国内外虚拟电厂发展阶段及商业模式分析报告

虚拟电厂发展阶段

• 概念起源与发展：虚拟电厂概念于1997年由Shimon Awerbuch博士提出，并于2021年发展为分布式虚拟电厂（DVPP），旨在通过集成灵活调控、内部平衡波动以及在批发市场出售总发电量，助力可再生能源发电机融入电网。全球虚拟电厂市场潜力巨大，预计2021-2028年将以32.89%的CAGR从8.8亿美元增长至64.7亿美元。
• 分类与盈利模式：根据聚合优化资源类型，虚拟电厂可分为负荷型、电源型、储能型和混合型。盈利模式包括可再生能源发电的预测与监控、电网弹性聚合、需求响应聚合和户用虚拟电厂等。

国内外对比

• 发展差距：我国虚拟电厂目前以负荷侧为主，与国外相比存在较大差距，主要原因包括聚合资源类型不同、政策与市场成熟度不同、核心技术发展程度不同以及商业模式成熟度不同。
• 国外发展：海外虚拟电厂概念研究日臻完善，呈现多元化发展趋势，主要聚合发电侧资源，以降低弃风弃电、负电价损失为主要目标。

欧洲

• 发电结构：欧洲发电结构中可再生能源占比提升，2022年风光发电占比共计16%。欧盟通过“REPowerEU”计划加快能源转型，旨在提高能源安全和可持续性。

• 发展特点：欧洲虚拟电厂以聚合发电侧资源为主，主要由独立第三方运营商、发电厂以及TSO合作运营，主要目标为帮助可再生能源稳定并网，并协调发电功率。

• 德国案例：德国虚拟电厂已完全商业化，主要运营商包括独立虚拟电厂运营商、大型电力公司和新型市场参与者。Next Kraftwerke是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一，提供虚拟电厂全套解决方案，涉及“发输用”环节。

• 美国

• 发电结构：截至2022年，美国可再生能源在电力结构中的比例持续增长，风光发电比例已达9.4%。美国可再生能源规划帮助其实现气候目标，到2050年达到零碳排放。

• 电网体系：美国电网体系较为独立，电力运营商高度分散，存在三种电力市场机制：没有建立电力市场的地区、仅放开电力批发市场的地区以及批发、零售市场全面放开的地区。

• 发展特点：美国虚拟电厂通过控制电力价格和相关政策参与系统削峰填谷，主要聚焦可控负荷的需求响应。特斯拉和Sunverge能源平台是典型代表。

中国

• 发电结构：中国风光发电占比稳步提升，2022年已达10.92%。中国的可再生能源发展规划旨在减少对传统燃料的依赖，改善环境质量，并满足持续增长的电力需求。
• 电力市场机制：中国电力市场机制为统一调度、分级管理，国家电网与南方电网是中国智能电网运营的双寡头。2015年重启电力体制改革，将电力市场置于中心位置。
• 发展特点：中国虚拟电厂正处于邀约型向市场型过渡阶段，项目以研究示范为主，普遍由政府主导、电网实施，尚未到商业化阶段。全国虚拟电厂部署或将以构建更多能聚集多种资源、实现多元盈利的综合型虚拟电厂为目标。
• 发展现状：中国虚拟电厂商业模式主要以需求侧响应为主，目前实施的虚拟电厂项目与电力现货交易试点区域在地理位置上基本一致。经济发达地区虚拟电厂模式以可控负荷的需求侧响应为主，而冀北等其他地区则以聚合发电侧、储能装置和可控负荷等多种资源的综合型虚拟电厂为主。
• 典型案例：冀北虚拟电厂项目是国内首个市场化运营的虚拟电厂示范工程，实现了用户侧调节资源参与系统调节，推动了“源网荷储”互动的新模式。上海虚拟电厂项目是国内最先进行虚拟电厂项目建设的城市之一，构建了以商业楼宇为主的调度-交易-运营一体化虚拟电厂运营体系。深圳虚拟电厂管理中心是国内首家虚拟电厂管理中心，为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应，实现电网削峰填谷提供坚强技术保障。