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1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2022.11.15 电改加速,拥抱虚拟电厂的星辰大海电改加速,拥抱虚拟电厂的星辰大海 李沐华李沐华(分析师分析师)李雪薇李雪薇(分析师分析师) 证书编号 S0880519080009 S0880520120006 本报告导读:本报告导读:双碳背景下电改加速,叠加多方政策、供给驱动,虚拟电厂迎来黄金发展期,千亿级双碳背景下电改加速,叠加多方政策、供给驱动,虚拟电厂迎来黄金发展期,千亿级蓝海市场待开发。蓝海市场待开发。摘要:摘要:虚拟电厂虚拟电厂标志着标志着电网数字化转型优化进程加
2、速电网数字化转型优化进程加速。虚拟电厂作为聚合电网负荷侧可调节资源,形成可调控、可交易单元,直接参与电网调度控制和电力市场交易的智能控制技术和商业模式,其发展主要有邀约型、市场型、跨空间自主调度型三个阶段,我国虚拟电厂实践主要停留在邀约型阶段。虚拟电厂根据组成结构可分为:电源型、负荷型、储能型、混合型,按控制结构可分为集中和分散控制,各有优劣。多方面因素催化之下,虚拟电厂发展提速。多方面因素催化之下,虚拟电厂发展提速。政策方面,从十四五规划的顶层设计,到各省市直接间接的促进政策,利好政策频繁落地;新能源入网比例不断扩大,虚拟电厂能有效提高系统稳定性;电力系统新基建加速推进下,大数据、物联网等技
3、术提升虚拟电厂综合效益;供需错配日渐突出,虚拟电厂凭借更精准、灵活的调节能力拥有更广大的前景。虚拟电厂行业处于市场建设期,主要玩家丰富虚拟电厂行业处于市场建设期,主要玩家丰富。虚拟电厂市场需求侧对负荷调节能力需求旺盛,各省响应能力参差不齐,仍不足以应对未来的极端峰谷差异,备用容量缺口亟需弥补,高需求将虚拟电厂的建设推向风口。按最低调节能力测算,虚拟电厂未来拥有千亿市场空间,2025 年与 2030 年市场投资规模分别为 785 亿元、1062 亿元。虚拟电厂产业链由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成,主要玩家有三类,即电网领域信息化板块企业,智慧能源和 IT 领域方案提供商,新能源
4、、新型储能等领域企业。投资建议:投资建议:看好在电力信息化行业深耕的龙头公司。推荐标的:远光软件、朗新科技;受益标的:国能日新、国网信通等。风险提示:风险提示:政策推进节奏不及预期、竞争加剧的风险。评级:评级:增持增持 上次评级:增持 细分行业评级 相关报告 计算机 防疫政策优化推动计算机公司盈利能力修复 2022.11.12 计算机 重视实施厂商在 ERP替代中的产业地位 2022.11.11 计算机 机遇与挑战并存,造车新势力各显神通 2022.11.06 计算机信创板块即将进入业绩兑现期 2022.11.04 计算机受假期影响,需求小幅回落 2022.11.03 行业更新行业更新 股票研
5、究股票研究 证券研究报告证券研究报告 计算机计算机 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 目目 录录 1.虚拟电厂:电网数字化转型优化进程加速.3 1.1.虚拟电厂:资源再聚合的电网控制技术与商业模式.3 1.2.邀约型、市场型、跨空间自主调度型逐步转变.4 1.3.虚拟电厂构成形式不尽相同.5 2.多因素催化之下,虚拟电厂发展进入快车道.7 2.1.驱动政策频繁落地,行业前景不断拓宽.7 2.2.新能源发电量持续增长,入网需求带动虚拟电厂热度.9 2.3.电力新基建加速,虚拟电厂从中多方面受益.10 2.4.供需错配日渐突出,虚拟电厂优势得以扩大
6、.11 3.深掘欧美模式发展与挑战,师夷长技以制夷.13 3.1.差异化能源结构背景下,市场与监管作用驱动发展.13 3.2.龙头企业探索挑战,打造多种商业模式产业链.15 3.2.1.Next-Kraftwerke:旧型新能源聚合发电厂的成功转型,研发虚拟电厂平台.15 3.2.2.Tesla:顺应需求侧响应,开发 VPP 智能平台 Autobidder 和家用储能电池 Powerwall,构成虚拟电厂基础布局.17 4.虚拟电厂行业处于市场建设期,主要玩家丰富.19 4.1.虚拟电厂需求侧旺盛,市场空间巨大.19 4.2.虚拟电厂主要玩家分三类,商业模式仍处探索阶段.20 5.投资建议.2
7、2 6.风险提示.22 TVcZjZlYdUnXnNWYnUsV7N9R7NsQpPsQnPeRqRqRkPpOsNbRpPvMwMoMnOuOsPoP 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 1.虚拟电厂:电网数字化转型优化进程加速虚拟电厂:电网数字化转型优化进程加速 1.1.虚拟电厂:资源再聚合的电网控制技术与商业模式虚拟电厂:资源再聚合的电网控制技术与商业模式 虚拟电厂是实现可调节资源再聚合的电网智能控制技术与商业模式。虚拟电厂是实现可调节资源再聚合的电网智能控制技术与商业模式。伴随着国内外虚拟电厂的发展,虚拟电厂的概念不断更新。“虚拟电厂”的
8、定义依次有:类似自治微网的网络;发电资源的组合与管理;基于技术的负荷侧资源的组合;分布式电源、可控负荷和储能系统的集群。上述定义都强调了虚拟电厂通过聚合源、网、荷、储各类资源,形成特殊发电厂参与电力系统运行。2018 年 3 月,国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)立项首批虚拟电厂国际标准,国网冀北电力有限公司牵头开展了虚拟电厂国际标准编制。随后,重新给出了虚拟电厂的标准定义:虚拟电厂是一种聚合电网调度中原本看不到、控制不了的负荷侧可调节资源,形成可调控、可交易单元,直接参与电网调度控制和电力市场交易的智能控制技术和商业模
9、式。图图 1 虚拟电厂聚合源、网、储虚拟电厂聚合源、网、储 资料来源:闪讯边缘云,国泰君安证券研究 虚拟电厂的“虚拟”在于其虚拟电厂的“虚拟”在于其内部资源在空间上内部资源在空间上的的分散分布而非集中分散分布而非集中 的物理实体的物理实体。虚拟电厂主要的能源是风、光等分布式、波动大的新能源,电源主要包括家庭型(DDG)与公用型(PDG)这两类分布式电源,这 一特性使虚拟电厂具备灵活性,提高能源利用率的同时,也对其管理层 面上对各类电源特性与实际环境的把握、综合提出了更高的要求。虚拟电厂在整体上协同一致实现了电网运行与电力市场交易等虚拟电厂在整体上协同一致实现了电网运行与电力市场交易等“电厂”“
10、电厂”的功能。的功能。虚拟电厂的目的在于聚合分布式新能源发电资产、通过灵活性 算法自动控制发电资产、调节电力生产和消耗之间的偏差、减少新能源 注入电网带来的冲击等,是传统电厂功能与效率的进一步优化。其中,算法是虚拟电厂的核心,通过多维度的时间序列和信息的输入,包括电 力交易中心价格预测、输电运营商的节点数据、天气预测数据、实时的 发电资产状态数据、历史数据等,输出最优的运营策略,完成对发电资 产的自动控制。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 2 虚拟电厂是基于传统电厂的优化虚拟电厂是基于传统电厂的优化 资料来源:闪讯边缘云,国泰君安证券研究
