计算机行业新能源IT系列（十）：从虚拟电厂商业模式看千亿空间

华西计算机团队2022年8月24日请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告|行业深度研究报告分析师：刘泽晶SAC NO：S1120520020002邮箱：liuzj1@hx168.com.cn新能源IT系列（十）从虚拟电厂商业模式看千亿空间 核心逻辑技术角度看虚拟电厂：定义&发展背景&发展趋势&竞争力发展背景：新型电力系统下的能源保供工作要求大力提升电力负荷的弹性，虚拟电厂能够充分挖掘负荷调节能力，兼具灵活性与经济性。发展趋势：（1）目前我国虚拟电厂聚合的资源集中在负荷侧，下一阶段虚拟电厂将大力推进分布式光伏等资源的接入聚合；同时，储能将成为虚拟电厂中重要的灵活性资源；（2）虚拟电厂将从试点向平台型商业模式发展，并将参与大电网互动。我们推测，未来的虚拟电厂运行架构中主要包含4层架构&5类角色。核心竞争力：一为客户资源，二为技术能力。技术方面，我们认为实现对每种负荷的协调控制是关键和难点，即调度know-how是关键。商业角度看虚拟电厂：业务场景&盈利型催化因素&空间测算虚拟电厂的主要业务场景包含辅助服务、需求响应、市场化交易、能效管理。我们认为虚拟电厂的盈利性主要受以下三方面的催化：（1）完善虚拟电厂专项政策，完善需求响应、辅助服务市场政策，进一步明确虚拟电厂商业模式；（2）电力现货市场建设加速，推动价格发现，统一电力市场加速推进，电力市场参与主体将急速扩容；（3）电价是决定虚拟电厂盈利能力的核心指标，电价机制改革不断深入，能为虚拟电厂进一步打开盈利空间。虚拟电厂空间测算：（1）投资建设市场空间：根据我们的估算，到2025年，虚拟电厂的投资建设市场规模将超过300亿元，平均每年投资建设规模达到105~200亿元。（2）运营市场空间：我们认为虚拟电厂的商业本质是通过解决95%以上峰值负荷的问题创造价值。根据我们的估算，预计2025年虚拟电厂的运营市场规模将达到968亿元，2030年将超过4500亿元。投资建议：核心推荐国能日新，东方电子，朗新科技，受益标的还包括南网科技、恒实科技、远光软件、国电南瑞、国网信通等。风险提示：1）政策落地不及预期；2）虚拟电厂技术发展不及预期；3）电力市场改革不及预期；4）市场系统性风险等。1 nMpMnMmNqMtRzRvMmPnOqNaQcM6MoMmMoMpNlOnNzRkPpNtO9PqRrOxNnNtONZpMtN目录201 技术角度看虚拟电厂02 商业角度看虚拟电厂03 投资建议与风险提示 01技术角度看虚拟电厂3 1.1 虚拟电厂定义：核心是聚合和协调控制虚拟电厂的定义：虚拟电厂是一种物联网技术，将不同空间的可调节负荷、储能侧和电源侧等资源聚合起来，实现自主协调优化控制，聚合参与电力系统运行和电力市场交易。虚拟电厂的核心功能是调节分布式电源、储能和可控负荷。1）调节分布式电源：分布式电源规模小、分布广、种类多，虚拟电厂通过储能把分布式电源组织起来，平抑出力波动并进行统一调控。2）调节柔性负荷、储能、电动汽车等：比如在冬夏两季用电高峰期，虚拟电厂控制系统通过AI和远程控制，在不影响人体舒适度的情况下，调节空气温度；在不影响楼宇安全的情况下，调节电梯运行方式；调节楼宇中的储能设备；将周边楼宇充电桩的充电模式由快充变成慢充等。4 核心及功能内容核心虚拟电厂(VPP)的核心为“通信”和“聚合”。虚拟电厂通过边缘智能和物联网技术，将分布式电源(DG)可控负荷、储能、电动汽车等分散在电网的分布式供能(DER)聚合和协调优化，作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。调节分布式电源分布式电源规模小、分布广、种类多，在分布式能源有间歇性时，虚拟电厂通过储能把它们组织起来，提高新能源的利用率。另外，最大程度地平抑新能源自力的强随机波动性，为电网提供调频、调峰等辅助服务。