要因素，而統(tǒng)一的電力市場將為虛擬電廠提升跨空間資源聚合的能力打 開空間，奠定虛擬電廠商業(yè)模式向跨空間自主調(diào)度型階段發(fā)展的基礎(chǔ)。我們預(yù)計，隨著全國統(tǒng)一電力市場和電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)在未來 進(jìn)一步推進(jìn)，電力市場交易總量與市場主體的數(shù)量將進(jìn)一步增加，對電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力的要求將隨之提升，從而帶動對虛擬電廠輔助服務(wù)的需求商業(yè)模式頂層設(shè)計是虛擬電廠盈利能力的重要影響因素：我國虛擬電廠多數(shù)試點項目涉及的業(yè)務(wù)場景較為有限，并且省級層面缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺。因此我們認(rèn)為，虛擬電廠盈利能力的提升，需要國家層面和更多省級層面的專項政策的出臺，以及頂層設(shè)計提供統(tǒng)一的省級/市級/區(qū)域及虛擬電廠平臺，開辟應(yīng)用模式拓展的新空間。我們預(yù)計，隨著國家層面頂層設(shè)計的完善與統(tǒng)一的虛擬電廠平臺的建

設(shè)，虛擬電廠涉及的業(yè)務(wù)場景與盈利方式將進(jìn)一步多樣化發(fā)展6.

虛擬電廠的市場空間有多大？I.

投資市場規(guī)模：根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織的預(yù)測，2025年、2030年最大負(fù)荷則將分別達(dá)到15.7、18.2億千瓦。我們根據(jù)國家電網(wǎng)的數(shù)據(jù)測算得到，虛擬電廠可調(diào)負(fù)荷資源庫的投資成本約為914元/千瓦，由此預(yù)計2025年、2030年虛擬電廠投資規(guī)模將分別達(dá)到

718、998億元核心觀點5II.運營市場規(guī)模：我們認(rèn)為虛擬電廠的核心服務(wù)為平抑峰值負(fù)荷，因此通過測算虛擬電廠用可調(diào)負(fù)荷資源庫解決峰值負(fù)荷調(diào)節(jié)問題所帶來的平抑負(fù)荷的價值，作為虛擬電廠運營市場規(guī)模的估計。我們預(yù)計2025年、2030年虛擬電廠的運營市場規(guī)模將分別達(dá)到932.19億元、

1,283.10億元7.

虛擬電廠的核心標(biāo)的有哪些？I.

國能日新、朗新科技、恒實科技、國電南瑞、國網(wǎng)信通、遠(yuǎn)光軟件、南網(wǎng)科技、東方電子、萬勝智能、南網(wǎng)能源等風(fēng)險提示：“雙碳”政策推進(jìn)不及預(yù)期的風(fēng)險，虛擬電廠相關(guān)技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期的風(fēng)險，電價機(jī)制改革推進(jìn)不及預(yù)期的風(fēng)險，電力市場發(fā)展不及預(yù)期的風(fēng)險，行業(yè)規(guī)模測算偏差的風(fēng)險，研報使用的信息數(shù)據(jù)更新不及時的風(fēng)險等6目錄CONTENTS專業(yè)｜領(lǐng)先｜深度｜誠信中泰證券研究所Q1.我們?nèi)绾味x虛擬電廠？Q2.虛擬電廠的興起回應(yīng)了新能源行業(yè)的什么痛點？Q3.虛擬電廠在各國如何落地？Q4.我們?nèi)绾问崂硖摂M電廠的產(chǎn)業(yè)鏈？Q5.我們?nèi)绾螠y算虛擬電廠的盈利能力？Q6.虛擬電廠的市場空間有多大？

Q7.虛擬電廠的核心標(biāo)的有哪些？虛擬電廠“七問七答”目錄CONTENTCONTENTS中

泰

所｜領(lǐng)先｜深度Q1我們?nèi)绾味x虛擬電廠？8虛擬電廠（VPP,VirtualPowerPlant）是一種新型電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，虛擬電廠通過信息技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式電源、儲能、可調(diào)負(fù)荷等 多種分布式資源的聚合和協(xié)同優(yōu)化。虛擬電廠三大要素什么是虛擬電廠：“通信”和“聚合”構(gòu)建電力能源新生態(tài)資料來源：優(yōu)特科技，中泰證券研究所分布式能源儲能可控負(fù)荷構(gòu)成要素作用分布式電源分布式電源分布較廣，種類眾多，發(fā)電受自然條件等因素影響，具有隨機(jī)性特征。在風(fēng)能水能發(fā)電高峰，虛擬電廠可以調(diào)節(jié)減少火力發(fā)電強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)分布式電源，減少電力浪費儲能電力的供給大于需求的時候，將富余的電力流向儲能，穩(wěn)定電網(wǎng)輸出功率。當(dāng)電力供給小于需求時，可以從附近的儲能走電減少電網(wǎng)端的供電壓力，從物理層面達(dá)到削峰填谷的作用可調(diào)負(fù)荷冬夏兩季用電高峰期，虛擬電廠控制系統(tǒng)通過AI和遠(yuǎn)程控制，在不影響人體舒適度的情況下調(diào)節(jié)空氣溫度；在不影響樓宇安全情況下，調(diào)節(jié)電梯運行方式；調(diào)節(jié)樓宇中的儲能設(shè)備9作為一個特殊的電廠，參與電力市場和電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。它既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納

配合系統(tǒng)填谷。在電網(wǎng)運行方式向源網(wǎng)荷儲靈活互動轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)向清潔低碳轉(zhuǎn)型的背景下，大力發(fā)展虛擬電廠對促進(jìn)電網(wǎng)供需平衡，實現(xiàn)分布式能 源低成本并網(wǎng)，充分消納清潔能源發(fā)電量，推動綠色能源轉(zhuǎn)型具有重大的現(xiàn)實意義。什么是虛擬電廠：“通信”和“聚合”構(gòu)建電力能源新生態(tài)資料來源：國網(wǎng)上海經(jīng)研院，中泰證券研究所10虛擬電廠各地項目匯總資料來源：舍得低碳，中泰證券研究所發(fā)布時間政策名稱主要內(nèi)容2022.1《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、用戶側(cè)儲能、新能源汽車與電網(wǎng)（V2G）能量互動等各類能源聚合的虛擬電廠示范。能轉(zhuǎn)意2022.1

《關(guān)于完善源綠色低碳型體制機(jī)制和政策措施的拓寬電力需求響應(yīng)實施范圍，通過多種方式挖掘各類需求側(cè)資源并組織其參與需求響應(yīng)見》

支持用戶側(cè)儲能、電動汽車充電設(shè)施、分布式發(fā)電等用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源，以及負(fù)荷聚合2022.1

《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意商、虛擬電廠運營商、綜合能源服務(wù)商等參與電力市場交易和系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)。引導(dǎo)各地區(qū)根據(jù)實際情況，建立市場化的發(fā)電容量成本回收機(jī)制，探索容量補(bǔ)償機(jī)制、見》

容量市場、稀缺電價等多種方式，保障電源固定成本回收和長期電力供應(yīng)安全，鼓勵抽2021.7

《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》水蓄能、儲能、虛擬電廠等調(diào)節(jié)能源的投資建設(shè)。鼓勵聚合利用不間斷電源、電動汽車、用戶側(cè)儲能等分散式儲能設(shè)施，依托大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，結(jié)合體制機(jī)制綜合創(chuàng)新，探索智慧能源、虛擬電廠等多種商業(yè)模式。2021.3《關(guān)于推進(jìn)電源網(wǎng)荷儲一化和多功能互補(bǔ)發(fā)展的指充分發(fā)揮負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力。依托“云大物移智鏈”等技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲多向意見》互動，通過虛擬電廠等一體化聚合模式，參與電力中長期、輔助服務(wù)、現(xiàn)貨等市場交易為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)支撐能力。2015.7

