国信证券：虚拟电厂用户侧实现“源荷互动”，新型电力系统重要方向.pdf-solarbe文库

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请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 2023年08月01日新型电力系统专题研究之虚拟电厂用户侧实现“源荷互动”，新型电力系统重要方向行业研究 · 行业专题电力设备新能源 · 电网设备投资评级超配证券研究报告 | 证券分析师王蔚祺证券分析师王晓声010-88005313 010-88005231wangweiqi2guosen.com.cn wangxiaoshengguosen.com.cnS0980520080003 S0980523050002 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容投资建议p 功能定位打开用电侧调节空间，实现“源荷互动”1）虚拟电厂是聚合用电侧的分布式发电、储能和其他可控负荷的一种新型电力市场主体，将发电侧与用电侧关系从“源随荷动”变为“源荷互动”，当电力供给紧张时用户可主动减小用电负荷，当电力供给过剩时可主动增大用电负荷，使电力用户具备“源-荷”双重身份。2）虚拟电厂具有缓解电力供需矛盾、促进新能源消纳、服务用户开展多元化用能服务三大主要作用。3）从发展阶段看，虚拟电厂可分别邀约型、交易型和自主调动型三类，国外对于虚拟电厂的示范和推广较早，目前主要类型为交易型和自主调动型，国内对于虚拟电厂的示范始于2015年，目前以邀约型为主。4）虚拟电厂（VPP）、需求侧响应（DR）、微电网（Micro-Grid）关系辨析虚拟电厂是需求侧响应的延伸，需求侧响应是虚拟电厂的初级阶段；虚拟电厂是用户侧概念，无法孤岛运行，微电网同时具有电源和用户资源，可孤岛运行。p 商业模式参与各类电力交易获取持续收益1）虚拟电厂通过市场化的方式响应电网各类调节需求。从当前交易类型看，我国虚拟电厂可参与的交易类型包括调峰辅助服务、需求侧响应等；从远期看，可参与的交易类型还包括电力现货、中长期交易、调频/调压辅助服务、金融衍生品等。2）从我国虚拟电厂当期可参与的交易品种看，需求侧响应具有较高的单位价值量。3）2021年以来，各省均明确了需求侧响应的补贴政策，目前补贴方法均以电量或电力作为计量单位。以电量为计量单位的地区目前补贴强度约为2-5元/kWh。4）虚拟电厂运营商通过参与各类电力交易获取额外收益，虚拟电厂下属各类用电用户通过与其他用户聚合可以降低综合用能成本。p 市场空间2025年建设端有望超400亿元，2030年运营端有望超140亿元1）建设端需求包括硬件改造与软件系统平台两部分，硬件部分包括智能电表、采集终端、通信网关等，以及对分布式光伏、储能本体的投资；软件系统是虚拟电厂的“大脑”，负责系统控制策略的制定以及与调度、交易系统的信息交互。2）运营端收益模式包括参与各类电力市场交易，目前国内虚拟电厂收入来源以需求侧响应补贴为主，未来盈利模式将逐步多元化。3）按照500元/kW的改造成本、响应能力达到最大用电负荷的3-5测算，我们预计2025年虚拟电厂建设端市场空间将达到245-408亿元，运营端市场2030空间将达到85-142亿元（仅考虑需求侧响应单一模式）。p 产业链相关公司虚拟电厂产业链包括上游（可控负荷、分布式能源、储能）、中游（软硬件基础设施、运营）、下游（电网公司、售电公司等），投资机会集中在中游环节，相关上市公司可分为硬件类、软件平台类、建设与运营类。随着虚拟电厂行业需求迎来拐点，相关上市公司正在补足能力短板，未来有望形成一批兼备软硬件开发制造能力和运营能力的建设-运营一体化企业。相关上市公司安科瑞、炬华科技、海兴电力、林洋能源、威胜信息、国能日新、东方电子、朗新科技、恒实科技、国网信通、国电南瑞、南网科技、苏文电能、泽宇智能、南网能源、芯能科技。p 风险提示电力市场改革进度不及预期；新能源装机增速不及预期；各地虚拟电厂政策支持力度不及预期；经济增速、用电量增速不及预期；行业竞争加剧。 