11、 1.2.邀约型、市场型、跨空间自主调度型逐步转变邀约型、市场型、跨空间自主调度型逐步转变 虚拟电厂的发展主要分为邀约型、市场型、跨空间自主调度型三个阶段。虚拟电厂的发展主要分为邀约型、市场型、跨空间自主调度型三个阶段。依据外围市场条件的不同、虚拟电厂自身资质的强弱与行业发展的规律,我们把虚拟电厂的发展分为三个阶段。1.0 邀约型阶段:邀约型阶段:第一阶段是邀约型阶段,指通过政府部门或电力调度机构发出邀约信号,由虚拟电厂聚合商组织资源(以可控负荷为主)进行响应,共同完成邀约、响应和激励流程,业务上称之为需求响应。2.0 市场型阶段:市场型阶段:第二阶段是市场化阶段,这是在电能量现货市场、辅助服
12、务市场和容量市场建成后,虚拟电厂聚合商以类似于实体电厂的模式,基于自身商业模式参与这些市场获得收益。在第二阶段,也会同时存在邀约型模式,其邀约发出的主体是系统运行机构。3.0跨空间自主可调度型阶段:跨空间自主可调度型阶段:第三阶段是跨空间自主调度型阶段,此时随着虚拟电厂聚合的资源种类越来越多,数量越来越大,空间越来越广,虚拟电厂已成长为“虚拟综合电力系统”,其中既包含可调负荷、储能和分布式能源等基础资源,也包含由这些基础资源进一步整合而成的微网、局域能源互联网等,可以灵活制定运行策略,或参与能够跨区域的电力市场交易获得利润分成,或参与电力辅助(如需求响应、二次调频等)获取补偿收益,并可使内部的
13、能效管理更具操作性,实现发用电方案的持续优化。表表 1:世界范围各阶段的典型虚拟电厂案例:世界范围各阶段的典型虚拟电厂案例 阶段阶段 邀约型阶段邀约型阶段 市场型阶段市场型阶段 跨空间自主可调度型阶段跨空间自主可调度型阶段 典型案例典型案例 我国各省试点的虚拟电厂以邀约型为主,其中以江苏、上海、广东等省市开展得较好,如电享科技深度参与到上海的需求响应工作等 我国的冀北电力交易中心开展的虚拟电厂试点;欧洲的 Next-Kraftwerke、Sonnen 和澳大利亚的AGL,北美的 Tesla 等主体的虚拟电厂项目 国际上有两个典型案例:一个是德国 Next Kraftwerke 公司;二是日本由
14、经济贸易产业省资助,关西电力公司、富士电机等 14 家公司联合实施的能量管理系统 资料来源:能源研究俱乐部,国泰君安证券研究 世界范围内欧洲、北美、澳大利亚等国家和地区均已开展了虚拟电厂世界范围内欧洲、北美、澳大利亚等国家和地区均已开展了虚拟电厂 工程实践。工程实践。欧洲、北美自 2005 年起开展虚拟电厂的研究实践,澳大利 亚于 2019 年 7 月启动虚拟电厂示范工程。欧洲虚拟电厂建设的主要目 标是提高分布式电源并网友好和智能互动性,以及打造持续稳定发展的 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 商业模式。北美虚拟电厂建设的主要目标是通过自动需求
15、响应和能效管 理,提高综合能源的利用效率。澳大利亚虚拟电厂建设的主要目标是降 低用电成本,为电网提供调频辅助服务。中国虚拟电厂的发展主要经历了能效电厂、紧急切负荷、基于经济补贴中国虚拟电厂的发展主要经历了能效电厂、紧急切负荷、基于经济补贴的需求侧管理、新型“虚拟电厂”的需求侧管理、新型“虚拟电厂”4 个阶段。个阶段。在第 1 阶段,通过对商业及民用建筑中制冷和照明设备、工业电机设备、家用器具等高耗能设备进行投资改造,提升这些设备的用电能效,并收取费用偿还贷款。在第2 阶段,通过毫秒级的快速精准稳定控制切负荷,解决紧急情况下电力平衡出现大缺口的问题,以保障大电网安全稳定运行。在第 3 阶段,通过
16、基于经济补贴、强制法律、营销宣传等手段的需求侧管理,调整用户用电模式,引导用户科学合理用电。在第 4 阶段,通过聚合可调节资源参与电网调控和市场运营,提升电力系统灵活调节能力。表表 2:中国虚拟电厂发展经历四个阶段:中国虚拟电厂发展经历四个阶段 阶段阶段 能效电厂能效电厂 紧急切负荷紧急切负荷 基于经济补贴的需求侧管理基于经济补贴的需求侧管理 新型“虚拟电厂”新型“虚拟电厂”主要实践主要实践 江苏省、广东省在2005 年、2009 年分别开展了能效电厂试点实践 江苏省在 2016 年建成了大规模源网荷友好互动系统,针对特高压直流闭锁导致的受端电网频率跌落问题,紧急切除相应数量负荷,保证电网频率
17、稳定 上海市、广东省在 2019 年、2022 年分别开展了虚拟电厂试点实践,针对电网尖峰负荷问题,通过短信等方式提前向用户发出邀约,引导用户开展需求侧管理,降低尖峰期电力负荷,并给予负荷相应的政策补贴 中国冀北地区在 2019 年开展了虚拟电厂试点实践,并于 2019 年 12 月 12日正式投入商业运营,山西省在 2022 年明确规定了虚拟电厂参与现货市场的运行技术和运营管理规范 缺陷缺陷 配套政策不健全、缺乏持续稳定支持资金、商业模式不完善等 该模式仅在电网紧急情况下使用,动作次数少、切负荷量固定且缺乏灵活的经济激励机制 多由政策补贴支持,社会成本很高,在经济欠发达地区难以推广 主要支撑
18、基于补贴的需求侧管理,未实现市场化以及与电力系统的连续闭环调度运行 资料来源:国网冀北电力有限公司,国泰君安证券研究 1.3.虚拟电厂构成形式不尽相同虚拟电厂构成形式不尽相同 虚拟电厂根据组成结构可分为:电源型、负荷型、储能型、混合型。虚拟电厂根据组成结构可分为:电源型、负荷型、储能型、混合型。电源型虚拟电厂具有能量出售能力,可以参与能量市场,并视实际情形参与辅助服务市场。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。储能型虚拟电厂可参与辅助服务市场,也可以部分时段通过放电来出售电能。混合型虚拟电厂则定位全能型选手。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请
19、务必阅读正文之后的免责条款部分 表表 3:虚拟电厂按主要组成成分与对应特征分类:虚拟电厂按主要组成成分与对应特征分类 类型类型 电源型电源型 负荷型负荷型 储能型储能型 主要成分主要成分 分布式电源分布式电源 可控负荷可控负荷 储能服务储能服务 特点特点 分布式电源指的是在用户现场或靠分布式电源指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组。近用电现场配置较小的发电机组。包括小型燃机、小型光伏和小型风电、水电、生物质、燃料电池等或者这些发电的组合。站在虚拟电厂站在虚拟电厂的角度,的角度,对分布式发电资源的界定在于调度关系,凡是调度关系不在现有公用系统的,或者可以从公用系统脱离的发电资源,都可
20、以纳入虚拟发电资源。从这个意义上说,所有自备电厂都是虚拟电厂潜在的所有自备电厂都是虚拟电厂潜在的资源。资源。可控负荷资源的重点领域主要包括可控负荷资源的重点领域主要包括工业、建筑和交通等。工业、建筑和交通等。其中工业分连续性工业和非连续性工业;建筑包括公共、商业和居民等,建筑领域中空调负荷最为重要;交通有岸电、公共交通和私家电动车等。可可控负荷资源在质和量两个方面都存控负荷资源在质和量两个方面都存在较大的差别。在较大的差别。在质的方面,可以从调节意愿、调节能力和调节及聚合成本性价比几个维度来评判。总的来说,非连续工业是意愿、能力、非连续工业是意愿、能力、可聚合性“三高”的首选优质资源,可聚合性