《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》依托示范工程開展電動汽車智能充電服務(wù)、可再生能源發(fā)電與儲能協(xié)調(diào)運行、智能用電一站式服務(wù)、虛擬電廠等重點領(lǐng)域的商業(yè)模式創(chuàng)新。省份項目名稱運行時間公司詳細(xì)內(nèi)容河北國網(wǎng)冀北泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程2019/12/11國網(wǎng)冀北電力首個實時接入與控制蓄熱式電采暖，可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等11類19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市。廣東廣東深圳自動化“虛擬電廠”2020/10/26深圳供電局首套虛擬電廠系統(tǒng)在深圳110千伏投控變電站投入試運行，承載系統(tǒng)裝置占地不足1平方米，卻可憑借前沿的通信和自動化聚合技術(shù)，發(fā)揮與大型電廠等效的調(diào)峰、電壓控制等功能。華北華北國網(wǎng)綜能“虛擬電廠”2020/12/1國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)有限公司聚合15.4萬千瓦可調(diào)資源參與華北電力輔助服務(wù)市場；該虛擬電廠累計對接篩查負(fù)荷20余萬千瓦，成功接入可調(diào)負(fù)荷10萬千瓦。江蘇江北新區(qū)智慧能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)“虛擬電廠”2021/1/5江蘇南京供電公司通過串聯(lián)分布式光伏、儲能設(shè)備及各類可控負(fù)荷，參與電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)市場、按需調(diào)減各類能源使用比例。安徽安徽合肥“虛擬電廠”2021/1/25合肥供電公司實現(xiàn)光伏、儲能、充（換）電、微電網(wǎng)等多種電力能源形式互聯(lián)互動；合肥虛擬電廠接入光伏電站達(dá)120兆瓦，預(yù)計三年內(nèi)合肥區(qū)域虛擬電廠總?cè)萘空急葘⑦_(dá)到夏季降溫負(fù)荷400萬千瓦的近兩成。浙江浙江麗水綠色能源“虛擬電廠”2021/3/22浙江電網(wǎng)麗水綠色能源虛擬電廠由全市境內(nèi)800多座水電站組成、利用光纖、北斗通信等新技術(shù)，將全域水電發(fā)電信息聚合、進(jìn)行智慧調(diào)度；可參與輔助電網(wǎng)調(diào)峰工作。上海上?！疤摂M電廠”2021/5/1國網(wǎng)上海電力通過開展規(guī)模化的“削峰”和“填谷”，虛擬電廠需求響應(yīng)行動在不到兩天內(nèi)，累計調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷56.2萬千瓦、消納清潔能源123.6萬千瓦時，減少碳排放約336噸。湖北武漢市“虛擬電廠”試點項目2021/6/1物湖北電網(wǎng)武漢供電公司可在武漢市東西湖、黃陂、漢口后湖、百步亭、徐東、南湖、東湖高新等區(qū)域局部降低監(jiān)控符合70萬千瓦，折合電網(wǎng)基建投資12.8億，減少碳排放300萬噸。浙江浙江平湖縣城“虛擬電廠”力2021/6/21體國網(wǎng)平湖市供電公司匯聚分布式發(fā)電、儲能、工業(yè)、綜合園區(qū)、商業(yè)、居民等6大類18小類用戶側(cè)資源，建成包含日前、日內(nèi)、實時可調(diào)資源共計200兆瓦導(dǎo)以上。廣東廣州市虛擬電廠2021/9/13廣州供電局已注冊各類用戶30家，完成簽約15家，邀約響應(yīng)能力約250兆瓦，實時響應(yīng)能力約15兆瓦。廣東深圳網(wǎng)地一體虛擬電廠平臺2022/11深圳供電局、南網(wǎng)科研院部署于南網(wǎng)調(diào)度云、網(wǎng)省兩級均可直接調(diào)度；負(fù)荷側(cè)資源在接到調(diào)度下發(fā)的調(diào)控需求后，10分鐘內(nèi)負(fù)荷功率即下調(diào)至目標(biāo)值，為電網(wǎng)提供備用輔助服務(wù)。廣東國電投深圳能源發(fā)展有限公司虛擬電廠平臺2022/6/8國電投深圳能源發(fā)展有限公司由國家電投集團(tuán)上海發(fā)電設(shè)備成套涉及研究院牽頭研發(fā)，參與廣東現(xiàn)貨市場交易并獲利，平均度電收益0.274億元。浙江國網(wǎng)浙江綜合能源公司智慧虛擬電廠平臺2022/6/30

國網(wǎng)浙江綜合能源公司聚合3.38萬千瓦響應(yīng)資源參與省級電力需求響應(yīng)市場、所有參與企業(yè)均達(dá)到補(bǔ)貼最大區(qū)間。11虛擬電廠分類：電源型、負(fù)荷型、儲能型、混合型特征：具有功率調(diào)節(jié)能力，可以參與輔助服務(wù)市場，能量出售屬性不足。負(fù)荷型特征：具有能量出售的能力，可以參與能量市場，并視實際情形參與輔助服務(wù)市場。電源型資料來源：能源情報，中泰證券研究所虛擬電廠由可控機(jī)組、不可控機(jī)組，如風(fēng)、光等分布式能源、儲能、可控負(fù)荷、電動汽車、通信設(shè)備等聚合而成，并進(jìn)一步考慮需求響應(yīng)、不確定性等要素，通過與控制中心、云中心、電力交易中心等進(jìn)行信息通信，實現(xiàn)與大電網(wǎng)的能量互換。根據(jù)虛擬電廠對外特征，不同類型特征的虛擬電廠具有不同的服務(wù)能力，虛擬電廠可以分為電源型虛擬電廠、負(fù)荷型虛擬電廠、儲能型虛擬電廠、混合型虛擬電廠等類型。特征：可參與輔助服務(wù)市場，也可以部分時段通過放電 來出售電能。儲能型混合型特征：全能型角色。日本和德國以儲能和分布式電源作為虛擬電廠的主體，美國則是以可控負(fù)荷為主，規(guī)模已占尖峰負(fù)荷的5%以上。虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)：協(xié)調(diào)控制、信息通信、智能計量協(xié)調(diào)控制技術(shù)信息通信技術(shù)資料來源：36氪研究院，中泰證券研究所125G通信技術(shù)高速載波通信技術(shù)電力光纖專網(wǎng)電力無線專網(wǎng)………實現(xiàn)分布式能源聚合的關(guān)鍵源網(wǎng)荷互動運行控制技術(shù)分布式電源靈活并網(wǎng)裝備及優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)需求側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源建模與互動技術(shù)千萬千瓦級風(fēng)光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)………基于低壓智能開關(guān)的智慧物聯(lián)計量箱技術(shù)直流電能計量檢測技術(shù)數(shù)字化電能計量檢測技術(shù)新能源領(lǐng)域精密測量技術(shù)………智能計量技術(shù)虛擬電廠優(yōu)化和控制的重要基礎(chǔ)實現(xiàn)分布式能源協(xié)調(diào)優(yōu)化達(dá)到對系統(tǒng)高要求的電能輸出虛擬電廠的核心競爭力在于技術(shù)和資源的運用。本質(zhì)是通過協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計量技術(shù)和信息通信技術(shù)將各類分布式發(fā)電設(shè)備與儲能設(shè)施 結(jié)合，對電力負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，聚合資源越多，調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)。虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)：聚合建模技術(shù)源網(wǎng)荷儲可調(diào)資源靈活聚合出清計劃向多市場提交競價制定市場競價策略評估市場競爭性預(yù)測響應(yīng)能力聚合分布式資源優(yōu)化投資組合模型狀態(tài)監(jiān)測安全管理確認(rèn)發(fā)電計劃提供輔助服務(wù)狀態(tài)參數(shù)分配

發(fā)電計劃運行特性發(fā)電授權(quán)資料來源：36氪研究院，中泰證券研究所13運行特性技術(shù)確認(rèn)聚合建模技術(shù)可以對所有可調(diào)資源進(jìn)行處理，在處理過程中不是對資源進(jìn)行簡單相加，而是考慮網(wǎng)絡(luò)約束、設(shè)備運行約束以及經(jīng)濟(jì)特性下

聚合的響應(yīng)能力。聚合時不同聚合方式、資源容量將得到不同的功率范圍以及成本函數(shù)。通過聚合建模技術(shù)選擇適當(dāng)容量比率可以發(fā)揮虛擬 電廠的經(jīng)濟(jì)性和靈活性。14虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)：數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)CVPPDER信息管理量測信息預(yù)測數(shù)據(jù)市場交易管理制定市場競標(biāo)策略簽訂交易合同投資組合管理優(yōu)化投資組合確定DER出力電能交易市場資料來源：《數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)在虛擬電廠中的應(yīng)用綜述》，中泰證券研究所電力系統(tǒng)平衡市場TVPP資源技術(shù)特性計算整體外特性的參數(shù)表征對本地網(wǎng)絡(luò)的實時影響資源管理資源實時監(jiān)測資源信息可視化簽訂交易合同資源優(yōu)化調(diào)控市場信息多類分布式能源參數(shù)、成本信息輸入信息本地網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及約束信息傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)是虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)具體功能不同，虛擬電廠分為商業(yè)型虛擬電廠（CVPP,

Commercial

Virtual

Power

Plant）和技術(shù)型虛擬電廠（TVPP,Technical

Virtual

Power

Plant）。CVPP通過獲取分布式能源的運行參數(shù)、邊際成本、量測及預(yù)測結(jié)果，結(jié)合電價預(yù)測結(jié)果等市場信息，實現(xiàn)內(nèi)部聚合分布式能源的投資組合，并參與