qRxOmOoOzQpNrQyRrRsNzRaQaOaQnPpPoMmPlOrRyQkPnNoM8OoPpQwMoMsNNZpMzQ 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容目录虚拟电厂总体介绍1 虚拟电厂市场分析25 虚拟电厂相关产业链3 虚拟电厂项目案例4 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容什么是虚拟电厂Ø 在传统的电力系统运行模式下，发电厂是电力的主要来源，发电功率具有一定的调节能力，接受电网统一调度；电力用户根据自己的用电需求调节用电行为，具有完全自主性，电网无法干预或改变用户的用电行为。Ø 新型电力系统的“源荷互动”虚拟电厂是在用户侧将可控负荷（例如楼宇空调、充电站、储能、分布式光伏、蓄冷、蓄热、燃气轮机、固定式燃料电池）等多种资源聚合在一起，统一接受电网调度并参与电力交易。Ø 电网通过经济补贴等手段主动改变虚拟电厂的用电行为，当电力供给紧张时可主动减小用电负荷，当电力供给过剩时可主动增大用电负荷，使电力用户具备“源-荷”双重身份。Ø 虚拟电厂源于1997年Shimon Awerbuch博士的著作虚拟公共设施新兴产业的描述、技术及竞争力。21世纪初，虚拟电厂兴起于德国、英国、西班牙、法国、丹麦等欧洲国家。Ø 与我国已经发展多年的智能微电网不同的是虚拟电厂虽然依托智能微电网的分布式发电、储能等电力资源，但是其主要目的是积极响应电网的市场化调度需求，而非自发自用余电上网。参与主体以聚合商为主，实现了市场交易参与主体与电力设施资产以及用户的主体分离；同时经济效益主要依靠服务费形式，而智能微电网的效益主要来自分布式能源发电和储能的峰谷套利。图1虚拟电厂典型构成资料来源中国电科院，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容虚拟电厂相关主体Ø 虚拟电厂市场主体分三大部分，服务购买方、市场运营方、服务提供方。Ø 服务购买方主要包括电网、新能源电站、提供辅助服务的电力交易主体（调峰电厂、旋转备用/热备用）等。市场运营方主要负责负责日常运营，向相关机构提供调用结果等信息。服务提供方以聚合商为主，他们通过先进的控制、通信等技术，通过对一定区域内的分布式电源、储能系统等的协调控制和优化运行，来实现需求侧响应并且收取相关服务费用。服务购买方电网电网供电尖峰阶段，利用尖峰电价资金池购买需增／需减服务对应需求响应的填谷／削峰业务来维持电网供需平衡。调峰电厂因故无法完成调峰目标时，购买需增服务以规避调峰辅助服务考核。新能源电站产生弃风弃光时，购买需增服务促进清洁能源消纳并获得相应补贴。旋转备用/热备用因故无法完成备用目标时，购买需减服务以规避的备用辅助服务考核。市场运营方电力调度机构与交易机构调度机构负责建设、维护市场技术支持系统，负责市场日常运营，向相关机构提供调用结果等信息。交易机构负责市场成员注册管理、竞价、出清、市场交易信息披露等交易流程管理，并提供电力市场交易结算依据及相关服务。服务提供方虚拟电厂虚拟电厂聚合多种分布式能源资源构成的特殊类型的发电厂，通过先进的控制、通信等技术，实现分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车等分布式单元的协调控制和优化运行。市场主体功能定位表1虚拟电厂相关市场主体资料来源李淑静等，虚拟电厂关键技术及参与电力市场模式设计研究，电测与仪表，2022，591233-40，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容促进节能降耗和碳减排虚拟电厂的发电能力主要依托安装分布式可再生能源，同时电动车充电设施也可作为重要的需求侧响应资源。政府通过价格政策提供适当的投资经济性，可促进绿电的发展，以及新能源车的基础设施建设和消费需求，还可促进建筑领域的节能降耗。提升电网稳定性节约电网投资与其他储能形式类似，通过虚拟电厂满足对最大负荷3-5响应能力，可有效的提升电网在用电高峰时间的调度资源，减少电网在输变电设施的冗余投资，也可以促进新能源的发展。推进电力市场化虚拟电厂相当于在配网侧延伸建立了电力现货市场，电力用户以及其交易代理机构，通过市场化的报价，动态响应调度机构的实时需求，是实现全面电力现货市场的必要环节。发展虚拟电厂的意义与政策 “十四五”现代能源体系规划对虚拟电厂的相关内容2022年3月国家发展改革委、国家能源局印发“十四五”现代能源体系规划，其中提到加快推动能源绿色低碳转型，推动电力系统向适应大规模高比例新能源方向演进。大力提升电力负荷弹性加强电力需求侧响应能力建设，整合分散需求响应资源，引导用户优化储用电模式，高比例释放居民、一般工商业用电负荷的弹性。