21、“三高”的首选优质资源,其次是电动交通和建筑空调。在量其次是电动交通和建筑空调。在量的方面,调节、聚合技术的发展和的方面,调节、聚合技术的发展和成本的下降都在不断提升可调负荷成本的下降都在不断提升可调负荷资源量。资源量。储能是电力能源行业中最具革命性的要素。储能技术经济性的快速提升,使电能突破了不可大规模经济储存的限制,也改变了行业控制优化机制。按照存储形式的区别,储按照存储形式的区别,储能设备大致可分为四类能设备大致可分为四类:一是机械储能,如抽水蓄能、飞轮储能等;二是化学储能,如铅酸电池、钠硫电池等;三是电磁储能,如超级电容、超导储能等;四是相变储能。资料来源:电力行业节能环保低碳服务平台
22、,国泰君安证券研究 虚拟电厂按控制结构可分为集中和分散控制。虚拟电厂按控制结构可分为集中和分散控制。集中控制结构,即分布式的发电、用电单元与虚拟电厂进行双向通讯,虚拟电厂掌握所有终端信息,并由其控制协调中心统一进行控制。其优势在于虚拟电厂可以简单地解决各个分布式单元的优化问题以满足市场需求;劣势在于需要进行双向通信,兼容性和拓展性受限,对控制协调中心信道宽度要求高。分散控制结构,即将虚拟电厂分为多个层次,存在多个层次的控制协调中心,每个协调控制中心处理下级的终端信息或控制协调中心信息,并将处理结果反馈至上一级的协控中心,形成一个多层次协调控制的分散控制结构的虚拟电厂。其优势在于能改善集中控制方
23、式信道堵塞和兼容性差的问题;劣势在于仍需要存在一个顶端的控制协调中心以确保系统的经济性和安全性。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 3 3:VPPVPP 的集中控制结构的集中控制结构 图图 4 4:VPPVPP 的分散控制结构的分散控制结构 资料来源:华北电力大学等、国泰君安证券研究 资料来源:华北电力大学等、国泰君安证券研究 2.多因素催化之下,虚拟电厂发展进入快车道多因素催化之下,虚拟电厂发展进入快车道 2.1.驱动政策频繁落地,行业前景不断拓宽驱动政策频繁落地,行业前景不断拓宽 十四五规划出台,奠定虚拟电厂发展基调。十四五规划出台,奠
24、定虚拟电厂发展基调。在风电、光伏等能源占比越来越高的趋势下,用于提升电网负荷弹性的虚拟电厂的重要性越来越突出。2022 年 1 月,国家发改委、国家能源局印发“十四五”现代能源体系规划,要求引导大工业负荷参与辅助服务市场,鼓励电解铝、铁合金、多晶硅等电价敏感型高载能负荷改善生产工艺和流程,发挥可中断负荷、可控负荷等功能。开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。规划提出,力争到 2025 年,电力需求侧响应能力达到最大负荷的 3%5%,其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的 5%左右。虚拟电厂入选科技创新示范
25、工程,助力电力领域改革。虚拟电厂入选科技创新示范工程,助力电力领域改革。虚拟电厂技术是新型电力系统技术的代表。十四五规划提出,要以源网荷储一体化项目、虚拟电厂等新模式新业态为依托,开展智能调度、能效管理、负荷智能调控等智慧能源系统技术示范,打造科技创新示范工程。虚拟电厂可服务于完善电力辅助服务市场机制的重点改革任务中,并被推动参与辅助服务、研究爬坡等交易品种、建立源网荷储一体化和多能互补项目协调运营和利益共享机制等任务。在机制不断完善、辅助服务市场不断健全的过程中,虚拟电厂行业将深度受益。各级鼓励政策频出,省级方案开始落地。各级鼓励政策频出,省级方案开始落地。事实上,除十四五规划以外,虚拟电厂
26、相关政策早已出现,政策层级从市级、省级到中央不一而足,且许多政策不仅仅是与虚拟电厂相关,更是以虚拟电厂为核心。以山西省为例,2022 年 6 月发布的虚拟电厂建设与运营管理实施方案以虚拟电厂为核心,明确了虚拟电厂的技术要求、运营管理方式、建设与入市流程等,并对并网运行与运营管理制定了规范;2022 年 10 月,政策 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 继续出台,山西省电力市场运营管理办法规定虚拟电厂在按照市场注册管理制度,在电力交易机构完成注册程序并取得准入资格后,即可获得进入山西省电力市场进行交易的资格和权限。虚拟电厂的概念、市场生态、流程规
27、范等不断明确,这将使虚拟电厂在规范化的基础上实现进一步发展。表表 4:各级政策不断颁发、落地,刺激虚拟电厂快速发展各级政策不断颁发、落地,刺激虚拟电厂快速发展 颁布时颁布时间间 政策名称政策名称 政策内容政策内容 2020.9 上海市经济信息化委 上海市经济信息化委关于同意进一步开展上海市电力需求响应和虚拟电厂工作的批复 以电力市场化改革为契机,充分发挥电能服务商、负荷集成商、售电公司等市场主体资源整合优势,积极开放需求侧资源进入电力市场,勇于探索虚拟电厂等商业模式,引导和激励电力用户挖掘调峰资源,参与系统调峰,加快形成占年度最大用电负荷3%左右的需求侧机动调峰能力,在节假日等用电低谷时段,探
28、索开展鼓励用户用电的需求响应。2021.6 广州市工业和信息化局 广州市虚拟电厂实施细则 将虚拟电厂作为全社会用电管理的重要手段,以“激励响应优先,有序用电保底”的原则,引导用户参与电网运行调节,实现削峰填谷,逐步形成约占我市统调最高负荷3%左右的响应能力,提高电网供电可靠性和运行效率。建设广州市虚拟电厂管理平台,引导用户建设企业用能管理系统,优化用电负荷,提高电能管理水平和利用效率。2021.10 国务院 2030 年前碳达峰行动方案 大力提升电力系统综合调节能力,加快灵活调节电源建设,引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节,建设坚强智能
29、电网,提升电网安全保障水平。积极发展“新能源+储能”、源网荷储一体化和多能互补,支持分布式新能源合理配置储能系统。2022.1 国家发改委、国家能源局 关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见 引导各地区根据实际情况,建立市场化的发电容量成本回收机制,探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式,保障电源固定成本回收和长期电力供应安全。鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设。2022.3 国家能源局、南方监管局 2022年南方区域电力市场监管工作要点 组织修订南方区域“两个细则”,推动储能、虚拟电厂等更多市场主体纳入“两个细则”考核补偿管理,研究增加转动惯量、爬坡等新的辅助服务品
30、种。组织调度机构制定新型储能、虚拟电厂等第三方主体并网调度运行规程、规范和标准。加强机组非计划停运监管,提高能源保供等特殊时期考核倍数,优化考核资金返还机制。2022.6 山西省能源局 虚拟电厂建设与运营管理实施方案 以市场机制为依托,以技术革新为动力,加快推进虚拟电厂建设,扩大需求侧(储能)响应规模,提升我省新能源消纳及需求响应能力,形成源荷储发展良性循环。调节容量初期不低于 20MW,且不低于最大用电负荷的 10%,后期视虚拟电厂发展情况滚动修正。2022.7 上海市政府 上海市数字经济发展“十四五”规划 发展“虚拟电厂”新业态,利用先进的计量、通信、控制等技术,对分布式异构能源进行聚合,
