虚拟电厂：分布式资源聚沙成塔，市场化盈利未来可期 新能源消纳系列报告（一） [Table_ReportDate] 2023 年 8 月 24 日 证券研究报告 行业研究 [Table_ReportType] 行业深度报告 [Table_Title] 虚拟电厂：分布式资源聚沙成塔，市场化盈 利未来可期 [Table_ReportDate] 2023 年 8 月 24 日 本期内容提要: 电 电力行业 [Table_Summary] [Table_Summary] ➢ 虚拟电厂：配网层级的“微型调度”。虚拟电厂是聚合分布式能源资 投资评级 看好 源，统一管理协调优化的控制系统。虚拟电厂是一种运用先进通信、 上次评级 看好 计算、调度、市场等手段，聚合大量分散的分布式能源资源，并实现 统一管理与协调优化的控制系统。其可为系统运营商提供高效安全、 左前明 [Table_Author] 能源行业首席分析师 快速爬坡的灵活性，同时也为海量的分布式能源资源创造参与系统调 执业编号：S1500518070001 联系电话：010-83326712 邮 箱：zuoqianming@cindasc.com 节或市场交易的机会，使其获得一定收益。从可参与虚拟电厂的资源 来看，大多身处配网层级、可以灵活调节自身出力及负荷的资源可参 与虚拟电厂。以其自身特性划分，可分为“源、荷、储”三类。面向 市场交易、调度指令分解和分布式资源控制监测是虚拟电厂的三大运 李春驰 电力公用行业联席首席分析师 执业编号：S1500522070001 联系电话：010-83326723 邮 箱： lichunchi@cindasc.com 行要素。从整个运行环节来看，虚拟电厂首先以自身聚合的分布式能 源资源的特性得出虚拟电厂的响应能力。在面向市场的交易完成，调 度机构下达调节功率曲线后，虚拟电厂需要基于调用成本最优原则将 调度下达功率曲线分解至各个分布式资源，通过远程终端监测或直接 控制资源，形成资源出力/用电负荷调节，达到整个虚拟电厂完成下 达功率曲线的效果。 ➢ 构成：“系统+通信+终端”，虚拟电厂紧扣轻资产运行特点，把控运 行核心和控制要点。从构成要素来看，虚拟电厂包括中央系统、通信 网络和远程终端三部分。中央系统即虚拟电厂主站，其中包含虚拟电 厂运行的四大功能模块：用户数据采集与分析，电力市场预测估计， 资源建模及聚合，以及市场优化交易决策。通信网络即虚拟电厂面向 调度机构/市场机构和面向远程终端的信息交互和控制调度通道。当 前阶段，采用的主要信息通信方式为光纤+无线公网。远程终端作为 虚拟电厂控制终端资源的手段，一般以“边端结合”的形式，既设置 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城区闹市口大街 9 号院 1 号楼 邮编：100031 即插即用的边缘智能网关，实现边缘计算等功能，也实现可调节资源 的状态监测和柔性控制。 ➢ 应用场景：依托电力市场环境，多方位综合获益。目前，虚拟电厂商 业化运营的应用场景以调峰为主，在无现货市场的地区参与调峰辅助 服务市场，提升系统灵活调节能力。对于部分开展现货市场并允许虚 拟电厂进入市场的地区，虚拟电厂可以选择参与现货市场，调峰及调 频辅助服务市场。除参与市场交易和响应获取收益外，虚拟电厂还需 要考虑所得收益与调度分布式资源的成本之间的优化问题。 ➢ 新能源消纳和新型电力系统发展亟需灵活资源助力，政策鼓励下虚拟 电厂发展可期。新型电力系统面临“双高”，源荷波动性亟需资源平 抑。从本质来看，新能源电力具有强不确定性和低保障性，新能源高 比例渗透叠加居民和三产负荷快速增长，源荷两端波动性增大，电力 系统面临缺电和弃电并存的局面，尖峰时刻电力系统供需不平衡矛盾 凸显。新型电力系统的源荷波动仅靠传统煤电调节难以满足需求，抽 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http://www.cindasc.com 2 蓄和电化学储能调节性能优越，但仍存在建设周期长和运行成本高等 问题。需求侧响应调节性能较好，提升系统灵活性性价比较高。考虑 推广费用和相关智能设备以及管理平台成本，其单位投资为 200~400 元/千瓦，提升系统灵活性的成本相较于其他资源更低。国外虚拟电 厂运行较为成熟，国内虚拟电厂仍处于探索初期。国外虚拟电厂起步 较早，发展特点各有侧重，市场环境下运营模式较为成熟。国内虚拟 电厂目前仍以示范项目为主，仍处于前期聚合控制技术验证和参与系 统响应的阶段。少数项目实际接入调度，多数项目成为需求侧响应。 我们认为，虽然虚拟电厂具有优越的调节性能和性价比，当前时点虚 拟电厂仍缺乏政策端顶层设计，且调用端调度部门未形成调度负荷侧 资源习惯，虚拟电厂的运行和商业模式仍需探索发展。 ➢ 缺电与弃电现象并存，虚拟电厂应用空间广阔。虚拟电厂可参与交易 范围逐步丰富。短期内国内虚拟电厂主要参加电网购买的辅助服务， 远期有望进入市场开展多层次交易与互动。虚拟电厂盈利空间测算： 系统投资千万级，收益率有望达 10%以上。根据我们对虚拟电厂盈利 空间的测算，假设某虚拟电厂项目地处浙江，聚合电化学储能、可调 节工业负荷和可中断负荷，同时参与浙江工商业用户电价峰谷套利、 需求侧响应和作为独立第三方主体参与调峰辅助服务，并获得相应收 益。