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。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。图2发展虚拟电厂的意义资料来源国家发改委，国家能源局，国家电网，国信证券经济研究所整理图3虚拟电厂主要政策资料来源国家发改委，国家能源局，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容运营端虚拟电厂收益相关政策Ø 2021年以来，各省均明确了需求侧响应的补贴政策，目前补贴方法均以电量或负荷作为计量单位。以电量为计量单位的地区目前补贴强度约为2-5元/kWh，以电力为计量单位的地区目前补贴强度约为1-20元/kW/次。根据实际运行情况，预计中远期响应频次有望达到至少1次/日。Ø 目前国内虚拟电厂运营的收入来源主要以需求侧响应补偿为主，根据国家能源局印发电力现货市场基础规则（征求意见稿），鼓励负荷聚合商、虚拟电厂等新兴市场主体参与交易，虚拟电厂盈利方式有望逐步多元化。 2-5元 /kWh电量计价负荷容量计价1-20元/kW/次添加标题添加标题添加标题题添加标题啊啊广西 2021.12 山东 2022.6广东 2022.4湖北 2021.6 重庆2022.4 四川 2023.4 添加标题啊啊海南 2023.6云南 2023.4图5各地虚拟电厂试点时间资料来源各地区发改委，国信证券经济研究所整理图4需求侧响应补贴标准资料来源各地区发改委，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容表2我国多省市需求侧响应政策资料来源各省市发改委、北极星电力网，国信证券经济研究所整理运营端虚拟电厂收益相关政策省份时间文件名称主要内容湖北 2021年6月湖北省电力需求响应实施方案（试行）日前响应每天不多于2次，每次持续时间不低于1小时，每日累计时间不超过4小时。响应补贴标准最高为20元/千瓦。日内响应每天不多于2次，每次持续时间不低1小时，每日累计时间不超过4小时。响应补贴标准最高为25元/千瓦。广西 2021年12月广西电力市场化需求响应实施方案（试行）暂定响应价格上限为2.5元/千瓦时（注少用1度电最多可获得2.5元补偿），电力用户月度分摊需求响应市场损益上限为0.01元/千瓦时（注月度分摊电费上限为0.01元/千瓦时。重庆 2022年4月 2022年重庆电网需求响应实施方案（试行）削峰响应工业用户为10元/千瓦/次，商业、移动通信基站、用户侧备用电源、数据中心、电动汽车充换电站、冻库等用户为15元/千瓦/次；填谷响应1元/千瓦/次。广东 2022年4月广东省市场化需求响应实施细则（试行）日前邀约申报价格上限为3.5元/kWh，虚拟电厂申报可响应容量下限0.3MW；可中断负荷申报价格上限为5元/kWh，虚拟电厂申报可响应容量下限0.3MW。山东 2022年6月 2022年全省电力可中断负荷需求响应工作方案紧急型需求响应容量补偿第一档不超过2元/千瓦·月，第二档不超过3元/千瓦·月，第三档不超过4元/千瓦·月。电能量补偿根据实际响应量和现货市场价格确定。经济性需求响应无容量补偿，电能量补偿根据实际响应量和现货市场价格确定。四川 2023年4月关于四川电网试行需求侧市场化响应电价政策有关事项的通知需求侧市场化响应以每小时可响应容量为交易标的，需求响应价格的上下限暂定为3元/千瓦时和0元/千瓦时，后期可视市场运行情况调整。云南 2023年4月 2023年云南省电力需求响应方案实时响应补贴全年统一2.5元/千瓦时，每天不多于3次，每次不超过3小时。削峰类0-5元/千瓦时、填谷类0-1元/千瓦时。海南 2023年6月海南省2023年电力需求响应实施方案（试行）在日前邀约模式下，市场主体通过“报量报价”方式，竞价参与市场出清，依据出清结果执行响应并获得相应补偿，补偿标准为每度电0.3元。在日内紧急响应模式下，市场主体只需要“报量”并执行响应，即可获得固定补偿每度电0.3元。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容运营虚拟电厂的盈利来源电力设施的容量电价/补贴虚拟电厂所投资的储能、充电桩可根据安装容量获得容量电价（或补贴）。例如按照直流或者交流充电桩并网容量（kW一次性补贴。