市場競標(biāo)，獲取授權(quán)后制定合同提供系統(tǒng)平衡、輔助服務(wù)等市場服務(wù)，并向TVPP提供分布式可再生能源(DER,

Distributed

Energy

Resource)的調(diào)度 計劃及成本信息。TVPP側(cè)重系統(tǒng)管理角度，結(jié)合獲取信息，計算內(nèi)部資源聚合整體的技術(shù)特性，關(guān)注DER聚合后對本地網(wǎng)絡(luò)的影響，為配電網(wǎng)運營商(DSO,Distribution

Network

Operator)提供可視化信息，獲取滿足配網(wǎng)安全穩(wěn)定的調(diào)控指令，制定內(nèi)部調(diào)控方案，實現(xiàn)所聚合的配電網(wǎng)資源主動管理。15虛擬電廠技術(shù)難點資料來源：《發(fā)展虛擬電廠技術(shù)促進(jìn)新能源優(yōu)化配置與消納》，中泰證券研究所虛擬電廠推廣存在的技術(shù)難點軟件開發(fā)語言優(yōu)化調(diào)度算法問題功能定位、接入規(guī)模及范圍研究區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用難題透明可信的交易環(huán)境高性能的共識算法高效智能合約引擎新型共識機(jī)制匿名性結(jié)構(gòu)優(yōu)雅語法清晰豐富的第三方庫應(yīng)用領(lǐng)域廣泛功能定位接入新能源規(guī)模與配置占比新能源接入的合理地域范圍參與電網(wǎng)運行的控制范圍內(nèi)部調(diào)度外部調(diào)度網(wǎng)絡(luò)約束目標(biāo)函數(shù)如何利用大數(shù)據(jù)參與協(xié)調(diào)控制云平臺支持智能算法算法之間驗證16虛擬電廠涉及的分布式電源資料來源：36氪研究院，能源電力說，中泰證券研究所虛擬電廠三大業(yè)務(wù)板塊劃分虛擬電廠業(yè)務(wù)板塊：注源控流+電力儲備+商業(yè)板塊“注源控流”業(yè)務(wù)板塊“電力儲備”業(yè)務(wù)板塊使分布式發(fā)電有組織、有規(guī)律地接入系統(tǒng)和服務(wù)平

臺，進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)運維管理，形成一定規(guī)模合力，相對可調(diào)可控，最終實現(xiàn)并網(wǎng)運行。與此同時，控制調(diào)節(jié)負(fù)荷側(cè)的電力流向及流量。盡可能多地接入可調(diào)節(jié)用電負(fù)荷，使其有序、有規(guī)律地按計劃用電，并提升綜合能效管理，在最大限度地不影響生產(chǎn)生活用電的情況下，綜合考慮外部電網(wǎng)供電情況、內(nèi)部自發(fā)電情況、各類用電成本、電網(wǎng)需求側(cè)智能管控等因素，科學(xué)合理并按最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性安排用電計劃。多元化儲能是實現(xiàn)“注源控流”的關(guān)鍵支撐。對分散的分布式小型新能源發(fā)電進(jìn)行聚合，實現(xiàn)

“小溪入大河、大河入大?！?，實現(xiàn)聚合多元化資源更有力量、更易調(diào)控、更具操作空間。同時，聚合資源統(tǒng)一服從上級調(diào)令在聚合資源圈內(nèi)配套需要的儲能系統(tǒng)。對于“控流業(yè)務(wù)”同樣需要配置配套的儲能系統(tǒng)才能更靈活、便捷地制定最佳用電方案。在聚合多類資源后，最終要參與到電力市場中來才能獲得收益。商業(yè)業(yè)務(wù)模式主要有2種：其一，電力交易，虛擬電廠可作為售電企業(yè)與用戶直接交易，或從火電廠購買發(fā)電權(quán)；其二，輔助服務(wù)市場，虛擬電廠通過負(fù)荷低谷時減少出力或增加負(fù)荷、在負(fù)荷高峰時增加出力或削減負(fù)荷來參與調(diào)峰服務(wù)交易，以及類似參與調(diào)頻等服務(wù)市場。商業(yè)業(yè)務(wù)板塊發(fā)電設(shè)備儲能設(shè)備節(jié)電設(shè)備屋頂光伏、燃料電池發(fā)電機(jī)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可再生能源發(fā)電設(shè)備家用蓄電池、車載蓄電池、電子熱水器固定式蓄電池、熱泵、蓄熱空調(diào)、電子熱水機(jī)空調(diào)和照明設(shè)備空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備、風(fēng)扇、壓縮機(jī)、冷卻器17資料來源：能源情報，中泰證券研究所虛擬電廠發(fā)展趨勢：從邀約型向市場型階段類型主要特征目的工具市場關(guān)鍵主體場景第一階段邀約型通過需求響應(yīng)激勵資金池推動削減峰荷需求響應(yīng)政府機(jī)構(gòu)供冷供熱第二階段交易型通過電力交易引導(dǎo)主體加入電力市場電力平衡現(xiàn)貨市場交易機(jī)構(gòu)調(diào)峰調(diào)需第三階段自治型通過信息強(qiáng)化市場主體參與度能源改革智能算法運營機(jī)構(gòu)有源負(fù)荷虛擬電廠發(fā)展分為三個階段，邀約型，交易型和自治型。邀約型階段：在沒有電力市場情況下，由政府機(jī)構(gòu)牽頭，各個聚合商參與，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵流程。交易型階段：電能量現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場建成后，虛擬電廠聚合商以類似于電廠的形式，參與市場獲取收益。自治型階段：跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。隨著電廠聚合的資源種類越來越多，數(shù)量越來越大，空間越來越廣，形成“虛擬電力系統(tǒng)”，

既包括可調(diào)負(fù)荷、儲能和分布式電源等基礎(chǔ)資源，也包括這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)前，由于我國目前儲能和分布式電源以及電力交易市場尚未發(fā)展成熟，虛擬電廠主要處于邀約型向市場型過渡的階段。18虛擬電廠發(fā)展趨勢：儲能、分布式光伏加速推進(jìn)資料來源：《多元分布式儲能在新型電力系統(tǒng)配電側(cè)的靈活調(diào)控研究綜述》，中泰證券研究所安全穩(wěn)定靈活經(jīng)濟(jì)市場前景未來方向儲能是虛擬電廠推進(jìn)的重要方向。儲能自身特征：儲能發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)電力市場調(diào)頻調(diào)壓及暫態(tài)穩(wěn)定。在不同時間根據(jù)分布式電源的特征及用戶用電特征進(jìn)行短期功率的靈活調(diào)節(jié)，實現(xiàn)靈活性應(yīng)急的作用。穩(wěn)定的儲能技術(shù)能夠在電力短缺時釋放電能，達(dá)到應(yīng)對中長期能量短缺的效果。市場發(fā)展前景：云儲能市場和分布式儲能P2P市場是未來的重點發(fā)展方向。云儲能通過在云端聚合分布式儲能資源，為大量的用戶提供儲能服務(wù)。作 為共享經(jīng)濟(jì)與電力系統(tǒng)儲能融合的產(chǎn)物，是未來電網(wǎng)的一個新形態(tài)。在能源交互機(jī)制基礎(chǔ)上，以點對點技術(shù)(P2P,

(Peer-to-peer)為典型代表的分 布式多邊交易形式應(yīng)運而生。這種交易形式可實現(xiàn)配電網(wǎng)能量的就地平衡，在挖掘用戶的自主互動特性，減少集中管理模式下的計算壓力等方面有 諸多優(yōu)勢。電網(wǎng)云儲能分布式儲能P2P市場19虛擬電廠發(fā)展趨勢：儲能、分布式光伏加速推進(jìn)資料來源：《多元分布式儲能在新型電力系統(tǒng)配電側(cè)的靈活調(diào)控研究綜述》，北極星儲能網(wǎng)，中泰證券研究所目前虛擬電廠發(fā)展著重于負(fù)荷調(diào)節(jié)方面，下一步虛擬電廠發(fā)展將圍繞推進(jìn)分布式光伏接入聚合展開。分布式光伏接入后，可以顯著增強(qiáng)虛擬電廠調(diào)控的靈活性，使虛擬電廠更好參與電力交易市場。分布式光伏加速接入可以助推“源網(wǎng)荷儲一體化”的落地，將有效解決新能源與傳統(tǒng)能源和儲能之間協(xié)同難、消納難等制約新能源行業(yè)發(fā)展的突出 “痛點”，助力加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。荷網(wǎng)源網(wǎng)荷儲一體化風(fēng)電水電