31、实现自动化远程调度、精准化智能分析和便捷化市场交易,推动构建“技术+产品+运营+生态”的“虚拟电厂”产业链条。加快构建以零碳能源为基础的区域性电能集中管理模式,建立城市级“虚拟电厂”和能源互联网中心。2022.10 山西省人民政府 山西省电力市场运营管理办法 发电企业、电力用户、售电公司、储能企业、虚拟电厂等应当按照市场注册管理制度,在电力交易机构完成注册程序并取得准入资格,获得进入山西省电力市场进行交易的资格和权限。数据来源:各政府网站,国泰君安证券研究 其他电力改革政策持续推进,对虚拟电厂形成长期利好。其他电力改革政策持续推进,对虚拟电厂形成长期利好。在直接利好虚拟电厂的政策之外,其他针对
32、电力行业的改革将对虚拟电厂行业形成间接利好。电价市场改革将提高虚拟电厂的盈利能力。在电价改革之下,行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 电力的商品属性逐步还原,价格更加反映真实的供求关系。我国电价显著低于国际平均水平,而虚拟电厂通过削峰填谷的电量价格进行分成,由此可以推断,在电价长期上行的过程中,虚拟电厂的盈利能力必将不断加强。更加成熟的能源现货市场将促进虚拟电厂成熟度提升。目前我国虚拟电厂主要处于邀约型阶段,参与电力现货交易比例仍然偏低,而更成熟的能源现货市场能有效刺激虚拟电厂从邀约型向市场型转变。在2019 年 8 月,发改委印发关于深化电力现
33、货市场建设试点工作的意见,此后电力现货市场建设加速推进,截至 2022 年 11 月 1 日,山西电力双边现货市场已运行一年半,南方电力现货市场已连续结算运行一周年,其他地区试点也在不断尝试。随着电力现货市场的不断成熟,虚拟电厂的成熟度将持续提升。图图 5 我国电价显著低于国际水平(单位:人民币我国电价显著低于国际水平(单位:人民币/千瓦时)千瓦时)数据来源:GlobalPetrolPrices,国泰君安证券研究 图图 6 山西电力现货市场发展迅速,是各地电力现货市场的代表山西电力现货市场发展迅速,是各地电力现货市场的代表 数据来源:北极星售电网,国泰君安证券研究 2.2.新能源发电量持续增长
34、,入网需求带动虚拟电厂热度新能源发电量持续增长,入网需求带动虚拟电厂热度 我国新能源发电量持续增长,分布式能源地位显现。我国新能源发电量持续增长,分布式能源地位显现。近十年来,我国风电、光电发电量迅速增长,其中风电年化增长率达 26.45%,远超总体发电量增长率。在双碳目标等一系列政策加持下,未来风光发电增速将持续提高。随着风光发电量占比不断扩大,虚拟电厂削峰平谷的功能越发显著。此外,随着分布式光伏发电、电动汽车充电桩、风光储一体化充换电站等场景不断增多,分布式电源在电力系统中的地位开始显现。相比传统风光能源,分布式能源单位发电量小、绝对数量大、总体电能可0.55 1.17 1.34 1.60
35、 2.34 3.23 0.63 0.93 1.26 1.20 1.82 2.33 0.000.501.001.502.002.503.003.50中国美国法国日本英国德国居民电价工业电价 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 观,而虚拟电厂是整合分布能源、与电网或负荷端集中交互、减少集群对电网冲击力度的关键环节。因此,虚拟电厂深度伴随新能源的发展与创新,其与新能源的深度利用密不可分。图图 7 近十年来,我国风电发电量高速增长近十年来,我国风电发电量高速增长 数据来源:国家统计局,国泰君安证券研究 虚拟电厂参与虚拟电厂参与源网荷储一体化源网荷储一体化
36、,提高系统稳定性与效益。,提高系统稳定性与效益。2021 年 2 月,国家发改委、国家能源局发布关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见,鼓励依托“云大物移智链”等技术,进一步加强源网荷储多向互动,通过虚拟电厂等一体化聚合模式,参与电力中长期、辅助服务、现货等市场交易,为系统提供调节支撑能力。之后相关政策陆续出台,如山西、浙江、广东等地都通过政策鼓励源网储核一体化发展,以一体化虚拟电厂模式参与电力系统平衡。在虚拟电厂与源网荷储进行深度整合与互动的基础上,系统的调节支撑能力得以强化,并能更好地与电力市场进行互动,从而提高综合效益。图图 8 虚拟电厂参与新能源消纳一体化,有效提高系统综合
37、效益虚拟电厂参与新能源消纳一体化,有效提高系统综合效益 数据来源:晶科科技 2.3.电力新基建加速,虚拟电厂从中多方面受益电力新基建加速,虚拟电厂从中多方面受益 电力系统数字新基建浪潮已起。电力系统数字新基建浪潮已起。数字新基建支撑经济社会发展的战略性、基础性、先导性,是行业与经济向更高层次发展的关键一步。电力行业的数字新基建,主要是通过 5G、大数据、物联网、工业互联网等新兴技术,促进新能源大规模开发利用,从而助力能源系统向清洁化、智能化41936.547002.749767.754204.157830.558021.361204.46591471509.274866.377620.2446
38、.2703.3959.814121599.81857.72370.72972.33659.74060.34664.70500025003000350040004500500000000400005000060000700008000090000电力可供量(亿千瓦小时)风电生产电力量(亿千瓦小时)CAGR=26.45%CAGR=6.35%行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 等方向转型升级。“十四五”能源领域科技创新规划在“新型电力系统及其支撑技术”重点任务方向布局共 12 项关键技术,聚焦适应大规模高比例
39、新能源友好并网的先进电网技术、储能技术两大领域,加快战略性、前瞻性电网核心技术攻关。作为创建新型电力系统的必要一环,电力新基建建设将在十四五期间加速推进。图图 9 电力行业数字新基建推动各环节融合发展电力行业数字新基建推动各环节融合发展 数据来源:电力“新基建”发展模式和路径研究 数字新基建覆盖多项新技术,虚拟电厂多方面获益数字新基建覆盖多项新技术,虚拟电厂多方面获益。在数字新基建建设下,能源大数据中心、人工智能、电力物联网等新兴科技陆续运用在电网、负荷等电力环节上,信息的聚合、传输、分析能力将获得爆发式增强,使得电力系统更加智能、数据更加精确,这将高度利于虚拟电厂等新业态的发展。虚拟电厂通过
40、新基建的智能化电力系统,能够更加精确地获得分布式能源、区域内能源等多层次的不同种类数据,从而通过大数据等方式回溯数据、预测未来需求变化,同时通过智能监测设备等新型电力设备,虚拟电厂能够对自身削峰填谷的能力的预测更加精准、响应更加迅速、检修更加高效,从而通过多种方式提升自身效益。2.4.供需错配日渐突出,虚拟电厂优势得以扩大供需错配日渐突出,虚拟电厂优势得以扩大 电力需求侧响应电力需求侧响应下,电力供需错配问题愈发明显。下,电力供需错配问题愈发明显。21世纪以来,我国电力供应从需求侧管理切换为需求侧响应,从计划用电到根据市场供需调节电力,因此电厂也承担起了调节电力负荷、保障电网稳定的职责。对于火