分布式发电的电价收益虚拟电厂所安装的分布式发电系统，可通过自发自用和余量上网来获得电费收益。例如，分布式光伏上网电量0.3元/kWh；其他分布式发电可作为自发自用，电量价格参考当地电力售价。谢响应调度获得服务费虚拟电厂通过需求侧响应为市场提供各种辅助服务获得服务费用，未来甚至可直接参与电力交易。广东省市场化需求响应补贴日前邀约，价格上限3.5元/kWh，周内中标时段，价格上限5元/kWh。图6虚拟电厂盈利来源资料来源南方电网、中国电科院，图片来自阳光电源、盛弘股份官网，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容海外虚拟电厂发展历程 2000 2005 2010 2013 2016 2017 2021 2022德国、荷兰、西班牙等五国启动全球首个虚拟电厂项目VFCPP美国颁发能源政策法案，大力支持对需求响应的建设。美国颁发需求响应国家行动计划。将需求响应上升到国家层面。虚拟电厂开始在欧洲大规模商业化应用。Next Kraftwerke建设VPP。纽约州Con Edison公司开始启动CEVPP计划，首次探索虚拟电厂。美国Green Mountain Power公司搭建虚拟平台，接入2000余个家庭用户。美国Tesla与PEG在加州推出了虚拟电厂测试。截至2022年年底，德国虚拟电厂运营商Kraftwerke公司共运营超过1.53万个分散式能源单位，管理容量达12294MW。英国等8国启动FENIX项目，首个适合欧洲电力系统的虚拟电厂模型。以德国，波兰为首的国家启动WEB2ENERGY项目。截至2020年，北美地区1000MW虚拟电厂，主要在美国。目前美国已在14个联邦州建成20个试点项目。图7海外虚拟电厂建设进展资料来源中国电科院，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容国内外虚拟电厂实践对比分析地点时间工程主要场景主要响应资源特点江苏 2016年至今 ”大规模源网荷友好互动系统“、大规模源网荷示范工程需求响应、新能源消纳等可中断/可调节负荷源-网-荷控制系统、国内规模最大浙江 2020年至今丽水虚拟电厂、宁海虚拟电厂试点项目、宁波离网光储系统式虚拟电厂等需求响应、削峰填谷等储能设施、充电桩、居民、楼宇等国内单次响应体量最大上海 2017年至今城区（黄浦）商业建筑需求侧管理示范项目、虚拟电厂运营项目试点等商业楼宇能源管理、削峰填谷等工商业负荷、储能等以商业楼宇为主的虚拟电厂体系冀北 2019年至今冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程等新能源消纳、广域需求响应等光伏、电采暖等多主体参与深圳 2022年至今深圳虚拟电厂管理中心需求响应、削峰填谷等分布式储能、充电站等接入负荷类型最全、直控资源最多、应用场景最全 Ø 国外虚拟电厂示范工程起步于2005年前后，已积累大量运营数据和运行经验，目前已进入成熟运行阶段。国内虚拟电厂自2016年开始陆续启动示范，江苏、浙江、广东、冀北等地均开展了较长时间示范测试。Ø 与国外虚拟电厂实践相比，国内示范以负荷侧资源调节为主，聚合类型仍较少；市场机制仍处于探索阶段，电力现货机制尚待完善；商业模式仍处于前期探索阶段，收益模式以低频次的邀约式需求侧响应为主。我们认为，2023-2024年是国内虚拟电厂商业模式探索的关键时期，相关示范项目的运行数据积累将为虚拟电厂的长期发展奠定宝贵基础。表3各省市虚拟电厂试点情况资料来源各省区市电网公司，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容虚拟电厂的建设单位成本分析Ø 虚拟电厂聚合工商业、居民客户等用户侧资源参与调度响应，可以提升系统灵活调节能力，减小电力平衡压力。在电网用电高峰或低谷时段，虚拟电厂根据邀约指令或辅助服务市场交易计划安排，调用可调节负荷、储能、分布式能源等。Ø 综合来看，不同配置形式的虚拟电厂建设成本各异，以分布式电源为主的，单位容量投资成本在1500-2500元/kW左右，以独立储能系统为主的，单位kWh的投资成本在1000元以上，以充电站为主的，单位kW建设成本在2000元以上；而单纯以可控负荷响应需求的，城市建筑类投资相对较小。分布式光伏1500-2000元/kW光伏电站2000-2500元/kW 可控负荷与通信可控负荷包括蓄冷、蓄热、空调、电热泵、造雪等，成本各异，但整体来看相对其他电力设施投资较小。