分布式光伏儲能負(fù)荷設(shè)備負(fù)荷需求側(cè)感知及調(diào)控元件物理層信息層應(yīng)用層蓄冷虛擬電廠類型內(nèi)容負(fù)荷型虛擬電廠指虛擬電廠運營商聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場化電力用戶（包括電動汽車、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、可中斷負(fù)荷等），作為一個整體（呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài)）組建成虛擬電廠，對外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)。源網(wǎng)荷儲一體化虛擬電廠指列入“源網(wǎng)荷儲一體化”試點項目，建成后新能源、用戶及配套儲能項目通過虛擬電廠一體化聚合，作為獨立市場主體參與電力市場，原則上不占用系統(tǒng)調(diào)峰能力，具備自主調(diào)峰、調(diào)節(jié)能力，并可以為公共電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)服務(wù)。源網(wǎng)荷儲一體化示意圖源網(wǎng)荷儲一體化虛擬電廠源儲20虛擬電廠發(fā)展趨勢：從運營平臺到能源互聯(lián)網(wǎng)資料來源：《基于分布式光伏發(fā)電的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺研究》，中泰證券研究所虛擬電廠在我國仍處于試點示范階段，隨著虛擬電廠發(fā)展的逐漸成熟，虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈將會進(jìn)一步完善，從聚合平臺逐步向能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。能源互聯(lián)網(wǎng)是運用信息通信技術(shù)，將分布式能量采集裝置，儲存裝置和各類負(fù)載等能源節(jié)點互聯(lián)起來,實現(xiàn)能量雙向流動的交換與共享網(wǎng)絡(luò)。隨著新一代能源技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)能源行業(yè)的結(jié)構(gòu)、市場環(huán)境和商業(yè)模式也在逐漸發(fā)生著變化，帶動資金、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，形成集聚效應(yīng)。虛擬電廠從運營平臺向能源互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展將成為投資領(lǐng)域的新亮點。用戶應(yīng)用系統(tǒng)能源結(jié)算與交易平臺實時監(jiān)測與運維系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)智能并網(wǎng)終端1智能并網(wǎng)終端2智能并網(wǎng)終端n分布

分布式發(fā)

式發(fā)電系

電系統(tǒng)11

統(tǒng)12分布式發(fā)電系統(tǒng)21分布式發(fā)電系統(tǒng)22分布

分布式發(fā)

式發(fā)電系

電系統(tǒng)n1

統(tǒng)n2數(shù)據(jù)分析與服務(wù)平臺21虛擬電廠相關(guān)政策梳理：電力市場持續(xù)開放，培育多元市場主體資料來源：36氪研究院，中泰證券研究所發(fā)布時間政策名稱主要內(nèi)容2022.1《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、用戶側(cè)儲能、新能源汽車與電網(wǎng)（V2G,

Vehicle-to-Grid）能量互動等各類能源聚合的虛擬電廠示范。2022.1《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》拓寬電力需求響應(yīng)實施范圍，通過多種方式挖掘各類需求側(cè)資源并組織其參與需

求響應(yīng)，支持用戶側(cè)儲能、電動汽車充電設(shè)施、分布式發(fā)電等用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源，以及負(fù)荷聚合商、虛擬電廠運營商、綜合能源服務(wù)商等參與電力市場交易和系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)。2022.1《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》引導(dǎo)各地區(qū)根據(jù)實際情況，建立市場化的發(fā)電容量成本回收機(jī)制，探索容量補(bǔ)償機(jī)制、容量市場、稀缺電價等多種方式，保障電源固定成本回收和長期電力供應(yīng)安全，鼓勵抽水蓄能、儲能、虛擬電廠等調(diào)節(jié)能源的投資建設(shè)。2021.7《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》鼓勵聚合利用不間斷電源、電動汽車、用戶側(cè)儲能等分散式儲能設(shè)施，依托大數(shù)

據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，結(jié)合體制機(jī)制綜合創(chuàng)新，探索智慧能源、虛擬電廠等多種商業(yè)模式。2021.3《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多功能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》充分發(fā)揮負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力。依托“云大物移智鏈”等技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲多向互動，通過虛擬電廠等一體化聚合模式，參與電力中長期、輔助服務(wù)、現(xiàn)貨等市場交易，為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)支撐能力。2015.7《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》依托示范工程開展電動汽車智能充電服務(wù)、可再生能源發(fā)電與儲能協(xié)調(diào)運行、智能用電一站式服務(wù)、虛擬電廠等重點領(lǐng)域的商業(yè)模式創(chuàng)新。目錄CONTENTCONTENTS中

泰

所｜領(lǐng)先｜深度Q2虛擬電廠的興起回應(yīng)了新能源行業(yè)的什么痛點？23資料來源：國家能源局，中泰證券研究所虛擬電廠建設(shè)緩解能源保供壓力“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心 負(fù)荷、用戶側(cè)儲能、新能源汽車與電網(wǎng)(V2G)能量互 動等各類資源聚合的虛擬電廠示范?！半p碳”目標(biāo)推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型2022年8月，科技部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息 化部等9部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實施方案 （2022—2030年）》，統(tǒng)籌提出支撐2030年前實 現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)的科技創(chuàng)新行動和保障舉措，并為

2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)做好技術(shù)研發(fā)儲備。十部委發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見》“十三五”期間，將全面推進(jìn)電能替代，實現(xiàn)能源終端消費環(huán)節(jié)替代散燒煤、燃油消費約1.3億噸標(biāo)煤，帶動電煤占煤炭消費比重提高約1.9%，帶動電能占

終端能源消費比重提高約1.5%，促進(jìn)電能消費比重達(dá)到約27%。預(yù)計可新增電量消費約4500億千瓦時，減排煙塵、二氧化硫、氮氧化物約30、210、70萬噸。“限電令”難解電力保供壓力8月份以來，四川、重慶和部分長江中下游省份(如浙江、安徽、江蘇、湖北等)相繼發(fā)布了限電或者號召節(jié)約用電的通知。全社會用電負(fù)荷持續(xù)攀升，在發(fā)電機(jī)組應(yīng)發(fā)盡發(fā)、外送通道全部滿送的情況

下，電力供應(yīng)仍存在較大缺口。用電需求增長，社會用電量提高據(jù)國家能源局全社會用電量數(shù)據(jù)，1~7月，全 社會用電量累計49303億千瓦時，同比增長

3.4%。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)用電量634億千瓦 時，同比增長11.1%；第二產(chǎn)業(yè)用電量32552 億千瓦時，同比增長1.1%；第三產(chǎn)業(yè)用電量

8531億千瓦時，同比增長4.6%；城鄉(xiāng)居民生 活用電量7586億千瓦時，同比增長12.5%。虛擬電網(wǎng)發(fā)展背景：能源需求轉(zhuǎn)型，用電供需矛盾突出24圍繞電力的產(chǎn)生和消耗，大體分為發(fā)電測、電網(wǎng)側(cè)和用電測。電網(wǎng)對運行安全有嚴(yán)格要求，電網(wǎng)安全的首要目標(biāo)就是保證 發(fā)用電的實時平衡，需要發(fā)電側(cè)的不斷調(diào)節(jié)去擬合負(fù)荷曲線 。新能源發(fā)電嚴(yán)重依賴于自然資源（光照強(qiáng)度、風(fēng)力強(qiáng)度）， 具有隨機(jī)性、間歇性和波動性的特點，對負(fù)荷的支撐能力不 足。若規(guī)?；苯硬⑷腚娋W(wǎng)發(fā)電，將會對電網(wǎng)造成巨大沖擊，威脅電力系統(tǒng)安全以及供電的穩(wěn)定性。另外，由于小型分布式新能源發(fā)電設(shè)施、儲能設(shè)施、可控制用電設(shè)備、電動汽車等的持續(xù)發(fā)展普及，在用電側(cè)，很多電力用戶也從單一的消費

者轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲螒B(tài)的產(chǎn)銷者，并且各類激增的大功率用電設(shè)備（如充電樁）“吃”起電來，也是讓電網(wǎng)直呼壓力山大，顯然不能任由其“胃口大開”一哄而上。因而，新的發(fā)用電勢態(tài)下，“虛擬電廠”應(yīng)運而生。虛擬電網(wǎng)發(fā)展背景：能源需求轉(zhuǎn)型，用電供需矛盾突出資料來源：Robot公眾號，中泰證券研究所發(fā)電側(cè)用電側(cè)輸配電側(cè)儲能系統(tǒng)傳統(tǒng)發(fā)電廠新能源電力強(qiáng)隨機(jī)波動性隨機(jī)不確定性用電負(fù)荷輸配電251184057703407556671837火力發(fā)電量風(fēng)力發(fā)電量水力發(fā)電量核能發(fā)電量

太陽能發(fā)電量14.60%71.13%6.99%5.02%2.26%火力發(fā)電量風(fēng)力發(fā)電量水力發(fā)電量

核能發(fā)電量太陽能發(fā)電量供給側(cè)：火力發(fā)電仍占主導(dǎo)，水力、風(fēng)能發(fā)電量不穩(wěn)定資料來源：國家統(tǒng)計局，中商情報網(wǎng)，中泰證券研究所電力發(fā)電結(jié)構(gòu)：我國電力發(fā)電仍以火力發(fā)電為主，2021年火力發(fā)電占比71.13%，水力發(fā)電占比14.6%，風(fēng)力發(fā)電占比6.99%，核能發(fā)電占比