41、电厂占主导的传统电力系统而言,供应调节可以很方便地进行人工干预,而风光发电则波动性大,且很难干预。在双碳等政策的出台、煤 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 电建设积极性下滑、新型电力系统的构建等因素影响之下,风光发电的比例越来越高,电力供需错配的问题便越来越明显。此外,尖峰负荷也越来越突出。2016-2019 年,南方五省(区)尖峰负荷规模快速增长,3%尖峰负荷规模由 497 万千瓦上升至 615 万千瓦,5%尖峰负荷规模由 828万千瓦上升至 1025 万千瓦。尖峰负荷有着累计持续时间短、电力少、频次低、季节符合稳定等特点,适合以虚拟电厂这种
42、高度灵活的负荷调节系统。根据国家发改委、国家能源局以及各省市印发的“十四五”能源规划,各地区合理尖峰负荷控制比例适宜在 5%以内,由此测算“十四五”全国预计削减尖峰负荷 5000 万千瓦左右,这给虚拟电厂的大力发展提供了机会。图图 10 多省市尖峰负荷明显,削减目标为虚拟电厂提供机会多省市尖峰负荷明显,削减目标为虚拟电厂提供机会 数据来源:电力规划设计总院 用电量不断增长之下,未来电力供需不确定性加强。用电量不断增长之下,未来电力供需不确定性加强。近两年来,各省市发生过多起“缺电潮”,被迫通过错峰用电、错峰生产甚至暂停生产等方法来有限保障居民用电,这体现出我国用电供需问题开始凸显。根据中国电力
43、规划总院发布的未来三年电力供需形势分析报告,全社会用电量将保持 5%的中数增长,而在煤电建设积极性不足、新能源替代能力偏弱的情况下,未来电力供需的不确定性将会加强。未来两年,电力供需紧张地区将从 5 个增加至7 个、偏紧地区从 12个增长到最高 17个,供应保障压力维持在较高水平。图图 11 未来整体电力供需情况将会不断严峻未来整体电力供需情况将会不断严峻 数据来源:电力规划设计总院 虚拟电厂虚拟电厂调节供需能力突出,相比火电调节优势明显。调节供需能力突出,相比火电调节优势明显。相较于火电厂对电力供需的调节,虚拟电厂拥有多方面的优势。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读
44、正文之后的免责条款部分 虚拟电厂的响应能力更强,能快速满足调节需求。虚拟电厂的响应能力更强,能快速满足调节需求。传统煤电机组增减出力的响应时间较长,参与调峰受爬坡速率的限制:一般一台煤电机组从最小出力到额定出力需要 1 到 2 个小时。相比之下,虚拟电厂的调节效率非常高,其聚合的储能、可调节负荷等资源响应速度可达到分钟级甚至秒级,更能适应风光发电占比扩大的新型电力系统。虚拟电厂调节方式更灵活。虚拟电厂调节方式更灵活。火电厂调节供应的方式往往是往往是扩建电厂、调动备用电源、加强有序用电管理等,灵活性较差。而虚拟电厂能够通过智能化的用电侧调度,通过平滑用电侧负荷来保障用电稳定,避免因供需矛盾与火电
45、调节之间产生时间差而对居民、工业用电产生严重影响。虚拟电厂相比火电厂而言经济效益更加显著。虚拟电厂相比火电厂而言经济效益更加显著。传统火电厂如果要建设煤电机组来实现经营区域内电力削峰填谷,以满足 5%的峰值负荷需求即最大用电需求计算,需投入电厂及配套电网建设成本约 4000亿元,且目前火电厂扩建意愿并不高,并会带来环保问题;如果借助虚拟电厂来实现同样的功能,其建设、运营、激励等环节仅需投资 500 亿元至 600 亿元,成本远低于前者,同时能满足环保的需求。图图 12 虚拟电厂调节更灵活,能在多个时间尺度上进行调节虚拟电厂调节更灵活,能在多个时间尺度上进行调节 数据来源:电力系统灵活性提升:技
46、术路径、经济性与政策建议 3.深掘欧美模式发展与挑战,师夷长技以制夷深掘欧美模式发展与挑战,师夷长技以制夷 3.1.差异化能源结构背景下差异化能源结构背景下,市场与监管作用驱动发展市场与监管作用驱动发展 欧美欧美虚拟电厂虚拟电厂市场市场发展比中国早十年左右发展比中国早十年左右,已完全实现商业化,主要从,已完全实现商业化,主要从电力现货市场中获益。电力现货市场中获益。由于在能源结构和能源战略上的不同,它们的虚拟电厂的上游电力供应单位分布也存在着很大差异。CNBC 曾于 2012 年指出虚拟电厂北美模式与欧洲模式的区别,“由于美国的需求响应市场更加成熟,包括 EnerNOC 和 Constella
47、tion Energy 在内的北美虚拟电厂由需 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 求驱动;而欧洲虚拟电厂则由供给驱动,这是因为欧洲大陆拥有大规模风能和太阳能等间歇性电力资源”。欧盟能源联盟副主席 Maro efovi 曾于2015 年表露电网改革对欧洲能源独立的决定性意义,“截至目前,实现电网智能化能为我们减少 30%的供电容量”。虚拟电厂能为公用事业部门和聚合商带来效率更高、利润更高的商业模式。表表 5:典型典型 VPP 工程满足工程满足不同地区资源禀赋与电网实际需求不同地区资源禀赋与电网实际需求 地区地区 工程工程 聚合资源聚合资源 实现效
48、果实现效果 创新形式创新形式 欧盟欧盟 FENIX(20052009)光伏、风电、小水电、生物 质能电站、燃料电池、热 电联产 每年系统耗气量减少1%3%,电力行业单位千瓦负荷年均二氧化碳排放量减少了 7.5 kg 通过 FENIX box与本地系统接口,允许远程访问以进行监视和控制 欧盟欧盟 Next-Kraftwerke (2009)分布式光伏、风电、水电、生物质能、储能等 截至 2022 年 4 月,联网发电能力超 10 GW,其中超过60%来自太阳能发电,占据了德国 二次调频市场 10%的份额 通过智能控制平台 NEMOCS 对 13 000 多个工厂进行联网和控制,在不同电力交易中心
49、中进行交易 澳洲澳洲 AGL 能源公司 VPP(2016)主要为用户侧储能,未来 将包括屋顶光伏、电动汽车、工商业负荷等 涉及在南澳大利亚州的家庭和企业中安装的 1 000 个电池,提供 5 MW 的峰值容量;截至第 1 阶段结束,该项目拥有超过 300 kW 的储能能力 引入澳大利亚国家电力市场的 5 min 结算交易间隔内进行虚拟充电或放电 美国美国 Autogrid(2011)储能系统、CHP、分布式光 伏、电动汽车等 2021 年夏季,Autogrid VPP被调用了 1 800 次,当电网运行压力较大时能提供超过 5 000 MW 的容量和 37 GWh的电能 通过 Autogrid
50、 Flex平台,实现对数百万分布式能源资产的预测、优化和实时控制 数据来源:公司官网,国泰君安证券研究 从总体上看,欧洲虚拟电厂的电力供应主要从总体上看,欧洲虚拟电厂的电力供应主要来自来自分布式电源和储能设备分布式电源和储能设备,由供给驱动由供给驱动;而美国的虚拟电厂电力供应则主要;而美国的虚拟电厂电力供应则主要来自来自可控负荷可控负荷,由需求由需求驱动驱动。这两者的差别,也决定了它们的虚拟电厂在商业模式上的重大差异。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商提供服务。从产业链角度:欧洲的电力系统分为发电、输电、配电和售用电环节,而电网运营主体可以划分为输电网运营商和配电