以 1:9 的比例进行分成，虚拟电厂运营商可实现年收益 118.36 万 元。项目静态回收期约 8.45 年，项目投资静态收益率约 10.10%。虚 拟电厂市场空间测算：短期迅速发展，“十四五”末有望形成百亿级 别市场。根据我们对虚拟电厂市场空间的测算，以“到 2025 年，电 力需求侧响应能力达到最大负荷的 3%～5%”的国家层面要求确定需 求侧响应的市场空间，预计虚拟电厂理论市场空间为 219.83/414.08/663.62/1052.65 亿元，虚拟电厂运营商市场空间为 32.98/74.53/146/263.16 亿元。 ➢ 投资建议：虚拟电厂产业链全景：承上启下，设备服务提供与资源聚 合运营两条主线。从产业链参与的角度看，由于当前虚拟电厂仍处于 示范项目起步阶段，目前已参与产业链的企业主要以提供通信/自动 化控制系统、预测及优化等软件模块，和提供远程终端和智能电表等 设备/服务提供商。部分有能力投资且有意愿尝试虚拟电厂项目的企 业，也会基于其已有的优化能力或自建/控制资源，成为资源聚合商 开展虚拟电厂业务。 ➢ 风险因素：宏观经济下滑导致用电量增速不及预期、电力市场化改革 推进不及预期、辅助服务需求增长不及预期。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http://www.cindasc.com 3 oPwPoMtQpOnPrMnPtPnPyRbR8Q9PnPpPoMsRkPpPwOeRnPsPbRqRnRwMsQqMNZnRsQ 目录 虚拟电厂：配网层级的“微型调度”.................................................................................................... 5 1、定义：聚合分布式能源资源，统一管理协调优化的控制系统 ......................................... 5 2、构成： “系统+通信+终端” ，虚拟电厂紧扣轻资产运行特点，把控运行核心和控制要点6 3、应用场景：依托电力市场环境，多方位综合获益 ............................................................. 8 新能源消纳和新型电力系统发展亟需灵活资源助力，政策鼓励下虚拟电厂发展可期 ................ 9 1、新型电力系统面临“双高” ，源荷波动性亟需资源平抑 ................................................... 9 2、电力市场化改革加速推进，政策鼓励助推虚拟电厂发展 ............................................... 13 3、国外虚拟电厂运行较为成熟，国内虚拟电厂仍处于探索初期 ....................................... 14 4、当前时点虚拟电厂发展瓶颈所在 ....................................................................................... 16 缺电与弃电现象并存，虚拟电厂应用空间广阔 ............................................................................. 17 1、虚拟电厂可参与交易范围逐步丰富 ................................................................................... 17 2、虚拟电厂盈利空间测算：系统投资千万级，收益率有望达 10%以上 ........................... 18 3、虚拟电厂市场空间测算：短期迅速发展， “十四五”末有望形成百亿级别市场 .......... 20 投资建议 ............................................................................................................................................ 21 1、虚拟电厂产业链全景：承上启下，设备服务提供与资源聚合运营两条主线 ................ 21 2、虚拟电厂产业链相关企业 ................................................................................................... 22 风险因素 ............................................................................................................................................ 23 表目录 表 1：虚拟电厂可调节资源主要类型、物理特性与核心参数....................................................................5