锂电池储能系统1300-1500元/kWh充电桩设施2500-3500元/kW图8虚拟电厂不同主体动态响应特征资料来源王宣元等，虚拟电厂参与电网调控与市场运营的发展与实践，电力系统自动化，2022，4618158-168，国信证券经济研究所整理图9虚拟电厂不同硬件建设成本资料来源Solarzoom、鑫椤锂电、盛弘股份，国信证券经济研究所整理并估算请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容电力响应需求的相关政策梳理发布时间文件名称虚拟电厂相关描述2021.5 南方电网公司建设新型电力系统行动方案（2021-2030年）白皮书南方电网公司预测，“十四五”和“十五五”全社会最大负荷年均增长率不低于6.5、3.5。南方电网正在制定适应抽水蓄能、新型储能、虚拟电厂等新兴市场主体参与的交易机制，激励各类电力市场主体挖掘调峰、填谷资源，引导非生产性空调负荷、工业负荷、充电设施、用户侧储能等柔性负荷主动参与需求响应。到2030年，南方电网将实现全网削减5以上的尖峰负荷。 2021.7 国家电网公司构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案2021-2030年扩大可调节负荷资源库。推动各省出台需求响应支持政策和市场机制，通过市场机制合理分配成本和收益。配合政府编制有序用电方案，达到最大负荷20以上且覆盖最大电力缺口。到2025年、2030年，可调节负荷容量分别达到5900万、7000万千瓦。2022.3 国家发改委、能源局印发“十四五”现代能源体系规划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。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。2023.5 电力需求侧管理办法（征求意见稿）、电力负荷管理办法（征求意见稿）支持可调节负荷、新型储能、分布式电源、电动汽车、空调负荷等需求侧资源，以负荷聚合商或虚拟电厂等形式参与需求响应，支持地方电网、增量配电网、微电网开展需求响应。到2025年，各省需求响应能力达到最大用电负荷的3％-5％，其中年度最大用电负荷峰谷差率超过40％的省份达到5％或以上。 2023.6 新型电力系统发展蓝皮书新能源跨领域融合、负荷聚合服务、综合能源服务等贴近终端用户的新业态新模式不断涌现，分散化需求响应资源进一步整合，用户侧灵活调节和响应能力提升至5以上，促进新能源就近就地开发利用和高效消纳。表4关于响应能力的相关政策资料来源国家能源局，国家电网，南方电网，国信证券经济研究所整理并估算请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容通信软硬件基础设施建设与后服务Ø 虚拟电厂通信网络架构是以现有的电力通信网络资源为基础，融合原有的需求响应、负荷管理等业务系统，高频采集台区数据、分布式电源和电动汽车充电站监控等多源、多种类的数据。Ø 虚拟电厂建设包括硬件改造与软件系统平台两部分，其中硬件部分主要用于对空调、充电桩、储能、分布式光伏等主要设备的通讯协议和采集端口改造，具体包括智能电表、采集终端、负荷控制终端、通信网关、交换机等，在虚拟电厂中扮演“神经末梢”的作用，负责信息的收集、传递、处理、计算等功能；软件系统是虚拟电厂的“大脑”，负责系统控制策略的制定以及与调度、交易系统的信息交互。智能电表智能控制终端通信网关图10虚拟电厂通信网络结构资料来源汪莞乔等，虚拟电厂通信网络架构及关键技术研究展望，电力系统自动化，2022，461815-25，国信证券经济研究所整理图11虚拟电厂主要底层硬件资料来源南方电网公司，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容目录虚拟电厂总体介绍1 虚拟电厂市场分析25 虚拟电厂相关产业链3 虚拟电厂项目案例4 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图12虚拟电厂全产业链资料来源36氪，国信证券经济研究所整理虚拟电厂产业链Ø 虚拟电厂的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。