5.02%，太陽能發(fā)電量占比2.26%。隨著煤炭價格的上漲，發(fā)電成本增加，火力發(fā)電廠發(fā)電意愿下降。工業(yè)發(fā)電量走勢：工業(yè)發(fā)電量走勢與工業(yè)景氣程度緊密相關(guān)。2022年上半年受疫情影響較大月份，工業(yè)發(fā)電量有所下降。隨著生產(chǎn)的恢復(fù)，工業(yè)發(fā)電量逐步增長。2022年1-7月中國規(guī)模以上工業(yè)發(fā)電量月度走勢2021年我國電力發(fā)電結(jié)構(gòu)（億千瓦小時）202.9206.8236.3260222.47.0%

216.20.2%-4.3%-3.3%3.3%2.0%0.0%-2.0%-4.0%-6.0%4.5%

4.0%6.0%3002502001501005001-2月7月3月

4月

5月日均發(fā)電量（億千萬時）6月增速（%）26供給側(cè)：火力發(fā)電仍占主導(dǎo)，水力、風(fēng)能發(fā)電量不穩(wěn)定截至3月底部分地區(qū)累計光伏發(fā)電裝機(jī)（萬千

截至3月底部分地區(qū)累計風(fēng)電裝機(jī)（萬千瓦）瓦）光伏發(fā)電裝機(jī)量分布不均：2022年一季度，全國光伏新增并網(wǎng)裝機(jī)1321萬千瓦，同比提高138%。新增裝機(jī)規(guī)模較大的省份包括河北180萬千瓦、浙 江164萬千瓦、山東150萬千瓦。受地理位置和自然條件影響，光能資源分布不均勻，各省份裝機(jī)量差異較大。風(fēng)電裝機(jī)量分布不均：2022年一季度，全國風(fēng)電新增并網(wǎng)790萬千瓦，同比增加16.7%。新增并網(wǎng)規(guī)模較大的省區(qū)主要有吉林163萬千瓦、甘肅90萬 千瓦、山西68萬千瓦。截至3月底，全國風(fēng)電累計并網(wǎng)3.37億千瓦，同比增加17.6%。一季度海上風(fēng)電新增并網(wǎng)36萬千瓦，受2021年底海上風(fēng)電國 家補(bǔ)貼到期影響，海上風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模放緩，同比下降79%。資料來源：全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心，中泰證券研究所34931656

1638

1425127210194794224071486540003500300025002000150010005000398724181959

18619628918648327521742901000200030004000500027供給側(cè)：火力發(fā)電仍占主導(dǎo)，水力、風(fēng)能發(fā)電量不穩(wěn)定資料來源：國家能源局，觀研報告網(wǎng)，中泰證券研究所風(fēng)力發(fā)電量月度數(shù)據(jù)（億千瓦小時）

光伏發(fā)電量月度數(shù)據(jù)（億千瓦小時）風(fēng)力發(fā)電量季節(jié)分布不均，夏季發(fā)電壓力大：受自然條件影響，我國風(fēng)能資源的季節(jié)性較強(qiáng)，規(guī)律性大風(fēng)主要出現(xiàn)在秋冬春三季，小風(fēng)出現(xiàn)在夏季 ，夏季風(fēng)能資源貧乏，風(fēng)能發(fā)電量較低。2021年8月和9月為2021年全年風(fēng)能發(fā)電量的低值。2022年受持續(xù)高溫干旱天氣影響，夏季風(fēng)能發(fā)電壓力 較大。光伏發(fā)電量增長：根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022年7月份我國太陽能發(fā)電量累計值為1319.0億千瓦時，累計增速為13.0%。在裝機(jī)規(guī)模不斷增長 的情況下，光伏發(fā)電量也不斷增加。1-6月，我國光伏發(fā)電量約2050億千瓦時，同比增長30%，平均利用率約97%。162.2158.9148.3186.5205.5206.7205.6210.812.1%8.5%4.5%0.4%22.7%135.9141.9141.188.8%16.8%24.9%8.3%

9.9%13.0%10%5%0%15%30%25%20%200150100500250當(dāng)期值（億千瓦時）同比增長（%）379.7322.1340.3464.9516.2571.2672.6524.3456.425.4%7.0%27.7%23.5%19.7%30.1%23.8%14.5%-0.7%627.8594.616.7%35%30%25%20%15%5.7%

10%5%0%-5%80070060050040030020010007月8月9月10月11月12月2022年3月4月5月6月7月當(dāng)期值（億千瓦時）同比增長（%）28需求側(cè)：用電側(cè)總量與結(jié)構(gòu)變化提高負(fù)荷峰值資料來源：國家能源局，中泰證券研究所6944636267167451832480006000400020000全社會用電量（億千瓦時）15.3%14.1%15.2%19.5%22.9%14.6%12.1%11.8%15.1%21.3%0%10%20%010002000

30%2022年3月

2022年4月

2022年5月2022年6月

2022年7月第三產(chǎn)業(yè)用電量（億千瓦時）第三產(chǎn)業(yè)用電量占全社會用電量之比（%）城鄉(xiāng)居民生活用電量（億千瓦時）城鄉(xiāng)居民生活用電量占全社會用電量之比（%）用電負(fù)荷總量屢創(chuàng)新高：當(dāng)前社會用電短期峰值負(fù)荷不斷攀升，加之極端天氣的沖擊，2022年夏季我國部分地區(qū)區(qū)域電力供需緊張，國家電網(wǎng)5個區(qū)域電網(wǎng)和19個省級電網(wǎng)負(fù)荷屢創(chuàng)新高，四川等省份啟動了限電措施用電需求結(jié)構(gòu)變化，電力負(fù)荷特性惡化：近年第三產(chǎn)業(yè)及城鄉(xiāng)居民用電的增長形成了“日內(nèi)雙峰”的特征，同時拉大了用電負(fù)荷峰谷差 ，使能源電力保供形勢更為復(fù)雜嚴(yán)峻。以上海為例，2020年夏季的最大峰谷差率高達(dá)43%，導(dǎo)致本地發(fā)電機(jī)組頻繁啟停，對機(jī)組安全性造 成了負(fù)面影響中國全社會用電總量（億千瓦

中國第三產(chǎn)業(yè)與城鄉(xiāng)居民生活用電量（億千瓦時）

時）1000029需求側(cè)：節(jié)能服務(wù)市場持續(xù)擴(kuò)大，新能源汽車銷量激增加強(qiáng)電網(wǎng)負(fù)荷資料來源：能源情報，艾瑞咨詢，中泰證券研究所節(jié)能服務(wù)市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大：對于工商業(yè)用戶而言，節(jié)能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)、電梯、照明等系統(tǒng)的智能化管控，能夠有效降低能耗成本；對于 居民用戶而言，智能家居能夠在供暖、熱水供應(yīng)、制冷等場景下幫助家庭達(dá)到節(jié)能目的，減少居民電費支出。2021年，中國節(jié)能服務(wù)市場規(guī)模達(dá)到 6069億元，保持持續(xù)增長態(tài)勢。新能源汽車銷量激增：截至2022年5月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量為358.1萬臺，同比增加91.5%。2021年，中國新能源汽車銷量達(dá)到352萬輛 ，同比增長157.7%，新能源汽車銷量激增在助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的同時給電力供應(yīng)帶來了較大壓力。2016-2021中國新能源汽車銷量（萬輛）2012-2021年中國節(jié)能服務(wù)市場規(guī)模（億元）215616532650356731274148477452225916

6069300020001000060005000400070002012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021517812653.3%61.6%-4.0%12113.3%137157.7%352-50%0%50%100%150%200%01002003004002016

2017

2018

2019新能源汽車銷量（萬輛）2020

2021增速（%）30資料來源：《不同模式下電動汽車充電負(fù)荷及充電設(shè)施需求數(shù)量計算》，中泰證券研究所新能源汽車一日內(nèi)充電時間分布不均勻：根據(jù)南方電網(wǎng)科研院測算，理想情況下，3000臺快速充電機(jī)可滿足10萬輛電動汽車的快充需求。實際上，考 慮到用戶充電的便利性以及16-18點時間段的高充電需求，對發(fā)電供給和電力負(fù)荷的調(diào)節(jié)存在較大需求，其數(shù)量應(yīng)在此最小數(shù)量基礎(chǔ)考慮一定冗余。電網(wǎng)負(fù)荷負(fù)擔(dān)重：根據(jù)南方電網(wǎng)科研院測算，考慮誤差上限，慢速充電模式下，最大充電負(fù)荷為13.4萬kW；快速充電模式下，最大充電負(fù)荷為10.1萬kW。這意味著，為應(yīng)對10萬輛電動車，最高需要設(shè)計14萬kW的電網(wǎng)負(fù)荷。根據(jù)艾瑞咨詢，2025年中國新能源汽車保有量將達(dá)3,284萬輛，對應(yīng)所需的電網(wǎng)負(fù)荷應(yīng)在328.4*14萬kW=4597.6萬kW，這將是對電網(wǎng)的極大考驗。1日中正在充電的電動汽車數(shù)量（輛）

