证券研究报告 发电 虚拟电厂：全方位受益电改的服务商 华泰研究 2023 年 7 月 19 日│中国内地 增持 (维持) 发电 专题研究 虚拟电厂聚合“正/负”资源，全方位受益于电改推进 我国能源转型过程中供电安全难度高于欧美：1）发电侧新能源占比不断提 升，2）用电侧波动较大的三产与居民比例逐步增加，3）火电装机主要为灵 活性能力较低的煤电而不是气电。随尖峰负荷增速持续高于基荷电源（火电 +核电） ，我国电力调节能力亟需增强。不同于大电网自上而下的调度，虚拟 电厂侧重于更小的颗粒度，聚合灵活性资源，既可作为“正电厂”供电或调 峰；又可作为“负电厂”配合填谷，盈利模式取决于电力体制改革的推进。 短期我们看好深耕电力系统、有分布式资产和较强客户黏性的南网能源、晶 科科技等，中长期服务能力和灵活的机制才是在这个领域持续跑赢的核心。 为什么过去不需要，而现在需要虚拟电厂？ 经济回暖，我国用电需求维持增长趋势。发电侧新能源占比不断提升，电力 系统调节灵活性被挑战。用户侧三产与居民用电占比不断提升，用电峰谷差 拉大，尖峰负荷持续拔高，电力系统调峰能力亟需增强。紧平衡背景下，虚 拟电厂或成最优解。虚拟电厂能够调动灵活性基础资源，有效调节电力平衡， 是保障我国电力系统稳定的重要手段。据国网测算，实现电力系统削峰填谷， 满足 5%的峰值负荷，虚拟电厂投资额仅为火电厂的 1/8~1/7。 王玮嘉 研究员 SAC No. S0570517050002 SFC No. BEB090 wangweijia@htsc.com +(86) 21 2897 2079 研究员 SAC No. S0570519090003 SFC No. BQR122 huangbo@htsc.com +(86) 755 8249 3570 研究员 SAC No. S0570523050003 SFC No. BTC420 liyalin018092@htsc.com +(86) 21 2897 2228 联系人 SAC No. S0570121120004 黄波 李雅琳 胡知 huzhi019072@htsc.com +(86) 21 2897 2228 行业走势图 (%) 2 发电 沪深300 (3) 我国虚拟电厂仍处于 0 到 1 的阶段，2030 年市场空间有望达千亿 我国虚拟电厂正由邀约型向市场型过渡，近年来缺电事件频发，各地虚拟电 厂试点明显加速，收入来自：1）电网调度（当前主要）、2）现货市场（加 速推广）、和 3）有偏差考核需求的售电公司、负荷预测准确度低的风光电 站、用电成本敏感的电力用户、可以“隔墙售电”的分布式、增量配电网和 微电网运营商等。短期只考虑辅助服务市场和现货市场，我们预计 2025 年 我国虚拟电厂市场规模达 102 亿。2030 年我们假设市场化交易电量占比 61%、现货占比 10%，则现货市场规模达 939 亿元；辅助服务费用占比提 升至 5%，则辅助服务市场规模达 770 亿元，虚拟电厂市场规模有望达千亿。 借鉴海外经验：德国/美国/澳大利亚各有侧重 德国高分布式能源占比决定了其虚拟电厂以分布式电源的聚合为主，主要通过 电力交易创收。美国零售电价不断提升叠加光伏成本不断下行，户用光伏装机 占比提高的背景下，虚拟电厂主要聚合可控负荷，通过需求响应获取收益。澳 大利亚于 2019 年开启规模达 31MW 的虚拟电厂示范项目，聚合资源以用户侧 储能为主，主要通过提供调频服务创收，此示范项目月均收益 14 万澳元。 (9) (14) (19) Jul-22 Nov-22 Mar-23 Jul-23 资料来源：Wind，华泰研究 重点推荐 股票名称 股票代码 南网能源 003035 CH 晶科科技 601778 CH 资料来源：华泰研究预测 目标价 (当地币种) 10.41 5.60 投资评级 买入 增持 短期看好深植电力系统的公司，长期看好激励好/具备服务基因的民企 虽然行业还在从 0 到 1 起步的阶段，但是因为其轻资产的模式，参与者众多。 目前虚拟电厂行业主要涉及电网系企业、电力信息化企业与新能源企业。我 们认为虚拟电厂行业 1）短期将利好深植电力系统的公司；2）中长期看好 激励机制较好，具备服务基因的民营企业。推荐标的为南网能源、晶科科技， 产业链相关标的还包括国电南瑞、苏文电能、安科瑞、国网信通、芯能科技、 远光软件、恒实科技、东方电子、国能日新、朗新科技等。 风险提示：政策推进不及预期、电力市场化改革不及预期、技术创新不及预期、 测算结果偏差。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 1 发电 为什么需要虚拟电厂？ 什么是虚拟电厂？ 虚拟电厂是将不同空间的可调节负荷、储能和分布式电源等一种或多种资源聚合起来，实 现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统。它既可作为“正 电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰；又可作为“负电厂”加大负荷消纳，配合系统填 谷；既能快速响应指令，配合保障系统稳定并获得经济补偿，也可等同于电厂参与容量、 电量、辅助服务等各类电力市场获得经济收益。 图表1： 虚拟电厂示意图 资料来源：国网上海经研院，华泰研究 虚拟电厂产业链包括：上游资源侧、中游负荷聚合商和下游客户。1）上游资源侧： “正/负” 资源与储能电站。 “正/负”资源中“正”指发电侧，含分布式光伏、小型水电站与少数集中 式发电厂；“负”指用电侧，含居民、工业、充电桩、换电站与商业和建筑物等。