Ø 虚拟电厂投资机会主要出现在上游和中游，上游中分布式电源和储能是用户侧发挥调节能力的基础设施，中游的系统平台与服务供应商和运营商是保证电厂长期稳定运行、获得持续收益的关键。上游基础资源可控负荷工业商业和公共建筑可控负荷充电桩/蓄热/蓄冷/电热泵/空调分布式能源光伏风电燃气发电氢燃料电池储能氢能电化学储能飞轮储能液流储能中游系统平台下游电力需求方电网公司售电公司大用户独立售电公司拥有配网运营权的售电公司电网领域的售电公司工业企业商业用户大型发电企业蒙西电网、增量配电网请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容虚拟电厂市场空间测算（资本开支）Ø 根据中电联和中商情报网预测，到2025年我国用电最大负荷将达到16.3亿千瓦，到2030年最大负荷将达到18.9亿千瓦。Ø 建设端根据相关文献和已有示范项目情况，考虑大规模应用后的降本，按照500元/kW建设成本（包含软硬件、含储能不含分布式光伏）、响应能力达到最大用电负荷3-5估计，2025年虚拟电厂改造市场空间将达到245-408亿元。Ø 我们认为三类企业可能深度参与虚拟电厂的建设，并成为聚合商。首先是从事综合能源建设和服务的企业，其次是传统的分布式可再生能源运营商，第三类是电力软件企业。假设参考值2025年最大负荷 16.3亿千瓦2030年最大负荷 18.9亿千瓦需求侧响应能力 3-5建设成本 500元/kW2025年市场空间 245-408亿元2030年市场空间 284-473亿元综合能源企业从虚拟电厂的建设能力来看，从事综合能源建设的软硬一体交付能力的企业，可从解决方案和运营两个方面参与市场。分布式运营商电力软件企业从虚拟电厂的资源获取来看，分布式光伏、独立储能电站、充电桩运营为核心资源，未来相关专业化运营商在虚拟电厂市场拥有较强竞争力。从虚拟电厂的技术要求来看，对电力调度、新能源功率预测、电力交易等具备软件技术实力的企业，能够有效为虚拟电厂运营业务赋能，提升投资效益。表5虚拟电厂建设端累计市场空间估算（亿元）资料来源中电联，国家电网，国信证券经济研究所预测整理图13虚拟电厂聚合商参与企业类型资料来源中电联，国信证券经济研究所预测整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容运营端通过参与各类电力交易获得持续收益Ø 以分布式电源、可调负荷或储能为主的虚拟电厂，可以通过市场化的方式响应系统运行中的各类调节需求。从当前交易类型看，我国虚拟电厂可参与的交易类型包括调峰辅助服务、需求侧响应等；从远期看，可参与的交易类型还包括电力现货、中长期交易、调频/调压辅助服务、金融衍生品等。从我国虚拟电厂当期可参与的交易品种看，需求侧响应具有较高的单位价值量。Ø 虚拟电厂运营商通过参与各类电力交易获取额外收益，而对于虚拟电厂下属各类用电用户通过与其他用户聚合可以降低综合用能成本。表6虚拟电厂参与电力市场交易品种资料来源李淑静等，虚拟电厂关键技术及参与电力市场模式设计研究，电测与仪表，2022，591233-40，国信证券经济研究所整理时期市场交易品种虚拟电厂参与优势当期品种峰谷电价 0.7-1元/kWh 具有较强的调节能力，可发挥虚拟电厂中的源、荷、储等各类单元特性，以市场化手段适应不同的系统需求。调峰辅助服务 0.1-0.2元/kWh需求侧响应 2-5元/kWh备用替代调峰 - 远期品种中长期双边、集中交易参考市场化电价与其他市场主体相比除具有调节能力外，还具有互补、消除波动性、协调优化等优势合同转让交易 - 与传统火电企业相比具有边际成本优势，与新能源发电企业相比具有调节和预测优势现货交易参考市场化电价具有较强的调节能力，最大程度优化交易和执行空间调频、调压等辅助服务 - 可协调发挥多种参与单元的快速响应优势绿证交易、金融交易、基于区块链的交易等 - 利用调节和更好的预测能力获取市场优势，利用区块链去中心化，智能合同等开展市场化交易图14虚拟电厂电力交易体系资料来源王宣元等，泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术，电网技术，2019，43093175-3183，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容虚拟电厂市场空间测算（运营收益）自投分布式光伏峰谷套利5-9自发自用余量上网5-9 N.A.