10萬輛電動汽車的總體日充電負(fù)荷曲線（萬千瓦）（以10萬輛電動汽車為樣本仿真模擬結(jié)果）需求側(cè)：節(jié)能服務(wù)市場持續(xù)擴(kuò)大，新能源汽車銷量激增加強(qiáng)電網(wǎng)負(fù)荷31虛擬電廠兼具靈活性和經(jīng)濟(jì)性資料來源：國家電網(wǎng)，《電池儲能電站削峰填谷算法分析》，中泰證券研究所火電廠和虛擬電廠投資成本比較（億元）虛擬電廠削峰填谷示意圖4000550030002000100050004000火電廠

虛擬電廠靈活性：把負(fù)荷側(cè)的這些資源，包括用電負(fù)荷、儲能，以及分布式的資源，通過信息化手段和技術(shù)自動化手段集合起來，使其具備一個電廠的特性。它 既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電或控制可調(diào)負(fù)荷調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納，配合填谷，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)側(cè)新能源的聚合管理、就地消 納及靈活運行。經(jīng)濟(jì)性:投入成本約為火電廠的1/8。我國東西部電力供需關(guān)系趨緊，電力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高負(fù)荷95%以上峰值負(fù)荷累計不足50小時。 峰谷差問題可以依靠多種手段緩解，但總體來看，隨著虛擬電廠技術(shù)的日漸成熟，虛擬電廠將成為削峰填谷投資成本最低的手段。根據(jù)國家電網(wǎng)測算 ，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足其經(jīng)營區(qū)5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億，而通過虛擬電廠，在建設(shè)、運營、激勵等環(huán)節(jié)投資僅需500-600億元，既滿足環(huán)保要求，又能夠降低投入成本。目錄CONTENTCONTENTS中

泰

所｜領(lǐng)先｜深度Q3虛擬電廠在各國如何落地？33頒發(fā)《能源政策法案》，大力支持需求響應(yīng)建設(shè)。歐美虛擬電廠發(fā)展歷程資料來源：舍得低碳，中泰證券研究所德國、荷蘭、西班牙等5國啟動全球首個虛擬電廠項目VFCPP丹麥、德國等國家7家公司啟動EDISON項目，以電動車系統(tǒng)為核心比利時、德國、法國啟動TWENTIES項目，提高海上風(fēng)電的電能質(zhì)量。挪威公司Statkraft在德國建立第一個商業(yè)虛擬發(fā)電廠英國、法國、西班牙等8國啟動FENIX項目，搭建首個連合歐洲電力系統(tǒng)的虛擬電廠模型2010啟動WEB2ENERGEY項目。采用智能計量、智能能量管理

和智能配電自動化為支柱技術(shù)，聚合多種不同形式電力資源頒布《需求響應(yīng)國家行動計劃》，將需求響應(yīng)上升到國家層面。

美國紐約州ConEdison公司啟動CEVPP計劃，首次探索虛擬電廠。虛擬電廠開始大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。歐洲2005美國頒布《美國復(fù)蘇與再投資法

案》，劃撥45億美元用于整合需求響應(yīng)設(shè)備和實現(xiàn)智能電網(wǎng)技術(shù)。

34資料來源：國際能源署，中泰證券研究所德國：虛擬電廠已實現(xiàn)商業(yè)化德國現(xiàn)狀介紹德國的虛擬電廠已實現(xiàn)商業(yè)化。其主要業(yè)務(wù)是在批發(fā)市場銷售

100kW以上中型可再生能源電廠生產(chǎn)的電量，在日前市場優(yōu)化其售電，使這些電廠成為虛擬電廠資源。虛擬電廠有利于靈活性較高的機(jī)組獲利。除可再生能源電廠外， 燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)、電池儲能、應(yīng)急發(fā)電機(jī)和需求響應(yīng)等都可作為虛 擬電廠資源。其主要應(yīng)用場景是通過電力市場的靈活電價，引導(dǎo)電廠管轄內(nèi)系 統(tǒng)優(yōu)化發(fā)用電成本，優(yōu)化交易收益。在德國，虛擬電廠上中下游產(chǎn)品已經(jīng)逐漸完備，虛擬電廠可直接

參與電力市場進(jìn)行交易之外，還參與電網(wǎng)系統(tǒng)輔助服務(wù)（二次、 三次調(diào)頻）來收取服務(wù)傭金，以及針對不同用戶都有相應(yīng)的售電 套餐。根據(jù)運營商不同，德國的虛擬電廠大致可分為三種類型：獨立虛 擬電廠運營商、大型電力公司（跨國、地區(qū)和市級企業(yè)）以及新 型市場參與者。010,00020,00030,00040,00050,000電力消耗量（交通）電力消耗量（工業(yè)）電力消耗量（生活）電力消耗量（商業(yè)及公共服務(wù)）德國1995-2018電力消耗（單位：千噸石油當(dāng)量）35資料來源：舍得低碳，北極星售電網(wǎng)，中泰證券研究所德國：虛擬電廠以實現(xiàn)碳中和目標(biāo)碳中和背景下，各國電力行業(yè)產(chǎn)生了新的業(yè)態(tài)和挑戰(zhàn)。

電力供給向風(fēng)光傾斜，儲能資源隨之增長：風(fēng)電、太陽能逐漸成為發(fā)展重點，發(fā)電功率波動性高的特點增加峰谷差，需要從技術(shù)或資源層面進(jìn)行調(diào)控。發(fā)電資源分散化程度提升：由于分布式電源技術(shù)逐漸成

熟，兼具環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性，分布式發(fā)電資源數(shù)量顯著提升。

可控負(fù)荷資源數(shù)量增加：新能源電動車、工商業(yè)節(jié)能系統(tǒng)的普及為系統(tǒng)帶來更多的可控負(fù)荷，加以利用可以平衡電力供需。虛擬電廠能夠聚合發(fā)電、儲能、可控負(fù)荷資源，利用算法優(yōu)

化電力調(diào)度。其參與需求側(cè)響應(yīng)或電力交易從而最大化收益，較其他形式的電廠具有成本低、效率高的優(yōu)勢，投入成本約為火電廠的1/8。普遍情況

德國將氣候中和目標(biāo)提前到了2045年，具體計劃到2030年德國較1990年溫室氣體排放量減少65%、到2040年減少88%、到2045年實現(xiàn)溫室氣體排放中和、到2050年實現(xiàn)負(fù)排放。德國碳中和目標(biāo)德國大力發(fā)展可再生能源據(jù)統(tǒng)計，德國2020年通過發(fā)展可再生能源共減少

2.27億噸的溫室氣體排放，而2020年德國的溫室氣體總排放量為7.39億噸，因此大力發(fā)展可再生能源是實現(xiàn)德國氣候目標(biāo)路徑的重點。2030年德國可再生能源占比計劃從目前的46%提高到80%，占一次能源的比例從目前的20%提高到

30%。36產(chǎn)業(yè)鏈上下游分工明確歐洲虛擬電廠通常由獨立虛擬電廠運營商、發(fā)電企業(yè)或部分輸電網(wǎng)運營商(TSO,

Transmission

System

Operator)提供服務(wù)。從產(chǎn)業(yè)鏈角度：歐洲的電力系統(tǒng)分為發(fā)電、輸電、配電和售用電環(huán)節(jié)，而電網(wǎng)運營主體可以劃分為輸電網(wǎng)運營商和配電網(wǎng)運營商(DSO,Distribution

Network

Operator)。輸電網(wǎng)運營商負(fù)責(zé)控制和運行輸電網(wǎng)，包括監(jiān)測和控制電網(wǎng)內(nèi)斷路器、開關(guān)以及輸電網(wǎng)的電壓。配電網(wǎng)運營商負(fù)責(zé)將能源進(jìn)行分配和管理，并輸送給終端消費者，屬于競爭性業(yè)務(wù)。歐洲各國根據(jù)區(qū)域劃分輸電網(wǎng)運營商的管轄范圍，并依靠跨國電網(wǎng)鏈接，屬于區(qū)域性壟斷業(yè)務(wù)?；谝陨戏止?，目前商業(yè)化歐洲虛擬電廠主要由獨立第三方運營商、發(fā)電公司或TSO提供服務(wù)。德國四家運營商通過參與歐洲互聯(lián)電網(wǎng)的方式進(jìn)行跨國電力交易。德 國DSO數(shù)量超過900個，分別負(fù)責(zé)德國900多個配電網(wǎng)區(qū)域。隨著