51、网运营商。美国目前是世界上实施 VPP 需求响应项目最多、种类最齐全的国家,也是较早开展需求侧管理的国家之一。家庭虚拟电厂技术兴起,有助于整合更多的屋顶光伏和储能,同时扩大基于时间的费率试点。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。虚拟电厂近年在欧美发展迅速主要受益于市场与监管的虚拟电厂近年在欧美发展迅速主要受益于市场与监管的驱动因素。驱动因素。电力市场高度自由化,无论是电网、电厂,还是输电、配电、售电,这些电力相关业务都互相拆分。在欧洲,根据 德国能源经济法 第七条规定,所有客户超过 10 万家的能源公司必须依法将其电网运营业务从竞争性地
52、发电 或供电业务中剥离;规模较小的公司必须为发售电和输电业务分 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 别设立独立账户。德国电力市场的高度开放为新兴市场主体进入市场,并发展成为可持续运营且获利的新型商业模式提供了重要前提条件。其次,平衡基团确保平衡区内总发电量、总外购电量与用电量相匹配。目前很多虚拟电厂的运营商和平衡基团之间是合作关系,很多平衡基团的责任方也可以运营自己的虚拟电厂。图图 13 欧洲互联电网下设相应委员欧洲互联电网下设相应委员会会,规划发展,规划发展安全、高效并具经济性的欧洲输电系统安全、高效并具经济性的欧洲输电系统 数据来源:ENTS
53、O-E 官网,国泰君安证券研究 3.2.龙头企业探索挑战龙头企业探索挑战,打造多种商业模式产业链打造多种商业模式产业链 欧洲是目前世界上欧洲是目前世界上 VPP最集中的地区最集中的地区。许多示范工程已较为成熟,构建起了完备的商业模式与市场生态链。据 Guidehouse Insights 预测,2028 年欧洲 VPP 的市场年收入将超过 30 亿美元。由于欧洲各国分布式电源的渗透率较高,故而其所关注的重点为分布式电源的可靠并网,以及 VPP通过分布式能源在电力市场中的盈利模式。其主要针对实现分布式电源可靠并网和电力市场运营。据 guidehouse Insights 预测,到 2028 年,
54、市场收入预计每年将超过 30 亿美元。相较而言,美国的电力负荷用电需求较高相较而言,美国的电力负荷用电需求较高。在VPP的试点过程中主要侧重于用户侧柔性负荷的主动响应。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。今年 6 月,特斯拉宣布和美国加州最大的电网公司共同成立虚拟电厂。特斯拉宣称,要努力和用户合作打造出“世界上最大的分布式电池”。亚太地区发展较为成熟的 VPP 试点为澳大利亚的 VPP 示范工程,主要资源为用户侧储能。3.2.1.Next-Kraftwerke:旧型新能源聚合发电厂的成功转型,研发虚:旧型新能源聚合发电厂的成功转型,研
55、发虚拟电厂平台拟电厂平台 Next Kraftwerke 是德国一家大型的虚拟电厂运营商,同时也是欧洲电是德国一家大型的虚拟电厂运营商,同时也是欧洲电力交易市场认证的能源交易商,参与能源的现货市场交易。力交易市场认证的能源交易商,参与能源的现货市场交易。截至2018年,NextKraftwerke 管理了超过6 854个客户资产,包括生物质能发电装置、热电联产、水电站、灵活可控负荷、风能和太阳能光伏电站等,容量超5 987 MW。此外,Next-Kraftwerke 在七个欧洲 TSO(欧洲输电系统运营商)地区提供电力平衡服务,主要通过分布式能源的供电和可控负荷的 行业更新行业更新 请务必阅读
56、正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 输出来保障电网的稳定运行,保护电网不受与不稳定能源相关因素的影响。图图 14 各种可再生能源工厂各种可再生能源工厂组成组成分布式发电单分布式发电单元实现元实现网络网络 数据来源:公司官网 Next Kraftwerke 公司通过其高超的资源聚合能力和创新的商业模式,公司通过其高超的资源聚合能力和创新的商业模式,创造了惊人的发展速度和优异的经营业绩。创造了惊人的发展速度和优异的经营业绩。2009 年才成立的 Next Kraftwerke 公司目前员工总数 149 人,实现销售收入 3.82 亿欧元,人均 256 万欧元,交易电量 140
57、GWh。其主要盈利模式有 3 个。将风电、光伏等零或低边际成本的发电资源参与电力市场交易。利用每次 15 min,每天 96 次的电力市场价格波动,虚拟电厂调节 分布式电源的出力、需求响应,实现低谷用电、高峰售电,获取最大经 济利润。利用微燃机、生物质能发电等启动速度快、出力灵活的特点,参与 电网的辅助服务,获取收益。图图 15 Next Kraftwerke 逐渐发展成为欧洲最大的逐渐发展成为欧洲最大的 VPP 的运营商的运营商 数据来源:公司官网 盈利途径背后是盈利途径背后是强大的强大的资源聚合能力,不同的客户资源各有其特点资源聚合能力,不同的客户资源各有其特点。虚拟电厂通过市场、技术手段
58、并用,查缺补漏、优势互补,既包含“量”的整合,更具有“质”的提升,实现了分布式资源拥有方、虚拟电厂运 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 营方,甚至电网方的各方利益共赢。虚拟电厂可以实现多种发电资源的整合,扬长避短,能以较大的竞争优势参与电力市场,获取最大收益。此外,通过聚合资源,量变上升为质变,以聚合后资源参与电能量市场和辅助服务市场,在获取最大收益的同时为电网安全稳定运行贡献力量。图图 1 16 6:公司:公司管理负荷规模管理负荷规模保持持续增长(单位:保持持续增长(单位:负荷负荷规模规模)图图 1 17 7:公司:公司营业收入整体呈上升趋势
59、营业收入整体呈上升趋势(单位:(单位:亿欧元亿欧元)数据来源:公司官网 数据来源:公司官网 3.2.2.Tesla:顺应需求侧响应顺应需求侧响应,开发开发 VPP 智能平台智能平台 Autobidder 和和家家用储能电池用储能电池 Powerwall,构成虚拟电厂基础布局构成虚拟电厂基础布局 对于特斯拉身处的美国来说,需求响应市场更加成熟对于特斯拉身处的美国来说,需求响应市场更加成熟,能源业务潜力无能源业务潜力无限限。首先,美国基础设施薄弱的乡村地区非常需要“虚拟电厂”这一补电形式,其次太阳能已经是当前美国重要的能源来源,最后,新能源又与特斯拉的电车业务十分契合,在完成了 VPP 智能平台
60、Autobidder 和家用储能电池 Powerwall 的产品布局后,构建了虚拟电厂的基础。由特斯拉推出的虚拟电厂智能平台由特斯拉推出的虚拟电厂智能平台Autobidder是一个能源资产的实时是一个能源资产的实时交易和控制平台交易和控制平台。截至今年年初,Autobidder 已经管理着超过 1.2 千兆瓦时的储能。作为独立电力生产商、公用事业和资本合作伙伴,Autobidder 提供了自主将电池资产货币化的能力和基于价值的资产管理和投资组合优化,使所有者和运营商能够根据他们的业务目标和风险偏好实现收入最大化。图图 18 Autobidder 高度可靠和安全的云基础设施高度可靠和安全的云基础