调节可控负荷、储能、电动汽车等“产销者”在冬夏两季用电高峰期，虚拟电厂控制系统通过AI和远程控制，在不影响人体舒适度的情况下，调节空气温度；在不影响楼宇安全的情况下，调节电梯运行方式；调节楼宇中的储能设备；将周边楼宇充电桩的充电模式由快充变成慢充等等，通过虚拟电厂将闲散电集中起来，达成与常规发电厂类似的效果，从而缓解部分地区的用电紧张。而这些提供电能的楼字，以出售电价的形式获得补偿。虚拟电厂核心及功能虚拟电厂示意图 1.2 虚拟电厂发展背景：用电尖峰负荷持续提升电能在能源消费中所占的比例不断增大，将由2020年的26%提升至2060年的70%。电能替代是实现碳中和的主要手段之一，2022年3月，国家发改委等十部门联合发布《关于进一步推进电能替代的指导意见》，明确提出到2025年，电能占终端能源消费的比重达到30%左右。根据全球能源互联网发展合作组织，预计到2060年电力占终端能源消费比重将提升至70%。全社会用电量持续提升，用电尖峰负荷水涨船高。2021年，全社会用电量达到8.3万亿度，同比增长11%；全国主要电网最高用电负荷合计达到11.9亿千瓦，随之同比增长11%。5 1710.7* 全社会用电量：万亿度5.55.55.96.36.87.37.58.30%2%4%6%8%10%12%45678920142015201620172018201920202021全社会用电量（万亿度）YoY碳中和阶段电力占终端能源消费比重将提升至70%2014-2021年全社会用电量情况2014-2021年全国主要电网最高用电负荷情况8.08.08.69.39.910.510.811.90%2%4%6%8%10%12%7891011121320142015201620172018201920202021全国主要电网最高用电负荷（亿千瓦)YoY 1.2 虚拟电厂发展背景：能源电力保供形势复杂严峻今年入暑以来，多个省份用电负荷创历史新高，能源电力保供形势复杂严峻。各地纷纷强化电力需求侧管理，制定有序用电方案，部分地区陆续开始实质限电。江苏、浙江、四川、安徽等省份均不同程度上发布了限电通知。8月14日，四川省发布《关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知》，对四川电网有序用电方案中所有工业电力用户（含白名单重点保障企业）实施生产全停（保安负荷除外），放高温假，让电于民，时间从8月15日至20日，共持续6天。8月15日，四川召开电力保供调度会，会议指出，预计全省最大用电负荷将比去年同期增加25%，四川的电力供需形势已由7月份的高峰时期电力“紧缺”，转变为全天电力电量“双缺”局面。8月16日晚，重庆市经济和信息化委员会、国网重庆电力公司联合发布《关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知》，启动有序用电一级方案，纳入有序用电方案的所有电力用户必须全部参与执行(保安负荷除外)，时间从8月17日至24日，持续8天，加之重庆市北碚区此前发布的限电令，重庆部分地区的限电时间长达11天。6 省份发布单位时间政策文件重庆国网重庆电力公司等8月16日关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知四川国网四川省电力公司等8月14日关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知安徽安徽省人民政府办公厅8月11日关于深入开展全民节电行动的通知浙江浙江省发改委8月6日关于同意启动C级有序用电的函辽宁辽宁省工信厅6月24日2022年辽宁省有序用电方案上海上海市经济信息化委6月21日2022年上海市迎峰度夏有序用电方案内蒙古内蒙古自治区能源局6月2日蒙西电网有序用电方案（2022年版）蒙东电网有序用电方案（2022年版）黑龙江安达市人民政府6月28日安达市2022年有序用电工作方案大兴安岭发改委5月25日大兴安岭地区2022年有序用电方案牡丹江市发改委5月16日牡丹江供电区2022年有序用电方案黑河市人民政府5月16日黑河市2022年“迎峰度夏”有序用电方案双鸭山市发改委5月13日双鸭山市2022年有序用电方案哈尔滨市工信局5月11日哈尔滨市2022年有序用电工作方案山东山东省能源局6月7日2022年全省迎峰度夏有序用电方案2022年部分省市有序用电相关政策 1.2 虚拟电厂发展背景：新型电力系统要求大力提升需求侧负荷弹性新型电力系统下的能源保供工作要求大力提升电力负荷的弹性。