分布式可再生能源(DER,Distributed

Energy

Resource)直接輸入 配電網(wǎng)，以及DER的間歇性和隨機(jī)性，配電網(wǎng)負(fù)載壓力增大，因此上 游運營商主導(dǎo)的虛擬電廠應(yīng)運而生。資料來源：舍得低碳，全國能源信息平臺，中泰證券研究所歐洲：產(chǎn)業(yè)鏈分工明確，商業(yè)模式聚焦發(fā)電側(cè)聚焦發(fā)電測，實現(xiàn)降本增效歐洲虛擬電廠聚焦發(fā)電側(cè)，聚合資源參與電力交易或輔助服務(wù)實現(xiàn)降本增效。20世紀(jì)初，歐洲開始利用可再生能源發(fā)電。截至2020年，歐盟可再 生能源發(fā)電量占比達(dá)到38%。由于歐洲發(fā)電資源較為分散，早期虛擬 電廠主要聚焦于電力供給側(cè)，聚合發(fā)電資源，幫助可再生能源穩(wěn)定并 網(wǎng)，協(xié)調(diào)發(fā)電功率。從收益方式的角度：一方面，虛擬電廠能夠幫助發(fā)電企業(yè)降本增效， 并從中獲取服務(wù)費分成。另一方面，虛擬電廠可以直接參與電力現(xiàn)貨 交易和輔助服務(wù)，獲取輔助服務(wù)及電力交易收益的分成。歐洲部分輸電運營商37資料來源：舍得低碳，雪球，中泰證券研究所歐洲：最大的虛擬電廠運營商Next-KraftwerkeNext-Kraftwerke是歐洲最大的虛擬電廠運營商之一。Next-Kraftwerke成立于2009年，主營業(yè)務(wù)為應(yīng)急發(fā)電機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)和沼氣發(fā)電廠的聚

合工作，從而彌補(bǔ)電網(wǎng)波動。2011年，公司研發(fā)的虛擬電廠平臺首次投入測試，完成了從可再生能源到輸電網(wǎng)運營商的儲能運輸控制。2021年，公司被殼牌公司以現(xiàn)金全資收購。2018年，NextKraftwerke管理了6854個客戶資產(chǎn)，包括生物質(zhì)發(fā)電裝置、熱電聯(lián)產(chǎn)、水電站、靈活可控負(fù)荷、風(fēng)能和太陽能光伏電站等，容量超5987MW；2019年參與電力交易量15.1TWh，2020年實現(xiàn)營業(yè)收入5.95億歐元，交易電量140GWh；目前，Next-Kraftwerke公司在歐洲多地運營著13930個分布式能源單元，接入發(fā)電裝機(jī)容量10613兆瓦。Next-Kraftwerke公司的虛擬電廠業(yè)務(wù)可以分成三種模式：面向發(fā)電側(cè)進(jìn)行能源聚合、面向電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行靈活性儲能供應(yīng)以及面向需求側(cè)的需求響應(yīng)。虛擬平臺向可再生能源發(fā)電企業(yè)提供服務(wù)可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致發(fā)電商可能無法準(zhǔn)時向輸電網(wǎng)運營商(TSO,

Transmission

System

Operator)運送電量，并承擔(dān)違約成本。2020年，公司和東芝成立合資企業(yè)，拓寬虛擬電廠在日本的業(yè)務(wù)布局。虛擬電廠實時監(jiān)測發(fā)電情況，避免此類情況，節(jié)省成本。此外，虛擬電廠實時監(jiān)控可再生能源價格，優(yōu)化電力產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，幫助發(fā)電商盈利。虛擬平臺向電網(wǎng)側(cè)提供短期柔性儲能服務(wù)在接收到調(diào)整發(fā)電量的信號后，虛擬電廠將該信號傳遞給可再生能源發(fā)電廠，發(fā)電量進(jìn)行調(diào)整并抵消虛擬電廠中其他單元（光伏太陽能和風(fēng)能）造成的波動。虛擬電廠通過向TSO提供來自發(fā)電側(cè)的調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)來賺取收益。虛擬平臺通過控制需求側(cè)的用電量來服務(wù)電網(wǎng)側(cè)發(fā)電量的增加和用電量的減小的效果相同，虛擬平臺可以通過對需求側(cè)的控制來對電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行輔助服務(wù)，進(jìn)而賺取輔助費用。此外，虛擬電廠可以將電網(wǎng)側(cè)的消耗分配到低價時段，降低電力的采購成本。Next-Kraftwerke介紹

Next-Kraftwerke運營模式Next-Kraftwerke運營模式38資料來源：國復(fù)咨詢，碳排放，ke科日光伏網(wǎng)，Next-Kraftwerke官網(wǎng)，中泰證券研究所歐洲：最大的虛擬電廠運營商Next-KraftwerkeNextKraftwerke盈利在于資源聚合能力，虛擬電廠通過市場、技術(shù) 手段并用，既包含“量”上的整合，更具有“質(zhì)”上的提升，實現(xiàn)了

分布式資源擁有方、虛擬電廠運營方甚至電網(wǎng)方的各方利益共贏。NextKraftwerke一方面在可再生資源上安裝遠(yuǎn)程控制裝置

NextBox，對聚合的各個電源進(jìn)行檢測。另一方面，利用生物質(zhì)發(fā)電和水電啟動速度快、靈活的特點，參與電網(wǎng)的二次調(diào)頻和三次調(diào)頻，獲取附加收益。分布式燃機(jī)、生物質(zhì)等同步發(fā)電機(jī)輸出形式，具有靈活、可調(diào)的優(yōu)勢。但邊際成本偏高。虛擬電廠可以實現(xiàn)其與大電網(wǎng)的整合，揚長避短，獲取最大收益。虛擬電廠通過聚合資源，量變上升為質(zhì)變，提高競爭力，在獲取最大 收益的同時為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行貢獻(xiàn)力量。目前，Next

Kraftwerke

公司占據(jù)了德國二次調(diào)頻市場10%的份額。Next-Kraftwerke優(yōu)勢Next-Kraftwerke歐洲合作伙伴殼牌收購Next-Kraftwerke殼牌收購NextKraftwerke，將有助于加速實現(xiàn)能源體系的脫碳目標(biāo)。 殼牌旗下Limejump經(jīng)營虛擬電廠業(yè)務(wù)以及收購德國制造商Sonnen， 強(qiáng)勢進(jìn)軍儲能和虛擬電廠市場。39資料來源：北極星售電網(wǎng)，美國能源信息署(EIA)，中泰證券研究所美國：虛擬電廠發(fā)展早美國現(xiàn)狀介紹美國目前是世界上實施需求響應(yīng)（DR,

Demand

Response）項目最多、種類最齊全的國家，也是較早開展需求側(cè)管理的國家之一。約有28GW的需求側(cè)資源參與其中，約占高峰需求的6%。家庭虛擬 電廠技術(shù)興起，有助于整合更多的屋頂光伏和儲能，同時擴(kuò)大基于 時間的費率試點美國虛擬電廠通過控制電力價格、電力政策的動態(tài)變化降低用電負(fù)

荷或獲取電力用戶手中的儲能來保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。2005年，美國頒發(fā)《能源政策法案》，大力支持對需求響應(yīng)的建設(shè)，將需求響應(yīng)上升到國家發(fā)展層面，逐步建立了完善的需求響應(yīng)管理系統(tǒng)；2006年頒發(fā)《需求響應(yīng)年度報告》，系統(tǒng)分析需求響應(yīng)的實施背景與現(xiàn)狀、需求響應(yīng)對系統(tǒng)的影響；2009年頒發(fā)《美國復(fù)蘇與再投資法案》劃撥45億元用于整合需求響應(yīng)設(shè)備和實現(xiàn)智能電網(wǎng)技術(shù)；2010年，頒發(fā)《需求響應(yīng)國家行動計劃》將需求響應(yīng)上升到國家層面；2016年，美國紐約州Con

Edison公司啟動清潔虛擬電廠(CVPP,Clean

Virtual

Power

Plant)計劃，該項目是美國首個虛擬電廠計劃；2017年，美國佛蒙特州、紐約州、德克薩斯州及加利福尼亞州的公共事業(yè)公司相繼開展虛擬電廠計劃，邀請業(yè)主參與計劃并給予補(bǔ)償費用；2021年，Tesla與PE&G在加州推出了虛擬電廠的測試，探索新的商業(yè)模式美國發(fā)展過程201510502020-07-312020-08-312020-09-302020-10-312020-11-302020-12-312021-01-312021-02-282021-03-312021-04-302021-05-312021-06-302021-07-312021-08-312021-09-302021-10-312021-11-302021-12-312022-01-312022-02-282022-03-312022-04-302022-05-312022-06-30美國電價（所有部門）美國電價（商業(yè)）美國電價（住宅）美國電價（工業(yè)）美國電價（單位：美分/千瓦時）40資料來源：北極星售電網(wǎng)，中泰證券研究所美國：發(fā)展虛擬電廠應(yīng)對電力供需不匹配問題