61、设施实现实现实时市场运营实时市场运营 数据来源:公司官网 特斯拉推出的另一款产品特斯拉推出的另一款产品 Powerwall是一种可充电的家用电池系统是一种可充电的家用电池系统,在在 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 太阳能领域产生了巨大影响太阳能领域产生了巨大影响,推动家庭储能成为一种主流选择推动家庭储能成为一种主流选择。用户可以存储白天产生的能量,并在晚上等使用期为房屋供电。如果市区用电中断,Powerwall 会“立即将家庭电气系统与电网断开”,并为住宅供电。对于企业,特斯拉推出了其最新的电池储能系统 Megapack,该系统是为商业和公共
62、事业项目专门设计和制造的。据该公司称,Megapack 极大地降低了大型电池存储解决方案的复杂性,每个 Megapack 出厂时都已经组装完成,具有高达 3MWh 的存储容量。与传统的化石燃料发电厂相比,Megapack 还具有交流电接口,可帮助企业节省成本和时间。Powerwall 系统的存储容量为 14kWh,可用电量为 13.5kWh,带有内置的逆变器,可以在断电时安装太阳能电池板的备用设备。根据特斯拉网站的说法,Powerwall 的价格约从 69709 元人民币起,包括硬件和设备成本。图图 19 PowerWall 产品进行迭代升级产品进行迭代升级,具有全方面集成的能力,具有全方面集
63、成的能力 数据来源:公司官网 与太阳能电池板搭配使用的自供电与太阳能电池板搭配使用的自供电Powerwall,可以让用户减少对电网,可以让用户减少对电网的依赖。的依赖。特斯拉表示,太阳能电池板白天产生清洁能源,通常比用户居室会使用的能源更多。Powerwall 存储了多余的太阳能,太阳下山后,这些存储的能量就可以为用户的房屋供电,并且可以通过特斯拉的应用程序轻松地进行监控。Powerwall 与城市电网的融合:特斯拉家用储能设备 Powerwalls 将帮助稳定多伦多电网。多伦多部分地区的符合条件的房主将能够在停电期间获得可靠的备用电源,更好地管理用电高峰,并实时监测能源消耗。订阅价格是每月
64、29.99 美元,租期 10 年,外加一次性连接费 1500 美元。图图 2020:夜间夜间 Powerwall 随时为家庭供电随时为家庭供电 图图 2121:白天白天 Powerwall 储存太阳能储存太阳能 数据来源:公司官网 数据来源:公司官网 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 Powerwall 与能源巨头的合作:特斯拉与美国加州公共事业公司PG&E 合作在加州推出第一个官方虚拟电厂。报道称特斯拉已经邀请约 25000 名拥有 Powerwall 的 PG&E客户加入虚拟电厂共同完成这个项目。其中有超过 3000 名客户是在该计划推出的
65、前两周内表示有兴趣加入。加入计划后,每增加一千瓦时的电力,他们的Powerwall 就能获得 2 美元的收入。2022 年 8 月,加州的虚拟电厂项目成功启动了首次紧急响应演练,在活动中,共有 2342 位Powerwall 用户参与,共计输出了多达 16 兆瓦的电力。图图 2222:美国加州发布全域缺电警报美国加州发布全域缺电警报,特斯拉布局加州特斯拉布局加州 图图 2323:特斯拉与美国最大的电力能源企业之一特斯拉与美国最大的电力能源企业之一 PG&EPG&E 达成合作达成合作 数据来源:加州独立系统运营商社交媒体 数据来源:公司官网 4.虚拟电厂行业处于市场建设期,主要玩家丰富虚拟电厂行
66、业处于市场建设期,主要玩家丰富 4.1.虚拟电厂需求侧旺盛,市场空间巨大虚拟电厂需求侧旺盛,市场空间巨大 虚拟电厂市场需求侧对负荷调节能力需求旺盛。虚拟电厂市场需求侧对负荷调节能力需求旺盛。随着可再生能源大规模接入,电网“双高”、“双峰”特性明显,备用容量不足。极端情况下,2030 年电网备用容量缺口将达到 2 亿千瓦。预计“十四五”期间电网负荷最大日峰谷差率将达到 36%,“十五五”期间将达到 40%,电网调峰压力持续增加。电力系统时段性、灵活性调节能力不足现象进一步加剧,需要多措并举提升系统调节能力,保障供需平衡。截至 2021 年底,全国最大负荷约 12 亿千瓦,按照 2021 年规定的
67、 5%的可调节能力测算,可调负荷能力规模约为 6000 万千瓦,各省响应能力参差不齐,仍不足以应对未来的极端峰谷差异,备用容量缺口亟需弥补,高需求将虚拟电厂的建设推向风口。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 24 2021 年全国各省最大负荷规模庞大,响应能力仍不足年全国各省最大负荷规模庞大,响应能力仍不足 资料来源:虚拟电厂市场发展前景及实践思考 按最低调节能力测算,虚拟电厂未来拥有千亿市场空间。按最低调节能力测算,虚拟电厂未来拥有千亿市场空间。预计未来终端电气化将快速提升,用电量和最大负荷将呈现双极增长。据能源蓝皮书预计 2025 年全
68、社会用电量达 9.5 万亿千瓦时,权威人士预测 2030 年全社会用电量达 10 万亿千瓦时,而最大负荷将达到 15.7、17.7 亿千瓦,最大负荷增速高于用电量增速。从可调负荷需求看,按照在全国构建不少于最大负荷 5%的可调节负荷资源库,预计到 2025 年,需构建可调负荷资源库约 7850 万千瓦。到 2030 年底,由于可再生能源占比提高,需构建的可调负荷资源响应能力提高,按 6%计算届时资源库容量约为 10620万千瓦。考虑项目可行性,虚拟电厂可构建的可调资源潜力按照响应能力需求容量、投资成本按 1000 元/千瓦计算,预计 2025 年、2030 年,虚拟电厂投资规模分别至少约为 7
69、85 亿元、1062 亿元。表表 6:2025 年与年与 2030 年虚拟电厂投资规模预测达千亿年虚拟电厂投资规模预测达千亿 2 2025025 年年 2 2030030 年年 全社会用电量全社会用电量 9.5 万亿千瓦时 10 万亿千瓦时 最大负荷最大负荷 15.7 亿千瓦时 17.7 亿千瓦时 最低可调负荷要求最低可调负荷要求 5%6%可调负荷资源库容量可调负荷资源库容量 7850 万千瓦时 10620 万千瓦时 投资成本投资成本 1000 元/千瓦时 1000 元/千瓦时 虚拟电厂投资规模虚拟电厂投资规模 785 亿元 1062 亿元 资料来源:虚拟电厂市场发展前景及实践思考,国泰君安证
70、券研究 4.2.虚拟电厂主要玩家分三类,商业模式仍处探索阶段虚拟电厂主要玩家分三类,商业模式仍处探索阶段 虚拟电厂产业链由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成。虚拟电厂产业链由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成。上游基础资源主要包括可调负荷、分布式电源和储能设备。中游集中了虚拟电厂市场的主要玩家,其中资源聚合商主要依靠互联网、大数据等,整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息,增强虚拟电厂的统一协调控制能力,是虚拟电厂产业链的关键环节。产业链下游为电力需求方,由电网公司、售电公司和大用户构成。电网公司作为电网运营商,是电力市场的重要买方。售电公司包括独立售电公司、拥有配