充分发掘需求侧可控负荷、可中断负荷、电动汽车充电网络、储能等资源的灵活调节潜力，加强电力需求侧与电力生产和供应侧的协同互动，鼓励以负荷聚合商、虚拟电厂等方式聚合需求侧资源参与需求响应，追踪可再生能源出力，为系统提供调峰调频等辅助服务。在保障系统安全稳定运行的同时，电力需求响应还可通过引导需求侧电力负荷与供给侧新能源出力曲线的趋同，促进可再生能源电力的规模化消纳。7 需求侧响应及虚拟电厂相关政策时间政策内容2022年1月《“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台的虚拟电厂示范。2022年1月《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应，支持用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节。2022年1月《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2021年7月《关于加快推动新型储能发展的指导意见》鼓励聚合利用不间断电源、电动车、用户侧储能等分散式储能设施。依托大数据、云计算、人工智能、区块链等技术，结合体制机制综合创新，探素智慧能源、虚拟电厂等多种商业模式。2021年3月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》充分发挥负荷侧的调节能力。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 1.3 虚拟电厂：挖掘负荷调节能力，兼具灵活性与经济性需求侧：尖峰负荷规模持续增加，但单次持续时间短、出现频次低、累计持续时间短，每年95%以上峰值负荷不超过50小时。供给侧：若一味通过扩建电厂来满足尖峰时段的用电需求，便会在用电低谷期产生巨大浪费，新型电力系统亟需挖掘负荷侧调节能力来应对发、用电实时平衡；虚拟电厂聚沙成塔的技术逐渐成熟。虚拟电厂能够调动负荷侧资源，兼具灵活性与经济性。经济性：据国家电网测算，若通过建设煤电机组满足其经营区5%的峰值负荷需求，需要电厂及配套电网投资约4000亿元；若建设虚拟电厂，建设、运维和激励的资金规模仅为400-570亿元，成本仅为1/7至1/10。8 尖峰负荷特点满足5%峰值负荷不同投资方案对比400-570 1.3 虚拟电厂：挖掘负荷调节能力，兼具灵活性与经济性虚拟电厂能够调动负荷侧资源，兼具灵活性与经济性。灵活性：建设虚拟电厂前，分布式能源、储能、可控负荷、充电桩等一般体量较小，不具备准入市场化交易的资格；分布式能源容量小、数量大、分布不均、管理困难，且可能对电网稳定运行带来冲击；建设虚拟电厂后，多种负荷通过多能互补等方式提升能源输出稳定性，通过能效管理等方式提升综合能效水平，还可以通过参与需求响应、辅助服务获取获取补贴或参与市场化交易直接获取利润。9 虚拟电厂建设前后效益分析虚拟电厂建设前虚拟电厂建设后 1.4 产业链条梳理：上游为分布式资源，下游为电网及其他电力需求方按功能不同，虚拟电厂可划分为技术型虚拟电厂和商业型虚拟电厂。从商业型虚拟电厂的产业链来看：虚拟电厂的上游为分布式电源、储能资源和可控负荷，中游是通信、信息化技术、智能化设备等IT资源提供商以及资源聚合商（即虚拟电厂运营方），下游是电网公司及参与电力市场的其他售电公司、用户等。虚拟电厂的基本商业模式为：资源聚合商通过电力交易市场或辅助服务获得收益