自投储能 LOREM自投充电站收益在原业务基础上增加5-20收益在原业务基础上增加5-10 单次度电响应收费2-5元/kWh N.A.自有负荷单次度电响应收费2-5元/kWh基础业务全投资IRR虚拟电厂响应收益 Ø 虚拟电厂的运营收益可以分为两种情况一、投资建设运营（重资产）；二、聚合商（轻资产）。Ø 投资建设运营虚拟电厂的核心负荷来自分布式电源和储能，因此可根据所在地区投资分布式电源或者储能的经济性指标来测算。Ø 聚合商是轻资产运营模式，通过与存量的分布式电力、储能、电动车充电站或者其他可控负荷签署协议，将对方的负荷资源纳入统一的软件平台进行调度和结算。其经济性取决于双方商务协商的结果。Ø 企业自主投资的分布式光伏、工商业储能和充电桩，如果加入虚拟电厂后，可以在原来峰谷套利模式和可再生能源发电的收益的基础上，额外获得响应尖峰负荷的收益，同时将这部分收益与虚拟电厂的运营方进行分享。虚拟电厂聚合商在增量收益上，与投资商协商利益分享机制图15虚拟电厂运营端收益模式资料来源分时电价政策数据来自河南发改委，国信证券经济研究所整理与测算请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容虚拟电厂市场空间测算（运营端）Ø 根据运营端仅考虑负荷侧响应，度电补贴按照3元/kWh考虑，95以上尖峰负荷时长按照50h估计，则2030年负荷侧响应补贴市场空间将达到142亿元。实际上，远期运营端通过参与辅助服务、容量服务、现货交易等方式收益预计高于上述估算值。假设参考值2025年最大负荷 16.3亿千瓦 2030年最大负荷 18.9亿千瓦需求侧响应能力 3-5年度尖峰负荷时长 50h补贴标准 3元/kWh2030年市场空间 85-142亿元010203040506070 安徽河北湖南江西湖北冀北北京江苏河南山东天津山西福建上海浙江图162021年我国部分地区95以上尖峰负荷持续时间资料来源中国电科院，国信证券经济研究所整理表7虚拟电厂市场空间运营端资料来源中电联，国家电网，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容目录虚拟电厂总体介绍1 虚拟电厂市场分析25 虚拟电厂相关产业链3 虚拟电厂项目案例4 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容相关上市公司全览Ø 虚拟电厂相关上市公司根据涉及的主要业务环节可分为硬件与基础设施、软件平台、建设及运营三大类。硬件及基础设施类公司负责智能电表、智能用电信息采集终端、智能网关、传感器等各类一次设备的生产销售；软件平台类公司负责虚拟电厂系统平台建设，在软件开发方面具有较强实力；建设与运营类公司负责虚拟电厂项目EPC和后端运营，主要扮演运营商的角色。Ø 随着虚拟电厂行业需求迎来拐点，相关上市公司正在补足能力短板，未来有望形成一批兼备软硬件开发制造能力和运营能力的建设-运营一体化企业。表8虚拟电厂产业链相关上市公司整理资料来源各公司公告，国信证券经济研究所整理所属环节上市公司名称虚拟电厂相关业务概况硬件与基础设施类安科瑞能效管理产品及系统、企业微电网、电量传感器炬华科技智能电表、采集终端、传感器海兴电力智能电表、智能用电终端、智能网关、一二次融合成套设备、智能配电终端等林洋能源智能电表、用电信息采集系统威胜信息智能电表、感知技术、通信技术软件平台类国能日新虚拟电厂智慧运营管理系统、虚拟电厂运营业务东方电子建成全国首个区域级虚拟电厂平台朗新科技构建自有的能源互联网平台、开展能源需求侧的服务和运营恒实科技目前正在构建虚拟电厂交易运营平台、公司南方总部未来将聚焦于深圳区域的虚拟电厂业务发展国网信通打造“源网荷储充”一体化运营平台国电南瑞首套省级虚拟电厂运营管控系统南网科技公司推出的“源网荷储智慧联动平台”应用于省级调度侧虚拟电厂平台、园区级虚拟电厂项目等场景。建设与运营类苏文电能 EPCO一站式供用电服务商泽宇智能电力咨询设计、系统集成、工程施工及运维的一站式智能电网综合服务商南网能源为客户能源使用提供诊断、设计、改造、综合能源项目投资及运营维护等一站式综合节能服务芯能科技公司在2021年建成“网荷光储充智能微网”小型分布式虚拟电厂请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容安科瑞微电网系统解决方案龙头，深耕用户侧多年有望迎来收获Ø 公司主要从事于中低压企业微电网能效管理所需的设备和系统的研发、生产、销售及服务，是一家硬件生产与软件开发相结合的高新技术企业与软件企业。