2）中游 负荷聚合商：通过专业技术评估用户的需求响应潜力，整合分散的需求响应资源来参与电 力系统运营。可为客户提供需求侧响应、参与电力市场进行价差套利与降低偏差考核费用 三项服务。3）下游客户：主要含电网调度、用电用户、售电公司与新能源电站四类客户。 图表2： 虚拟电厂产业链示意图 资料来源：华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 2 发电 按照实际的组成，可将虚拟电厂划分为电源型、负荷型、储能型、混合型四类。1）电源型 虚拟电厂：具有能量出售的能力，可以参与能量市场，并视实际情形参与辅助服务市场。2） 负荷型虚拟电厂：具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，能量出售属性不足。3）储 能型虚拟电厂：可参与辅助服务市场，部分时段也可以通过放电来出售电能。4）混合型虚 拟电厂：全能型角色。 图表3： 虚拟电厂分类 资料来源：《虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述》钟永洁等，2022（DOI:10.3969/i.issn.2097-0706.2022.06.003），华泰研 究 虚拟电厂：聚合正/负资源，在电力系统中寻找“套利”机会 灵活性：调峰、消纳能力突出，盈利模式多元。虚拟电厂是将不同空间的可调节负荷、储 能和分布式电源等一种或多种资源聚合起来，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行 和电力市场交易的智慧能源系统。它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰； 又可作为“负电厂”加大负荷消纳，配合填谷；还能快速响应指令，保障电力系统稳定运 行。能够有效保障配电网侧新能源的聚合管理、就地消纳及电力系统需求的及时响应。除 配合电网辅助电力调度外（当前主要盈利模式），现货市场逐步推广后虚拟电厂的收入会更 多元，包括直接参与市场交易、帮助新能源电站/售电公司/电力用户降低偏差考核从而开源 节流，当然这些盈利模式本质取决于电力体制改革的进程。 图表4： 与传统电力系统相比，虚拟电厂能有效保障新能源消纳与电力调节灵活性 资料来源：《虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述》钟永洁等，2022（DOI:10.3969/i.issn.2097-0706.2022.06.003），华泰研 究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 3 oPoNnQyRsPuMtQnNwOmRtN8ObP9PmOrRtRsRkPrRoRlOqRvMbRoPrNMYmQrRxNoMvN 发电 经济性：投入成本约为火电厂的 1/8~1/7。2023 年全国电力供需呈现紧平衡态势，电力峰 谷差矛盾日益突出。峰谷差问题可以依靠多种手段缓解，但总体来看，随着虚拟电厂技术 日渐成熟，其将成为削峰填谷投资成本最低的手段。据国家电网测算，通过火电厂实现电 力系统削峰填谷，满足其经营区 5%的峰值负荷需要投资 4000 亿，而通过虚拟电厂，在建 设、运营、激励等环节投资仅需 500~600 亿元。 图表5： 满足 5%峰值负荷的虚拟电厂投资仅为火电的 1/8~1/7 （亿元） 4,500 4,000 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500~600 500 0 火电 虚拟电厂 资料来源：国家电网，华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 4 发电 为什么过去不需要，但现在需要虚拟电厂？ 供给侧：新能源发电比例日益提升，对电力系统调节灵活性要求更高 2022 年我国电力装机结构中新能源占比已达 30%，且未来仍有提升空间，电力系统调节压 力增大。顺应双碳政策，近些年我国电力结构中新能源占比不断提升，风电、光伏发电装 机容量占比由 2013 年的 7%提升至 2022 年的 30%。发电量方面，据国家能源局，2022 年全国风电、光伏发电量创新高，首次突破 1 万亿千瓦时，达 1.19 万亿千瓦时，占总用电 量的 13.8%，已接近全国城乡居民生活用电量。风光发电随机性、间歇性和波动性的特点， 以及分布式新能源系统数量的增长，均对电力系统灵活调节能力提出更高要求。 图表6： 我国电力装机结构情况 火电装机占比 120% 水电装机占比 核电装机占比 新能源（风+光）装机占比 100% 80% 60% 40% 20% 0% 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 资料来源：国家能源局，华泰研究 需求侧：第三产业+居民用电占比持续提升，电力系统调峰能力迎来挑战 产业结构调整进行时，电网面临最高负荷继续攀升、峰谷差不断拉大的挑战。 “十三五”以 来，我国产业结构持续调整，第三产业及城乡居民用电量占比不断提升，已由 2016 年的 27%提升至 2022 年的 33%。与第二产业相比，第三产业和居民生活用电日负荷曲线的日 负荷率更低、峰谷差更大。故随着用电结构调整，我国用电侧日内负荷的最高值与峰谷差 都在不断增大，电力系统调峰能力迎来挑战。 图表7： 我国各产业用电结构情况 120% 图表8： 第二产业、第三产业日负荷曲线 第一产业用电量占比 第二