美國電價過去20年上漲59%，且美國太陽能資源豐富，因此在激勵政策下，家用光伏系統(tǒng)逐漸成為替代選擇，實現(xiàn)電力的自發(fā)自用。

根據(jù)Statista，2021年美國家用光伏裝機(jī)容量達(dá)到22.5GW，同比增長20.9%。

隨著戶用光伏等需求量的增長，美國逐漸

開始實行需求側(cè)響應(yīng)并將需求側(cè)響應(yīng)演化為虛擬電廠計劃。

具體表現(xiàn)：能源零售商換取家庭一部分電力的控制權(quán)，必要時給零售商提供電力；零售商的虛擬電廠聚合這些儲能并在用電峰期提供給需要的用戶。美國情況在全球范圍內(nèi)，電力需求不會恒定。在無法大量儲存電力的情況下，量出為入才是關(guān)鍵。相比風(fēng)力和日照，火電機(jī)組能一定程度調(diào)整自身的發(fā)電量。2010年-2020年，德州風(fēng)力發(fā)電的份額增加兩倍，占到當(dāng)?shù)厝粘０l(fā)電量約25%，而在最嚴(yán)重寒潮來襲的前一周，風(fēng)電占了當(dāng)?shù)匕l(fā)電量的42%，風(fēng)電大幅減產(chǎn)將造成“電災(zāi)”。

在“碳中和”目標(biāo)下，風(fēng)電和光電受人追捧，發(fā)電波動性問題日益凸顯：發(fā)電環(huán)節(jié)不一定能滿足所有用電高峰期需求。為了解決供需不匹配的問題，虛擬電

廠供應(yīng)“彈性電力”，成為其中最環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的方案。

共享經(jīng)濟(jì)范疇內(nèi)，Uber、Airbnb等公司的重點是在于對閑置資源剩余價值的再利用，提高資源的復(fù)用率。虛擬電廠通過信息化協(xié)調(diào)，將資源高效優(yōu)化利用。美國情況41美國：資源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不一致美國風(fēng)力發(fā)電量及光伏資源不均衡，總體呈現(xiàn)出中部風(fēng)力發(fā)電量多但東西部發(fā)電量少的情況美國東部的太陽能資源與西部差距較大，相比經(jīng)濟(jì)東部比西部發(fā)達(dá)。阿拉斯加州作為孤立地區(qū)，因為聯(lián)網(wǎng)困難、因此最需要新能源來作為主流能源供應(yīng)的地區(qū)，但太陽能資源情差。東部新能源資源不足，對虛擬電廠的需求更加迫切。資料來源：全國能源信息平臺，NREL，中泰證券研究所美國風(fēng)電發(fā)電量分布圖美國光伏資源分布圖42資料來源：舍得低碳，《特斯拉新能源生態(tài)閉環(huán)》，中泰證券研究所美國：商業(yè)模式區(qū)域差異化高，充分利用資源優(yōu)勢美國電力市場運營商高度分散，虛擬電廠計劃通常由公共事業(yè)企業(yè)或能源零售商運營。長期的私有化、市場化改革：約40%的區(qū)域（中西部為主）

由公共事業(yè)企業(yè)壟斷一體化運營，即發(fā)輸配售垂直管理。約

60%的區(qū)域由七大獨立系統(tǒng)運營商（ISO,Independent

SystemOperator）管理，電力產(chǎn)業(yè)鏈分散為發(fā)電主體、輸配電主體和能源零售商三個環(huán)節(jié)。

ISO打破了公共事業(yè)企業(yè)對發(fā)電和輸配電環(huán)節(jié)的壟斷，允許各獨立儲電主體參與到與輸配電網(wǎng)的交易中，為虛擬電廠奠定基礎(chǔ)。

美國七大ISO負(fù)責(zé)調(diào)度、發(fā)電、輸電規(guī)劃以及系統(tǒng)的運行安全和發(fā)電端-輸配電端（批發(fā)市場）、輸配電端-零售端（零售市場）市場運行的管轄。其打破了公共事業(yè)企業(yè)對發(fā)電-輸配電環(huán)節(jié)的壟斷，允許各獨立儲電主體參與到與輸配電網(wǎng)的交易中?，F(xiàn)有美國虛擬電廠計劃由公共事業(yè)公司

或能源零售商承擔(dān)運營職能。區(qū)域差異化，集中度低

利用資源優(yōu)勢，大力發(fā)展虛擬電網(wǎng)在過去的幾年中，由于受到政府的大力扶持以及自身太陽能資源充沛，美國的光伏發(fā)電得到了高速的發(fā)展。

巨大的光伏裝機(jī)容量，使得其利用的太陽能不僅可以滿足用戶自己的需要，還可以在必要時輸入電網(wǎng)進(jìn)行售賣。在這種情況下，需求側(cè)響應(yīng)，即用戶根據(jù)市場需求來調(diào)劑其電量的活動進(jìn)行服務(wù)的業(yè)務(wù)就有了很大的市場。而在這個過程中，虛擬電廠必不可少。43資料來源：《特斯拉新能源生態(tài)閉環(huán)》，中泰證券研究所美國Tesla：借助智能平臺Autobidder，搭建新能源生態(tài)體系Tesla虛擬電廠智能平臺Autobidder實現(xiàn)在交易端與公用電網(wǎng)的連接，成為特斯拉構(gòu)建新能源生態(tài)體系的基本依托，完成了在能源消費、能源生產(chǎn)和能源交易三大領(lǐng)域的系統(tǒng)化布局，形成“車+樁+光+儲+荷+智”的新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)閉環(huán)?！败?樁”是用能端，通過四代產(chǎn)品迭代更新，從聚焦電動汽車產(chǎn)品開發(fā)，形成特斯拉的品牌位勢和市場競爭優(yōu)勢到布局太陽能電力業(yè)務(wù)。以產(chǎn)品+服務(wù)的優(yōu)勢吸引更多消費者；“光+儲”是產(chǎn)能端，近期發(fā)展迅速。特斯拉收購SolarCity，實現(xiàn)了其光伏業(yè)務(wù)在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、施工安裝和運營管理布局。特斯拉根據(jù)偏好自主設(shè)定用電模式，使儲能電池成為智能化家用設(shè)備?！昂?智”是交易端，2017年特斯拉推出集能源交易管理系統(tǒng)、實時交易控制系統(tǒng)和

復(fù)雜算法庫于一體的虛擬電廠智能平臺Autobidder，打通分布式能源設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互和結(jié)算渠道，實現(xiàn)新能源生態(tài)體系的整合。新能源產(chǎn)業(yè)鏈：上游Solar

Roof、SolarCity源源不斷地生產(chǎn)清潔電能；中游Powerwall、Powerpack和Megapack三大系列儲能產(chǎn)品適應(yīng)不同場景；下游各種車型和充電設(shè)備提供便捷高效的綠色出行工具和服務(wù)，通過Autobidder的實時調(diào)度、數(shù)據(jù)分析和能源交易功能，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、能源消費和能源市場的無縫對接。能源生產(chǎn)組件制造光伏發(fā)電儲能設(shè)備家用電車商用電車充電設(shè)施電網(wǎng)能源交易能源調(diào)度

數(shù)據(jù)分析能源消費特斯拉新能源生態(tài)美國：Tesla借助智能平臺Autobidder，搭建新能源生態(tài)體系44資料來源：國際能源署，中泰證券研究所德國&美國：新能源發(fā)電量占比提升德國各能源發(fā)電量（單位：GWh）

美國各能源發(fā)電量（單位：GWh）01,000,0002,000,0003,000,0004,000,0001990199520002005201020152020煤水力5,000,000石油地?zé)崽烊粴?/p>

生物燃料太陽光電

太陽熱能廢物焚燒

核能風(fēng)能

其他來源0200,000400,000600,000800,0001990199520002005201020152020煤石油天然氣生物燃料廢物焚燒核能水力太陽光電風(fēng)能其他能源地?zé)釓陌l(fā)電總量來看:1990-2020年，德國發(fā)電量一直穩(wěn)定在60萬GWh左右;美國發(fā)電量在1990-2005年從322萬GWh增長到430萬GWh之后，穩(wěn)定在430萬GWh左右。從能源所占百分比來看：德國與美國各能源發(fā)電量所占百分比較為相似，1990-2020年期間煤炭發(fā)電