公司产品包括企业微电网能效管理系统及产品和电量传感器等，从电量传感器、电力测控与保护装置到边缘计算网关、云平台，形成了“云-边-端”完整的产品生态体系。Ø 2022年，公司推出AcrelEMS能效管理平台（EMS2.0）实现产品平台化，打破信息孤岛、实现互联互通；EMS3.0在EMS2.0平台的基础上并入光储充平台，真正实现源网荷储充一体化柔性控制。目前，EMS 3.0平台已完成产品研发架构，功能正在逐步完善。Ø 2022年公司企业微电网相关产品和系统收入达到9.00亿元，占公司营收占比达到88.4，公司综合销售毛利率达到46.2。图17公司EMS能效管理系统平台结构资料来源公司官网，国信证券经济研究所整理图18公司历年营业收入结构（单位百万元）资料来源Wind，国信证券经济研究所整理 312 419 45890 110 228 293 29779 167 9918 40 4551 56 74 88 106306 42010 14 7 10 1302004006008001,0001,200 2018 2019 2020 2021 2022 电力监控及变电站综合检测系统能效管理产品及系统消防及用电安全产品企业微电网-其他电量传感器用户端智能电力仪表其他请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容东方电子南网区域调度系统龙头，建成全国首个区域级虚拟电厂Ø 公司于20世纪80年代初进入电力自动化领域，不断推动信息技术在行业的应用。历经数十年发展，公司及旗下子公司的产品体系已覆盖智能电网“发、输、变、配、用”电全环节，培育出调度自动化、变电站智能辅助监控系统、配电自动化、虚拟电厂、综合能源等产品和解决方案，在电力行业“源-网-荷-储”等环节形成完整的产业链布局。Ø 公司已完成国内规模最大的南方电网虚拟电厂建设和上线市场化运营，是全国首个区域级虚拟电厂；参与国网湖北综合能源公司虚拟电厂建设，并完成虚拟电厂业务的区块链能力引擎研发和应用。公司“粤能投”虚拟电厂管理平台项目被授予中国电力技术市场2022年综合智慧能源优秀示范项目奖牌。图19公司主要业务及产品资料来源公司公告，国信证券经济研究所整理图20公司历年营业收入结构（单位百万元）资料来源Wind，国信证券经济研究所整理 1,223 1,405 1,7881,037 1,210 1,383500 649 794171 141 165488 314 35605001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,000 2019 2020 2021 电网自动化电能信息管理系统及终端信息管理及电费计量系统能源管理系统其他业务请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容国能日新新能源功率预测龙头，依托技术优势快速布局虚拟电厂Ø 公司是服务于新能源行业的软件和信息技术服务提供商，主要面向电力市场主体提供新能源信息化产品及相关服务，产品主要以新能源发电功率预测产品为核心，以新能源并网智能控制系统、电网新能源管理系统为辅助，以电力交易、智慧储能、虚拟电厂相关创新产品为延伸和拓展。公司的产品和服务已实现覆盖新能源电力管理“源、网、荷、储”的各个环节，实现客户对新能源电力“可看见、可预测、可调控”的管理要求。Ø 公司目前在虚拟电厂业务方面主要以虚拟电厂智慧运营管理系统和虚拟电厂运营业务两种方式进行。2022年6月，公司设立控股子公司国能日新智慧能源（江苏）有限公司，重点拓展虚拟电厂运营业务。Ø 2023年7月公司发布向特定对象发行A股股票预案，公司拟募集资金不超过8.64亿元用于微电网及虚拟电厂综合能源管理平台、多应用场景下电力交易辅助决策管理平台、新能源数智一体化研发平台建设。图21公司主要业务和产品示意图资料来源公司公告，国信证券经济研究所整理图22公司历年营业收入结构（单位百万元）资料来源Wind，国信证券经济研究所整理 100 115 162 26029 17 36 552 11 14 205 4 2 711 16 29 184 6 6050100150200250300350400 2018 2019 2020 2022 新能源发电功率预测产