71、网运营权 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 的售电公司和电网领域的售电公司。大用户主要指 B端可直接参与电力批发市场交易的工商业电力大用户,各省从用电量、电压等级、产业类别等方面设计各自的大用户标准。图图 25 中国虚拟电厂产业链布局完善中国虚拟电厂产业链布局完善 资料来源:36 氪研究院 在当下的虚拟电厂赛道,主要玩家有三类,即电网领域信息化板块企业,在当下的虚拟电厂赛道,主要玩家有三类,即电网领域信息化板块企业,智慧能源和智慧能源和 IT领域方案提供商,新能源、新型储能等领域企业。领域方案提供商,新能源、新型储能等领域企业。虚拟电厂作为资本
72、、资源和技术高度密集型行业,具有一定进入壁垒,但由于行业发展潜力巨大,吸引了众多领域企业入局,企业类型多样,但市场集中度不高,竞争较为激烈。一是电网领域信息化板块企业,依托在电力、通信领域经验技术和电网公司丰富的信息通信资源,具有开展虚拟电厂业务的先天优势,成为当前示范项目主力,如国网信通、国电南瑞、远光软件等。二是智慧能源和 IT 领域方案提供商,主要依托能源领域系统开发、控制计量、数字化转型等技术储备实现虚拟电厂系统优化,通过与能源领域企业合作实现资源整合与业务拓展,如恒实科技、华为、易事特、金智科技、科陆电子、东方电子等。三是新能源、新型储能等领域企业也开展虚拟电厂技术研发和布局,如天楹
73、股份、电享科技、国能日新等新能源科技企业与部分新能源车企。图图 26 虚拟电厂赛道玩家众多虚拟电厂赛道玩家众多 资料来源:36 氪研究院 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5.投资建议投资建议 看好看好电力电力信息化龙头厂商在信息化龙头厂商在虚拟电厂虚拟电厂建设建设浪潮浪潮中的中的深度深度受益。受益。推荐标的:远光软件、朗新科技;受益标的:国能日新、国网信通等。表表 7:推荐标的盈利预测推荐标的盈利预测 股票代码股票代码 股票名称股票名称 股价(元)股价(元)EPS(元)(元)PE 评级评级 2022/11/14 2022E 2023E 202
74、4E 2022E 2023E 2024E 002063.SZ 远光软件 7.61 0.29 0.39-26.24 19.51-增持 300682.SZ 朗新科技 25.40 1.01 1.30 1.80 25.15 19.54 14.11 增持 数据来源:Wind,国泰君安证券研究。6.风险提示风险提示 政策推进节奏不及预期。政策推进节奏不及预期。虚拟电厂的发展需要依赖政策的推动,若政策推进不及预期,可能导致行业发展缓慢。竞争加剧的风险。竞争加剧的风险。行业内玩家众多,存在竞争加剧的风险。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 本公司具有中国证监会核
75、准的证券投资咨询业务资格本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放,并仅为提供信息而发放,概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料,本公司对该等信息的准确
76、性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。在任何情况下,本报告中的信息或所表达的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利,不与投
77、资者分享投资收益,也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意,其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此,投资者应注意,在法律许可的情况下,本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下,本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险,投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素,亦不应认为本报告可以取代
78、自己的判断。在决定投资前,如有需要,投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并注明出处为“国泰君安证券研究”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构(以下简称“该机构”)发送本报告,则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议,本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告
79、所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明 评级评级 说明说明 1.1.投资建议的比较标准投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的 12 个月内的市场表现为比较标准,报告发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数涨跌幅为基准。股票投资评级股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15%以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于 5%15%之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于-5%5%减持 相对沪深 300 指数下跌 5%以上 2.2.投资建议的评级标准投资建议的评级标准 报告发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深300 指数的涨跌幅。行业投资评级行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究所国泰君安证券研究所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广场 20 层 深圳市福田区益田路 6009 号新世界商务中心 34 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话(021)38676666(0755)23976888(010)83939888 E-mail: