2023從全球案例看虛擬電廠商業(yè)模式

01*

請(qǐng)務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明*

請(qǐng)務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明2023年7月從全球案例看虛擬電廠商業(yè)模式歐洲：以聚合發(fā)電側(cè)資源為主02美國(guó)：聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)03虛擬電廠發(fā)展到什么階段？01中國(guó)：邀約制下的需求側(cè)響應(yīng)04投資建議05風(fēng)險(xiǎn)提示06證券研究報(bào)告階段？01.

虛擬電廠發(fā)展到什么3*虛擬電場(chǎng)發(fā)展：1997年提出，目前全球呈現(xiàn)多元化發(fā)展態(tài)勢(shì)海外對(duì)虛擬電廠概念的研究日臻完善，全球呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)。1997年，Shimon

Awerbuch博士使用了"虛擬公共事業(yè)"（virtual

utility）的術(shù)語引入了虛擬電廠的概念。此后，多項(xiàng)研究對(duì)虛擬電廠的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，并于2021年提出了分布式虛擬電廠（DVPP）的概念，使其通過集成靈活調(diào)控、內(nèi)部平衡波動(dòng)以及在批發(fā)市場(chǎng)出售總發(fā)電量，助力可再生能源發(fā)電機(jī)融入電網(wǎng)。全球虛擬電廠市場(chǎng)潛力可期。根據(jù)Fortune

business

insights預(yù)測(cè)，全球虛擬電廠市場(chǎng)將以32.89%的CAGR從2021年的8.8億美元增長(zhǎng)到2028年的64.7億美元。圖表：海外虛擬電廠概念及業(yè)務(wù)范圍演變8.864.710060504030207020212028CAGR=32.89%圖表：2021-2028年全球虛擬電廠市場(chǎng)規(guī)模（億美元）01虛擬電廠盈利模式多樣分類：根據(jù)聚合優(yōu)化資源類型不同，可分為負(fù)荷型、電源型、儲(chǔ)能型和混合型四種類型。1）負(fù)荷型：指虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)化電力用戶（包括電動(dòng)汽車、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、可中斷負(fù)荷等），作為一個(gè)整體（呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài)）組建成虛擬電廠，對(duì)外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)。2）電源型：在能源發(fā)電側(cè)建立，可以進(jìn)行能量出售與輔助服務(wù)。3）儲(chǔ)能型：能量出售與輔助服務(wù)均可進(jìn)行。4）混合型：兼具負(fù)荷型、電源型與儲(chǔ)能型虛擬電廠特點(diǎn)。盈利模式：1）可再生能源發(fā)電的預(yù)測(cè)與監(jiān)控：增強(qiáng)對(duì)電力投資組合的預(yù)測(cè)與控制，幫助公用事業(yè)公司節(jié)省投資組合與實(shí)際需求差異導(dǎo)致的平衡成本。2）電網(wǎng)彈性聚合：通過容量招標(biāo)及輔助服務(wù)盈利。3）需求響應(yīng)聚合：通過輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)收入、降低電力采購成本盈利。4）戶用虛擬電廠：聚合商通過為用戶提供輔助服務(wù)盈利，公用事業(yè)公司通過減少電網(wǎng)升級(jí)費(fèi)用來增加收入。圖表：虛擬電廠分類 圖表：虛擬電廠盈利模式虛擬電廠分類主要內(nèi)容負(fù)荷型VPP指虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)化電力用戶(電動(dòng)汽車、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、可中斷負(fù)荷等),作為一個(gè)對(duì)外呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài)的整體組建成虛擬電廠，提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)，具有功率調(diào)節(jié)能力，可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，但是能量出售屬性不足。電源型VPP具有能量出售能力，可以參與能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)。儲(chǔ)能型VPP可參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，也可以通過放電出售電能。混合型VPP具備負(fù)荷型、電源型和儲(chǔ)能型VPP的能力。虛擬電廠盈利模式 主要內(nèi)容1）可再生能源發(fā)電的預(yù)測(cè)與監(jiān)控增強(qiáng)對(duì)電力投資組合的預(yù)測(cè)與控制，幫助公用事業(yè)公司節(jié)省投資組合與實(shí)際需求差異導(dǎo)致的平衡成本。2）電網(wǎng)彈性聚合通過容量招標(biāo)及輔助服務(wù)盈利。3）需求響應(yīng)聚合通過輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)收入、降低電力采購成本盈利。4）戶用虛擬電廠聚合商通過為用戶提供輔助服務(wù)盈利，公用事業(yè)公司通過減少電網(wǎng)升級(jí)費(fèi)用來增加收入。01*國(guó)內(nèi)外對(duì)比：存在差異，國(guó)內(nèi)處于探索階段我國(guó)虛擬電廠目前以負(fù)荷側(cè)為主，與國(guó)外相比仍有較大差距。其本質(zhì)原因在于：1）聚合資源類型不同；2）政策與市場(chǎng)成熟度不同；3）核心技術(shù)發(fā)展程度不同；4）商業(yè)模式成熟度不同。圖表：國(guó)內(nèi)外虛擬電廠主要差距及原因差異 原因聚合資源類型不同海外：聚合資源類型豐富，包括源、荷、儲(chǔ)等各類資源，尤其歐洲以分布式可再生能源為主；國(guó)內(nèi)：地方的配電網(wǎng)建設(shè)尚不健全，以負(fù)荷側(cè)資源為主，類型單一，未能發(fā)揮豐富的可再生能源優(yōu)勢(shì)，難以形成規(guī)模效益。政策與市場(chǎng)成熟度不同海外：輔助服務(wù)市場(chǎng)和電力現(xiàn)貨市場(chǎng)成熟，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)相關(guān)配套機(jī)制較為健全；國(guó)內(nèi)：仍未形成穩(wěn)定的電力市場(chǎng)機(jī)制，政策仍不完善，大部分以試點(diǎn)省份形式推進(jìn)，虛擬電廠盈利性有限。核心技術(shù)發(fā)展程度不同海外：虛擬電廠核心技術(shù)更加成熟，尤其是協(xié)調(diào)控制技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種可再生能源及負(fù)荷的靈活控制，國(guó)內(nèi)：虛擬電廠總體上缺乏對(duì)分布式資源精準(zhǔn)控制、便捷接入、邊緣計(jì)算等技術(shù)的研究與實(shí)踐，各地虛擬電廠管控平臺(tái)等系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議不統(tǒng)一也增加了分布式資源接入難度，提高了虛擬電廠建設(shè)成本。商業(yè)模式成熟度不同海外：虛擬電廠已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，主要通過電力市場(chǎng)交易、參與調(diào)峰調(diào)頻、配置儲(chǔ)能裝置等方式獲得收益；國(guó)內(nèi)：虛擬電廠的商業(yè)模式尚不清晰，以參與相對(duì)成熟的需求響應(yīng)市場(chǎng)及以虛擬電廠方式提供節(jié)能、用電監(jiān)控等增值服務(wù)為主

參與輔助服務(wù)市場(chǎng)為輔，參與電力現(xiàn)貨仍在嘗試探索中。01*證券研究報(bào)告資源為主02.

歐洲：以聚合發(fā)電側(cè)7*2010201120122013201420152016201720182019202020212022歐洲發(fā)電結(jié)構(gòu)中可再生能源占比提升，22年風(fēng)光發(fā)電占比共計(jì)16%。從2010年到2022年，風(fēng)電和太陽能發(fā)電的比例分別從3.1%和0.5%增長(zhǎng)到了11.2%和4.8%，反映歐洲電力結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型以及減少碳排放的堅(jiān)定決心。盡管歐洲各國(guó)對(duì)于傳統(tǒng)能源，如天然氣和煤炭的依賴依然存在，但從總體趨勢(shì)來看，歐洲正在逐步減少對(duì)化石能源的依賴，轉(zhuǎn)向可再生能源，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的電力生產(chǎn)和使用。歐盟加快能源轉(zhuǎn)型，意在提高能源安全和可持續(xù)性。2022年5月，歐盟通過了“REPowerEU”計(jì)劃，提出到2030年，可再生能源發(fā)電量從2021年規(guī)劃的40%提升到45%，帶動(dòng)可再生能源裝機(jī)容量目標(biāo)從1067G提升至1236GW。隨著可再生能源的不斷增長(zhǎng)，電力市場(chǎng)需適應(yīng)并更好地整合這些能源，吸引投資于無化石燃料的靈活技術(shù)，如需求側(cè)響應(yīng)和儲(chǔ)能，以補(bǔ)充可變能源的產(chǎn)能。該舉措旨在確保電力市場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)清潔能源目標(biāo)提供支持。圖表：歐洲發(fā)電結(jié)構(gòu)生物質(zhì) 水電 核電 太陽能 風(fēng)電 其他可再生能源 煤炭 天然氣 其他化石燃料100%80%60%40%20%0%02歐洲22年風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)16%*歐洲虛擬電廠以聚合發(fā)電側(cè)資源為主在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方面，主要可以劃分為輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（TSO）和配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（DSO）兩個(gè)層面。其中，TSO負(fù)責(zé)輸電網(wǎng)絡(luò)的控制和運(yùn)營(yíng)，由于通常只有一個(gè)全國(guó)性的TSO，因此是具有壟斷性質(zhì)的業(yè)務(wù)；而DSO則主要負(fù)責(zé)將電力分配給用戶，各DSO之間的電價(jià)差異很大，是競(jìng)爭(zhēng)性的業(yè)務(wù)?；谝陨戏止?，在歐洲商業(yè)化的虛擬電廠領(lǐng)域，虛擬電廠通常由獨(dú)立第三方運(yùn)營(yíng)商、發(fā)電廠以及TSO合作運(yùn)營(yíng)，其首要任務(wù)是為發(fā)電單位服務(wù)，并設(shè)法降本增效。歐洲虛擬電廠以聚合分布式發(fā)電資源為主要目標(biāo)。由于歐洲發(fā)電資源較為分散，虛擬電廠起步于電力供給側(cè)，聚合分布式發(fā)電資源，從而幫助可再生能源穩(wěn)定并網(wǎng)，并協(xié)調(diào)發(fā)電功率，以降低棄風(fēng)棄電、負(fù)電價(jià)損失為主要目標(biāo)。其價(jià)值主要源于兩個(gè)方面：1）第一是輔助服務(wù)市場(chǎng)，該市場(chǎng)直接與特定地區(qū)或國(guó)家的輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商合作，在一定時(shí)期內(nèi)有能力升高或降低電力產(chǎn)量的電力生產(chǎn)商可從此獲得補(bǔ)償。2）第二是日內(nèi)市場(chǎng)上的不平衡交易，由于無法百分百準(zhǔn)確預(yù)測(cè)所需能源量，因此必須實(shí)時(shí)進(jìn)行能源平衡以彌補(bǔ)預(yù)測(cè)的不足。圖表：電力系統(tǒng)核心參與者 圖表：虛擬電廠架構(gòu)示意圖02以德國(guó)為例，虛擬電廠已完全商業(yè)化。由于《可再生能源法》規(guī)定了可再生能源發(fā)電直接銷售的要求，德國(guó)的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商可以在批發(fā)市場(chǎng)銷售100kW以上中型可再生能源電廠產(chǎn)出的電量，并在日前市場(chǎng)優(yōu)化其售電。此外，虛擬電廠還有利于靈活性較高的生物質(zhì)發(fā)電和水電機(jī)組從日間市場(chǎng)和平衡市場(chǎng)中獲利。除了可再生能源電廠外，燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)、電池儲(chǔ)能、應(yīng)急發(fā)電機(jī)和需求響應(yīng)等皆可作為虛擬電廠資源。目前，德國(guó)虛擬電廠主要有三類運(yùn)營(yíng)商：1）獨(dú)立虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商。這類運(yùn)營(yíng)商不隸屬于傳統(tǒng)客戶的電力供應(yīng)商。它們也可以作為電力供應(yīng)商（目前主要是裝機(jī)在100kW以上的大客戶）成為平衡責(zé)任方。2）大型電力公司（跨國(guó)、地區(qū)和市級(jí)企業(yè)）將自己的發(fā)電資源以及可能的負(fù)荷用戶和發(fā)電機(jī)組聚合到虛擬電廠當(dāng)中。作為電力公司，也是平衡責(zé)任方。3）新型市場(chǎng)參與者，特別是小規(guī)模分布式能源資源的制造商，它們主要將其用戶的資源聚合到虛擬電廠當(dāng)中。圖表：德國(guó)三類虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商案例02特征獨(dú)立虛擬電廠電力公司虛擬電廠新型市場(chǎng)參與者虛擬電廠NextKraftwerkee2mEnteliosGETECEnergieMVVEnergieBayWa.reSonnen能源資源組合發(fā)電側(cè)、需求側(cè)，儲(chǔ)能發(fā)電側(cè)、需求側(cè)，儲(chǔ)能需求側(cè)發(fā)電側(cè)、需求側(cè)發(fā)電側(cè)、需求側(cè)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能電廠規(guī)模9016MW（2021年）3.260MW（2021年）>1GW（2018年）3000MW以上500MW（2015年）3.300MW（2019年）資源管理與優(yōu)化√√√√√√√平衡服務(wù)√√√√√√√直接銷售√√√√√√電力公司白標(biāo)解決方案√√√需求響應(yīng)（商業(yè)和工業(yè)）√√√√√√需求響應(yīng)（家庭）√向消費(fèi)者/產(chǎn)銷者供電√√√德國(guó)虛擬電廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化*Next

Kraftwerke是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商之一，提供虛擬電廠全套解決方案。Next

Kraftwerke成立于2009年，前身是德國(guó)清潔技術(shù)公司NextKraftwerke

GmbH。其虛擬電廠聚合的資源包括沼氣電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)廠、水電、光伏、電池儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、工業(yè)負(fù)荷等。截至2022年底，Next

Kraftwerke

共聚合15346臺(tái)機(jī)組，聯(lián)網(wǎng)容量12294MW。具體案例看Next

Kraftwerke虛擬電廠如何實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)進(jìn)行交互

？1）電力市場(chǎng)準(zhǔn)入及交易服務(wù)。Next

Kraftwerke為個(gè)人資產(chǎn)所有者以及

BRP和投資組合經(jīng)理提供市場(chǎng)準(zhǔn)入。包括日前和盤中市場(chǎng)的短期交易，以及歐洲各個(gè)電力交易所的長(zhǎng)期和場(chǎng)外交易（EPEX

Spot、EXAA

等）。2）參與電力調(diào)度。歐洲電力價(jià)格在日前市場(chǎng)每天變化

24

次，在

EPEX

SPOT

日內(nèi)市場(chǎng)每天變化

96

次，價(jià)格差異可能很大。虛擬電廠可以通過計(jì)劃優(yōu)化來利用這種波動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)套利，例如在價(jià)格高的時(shí)候發(fā)電。3）優(yōu)化用戶用能行為。虛擬電廠將電價(jià)信息發(fā)送至用戶，調(diào)整用戶生產(chǎn)至低電價(jià)時(shí)段，降低用戶用電成本。以歐洲居民一天的市場(chǎng)電價(jià)情況為例，在優(yōu)化負(fù)荷之前，負(fù)荷集中的時(shí)間段在06：00-08：00之間，此時(shí)市場(chǎng)電價(jià)處于較高水平，而通過虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)聚合資源后，優(yōu)化后的負(fù)荷可以集中在電價(jià)較低的時(shí)段，從而使用戶的用能成本降低。Next

Kraftwerke：虛擬電廠業(yè)務(wù)涉及“發(fā)輸用”環(huán)節(jié)02圖表：Next

Kraftwerke

虛擬電廠優(yōu)化用戶用能行為圖表：某歐洲沼氣池按照峰值負(fù)荷運(yùn)行的案例*證券研究報(bào)告的需求響應(yīng)03.

美國(guó)：聚焦可控負(fù)荷12*美國(guó)22年風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)9.4%2010201120122013201420152016201720182019202020212022截至2022年，美國(guó)的可再生能源在電力結(jié)構(gòu)中的比例持續(xù)增長(zhǎng)，風(fēng)光發(fā)電比例已達(dá)9.4%。對(duì)比2010年的數(shù)據(jù)，風(fēng)電和太陽能發(fā)電的比例分別從1.6%和0.0%增長(zhǎng)到了7.0%和2.4%，反映美國(guó)在過去十二年間在風(fēng)能和太陽能發(fā)電應(yīng)用方面的顯著進(jìn)步。當(dāng)前美國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中仍以天然氣和煤炭發(fā)電為主，分別占據(jù)27.3%和13.4%，但煤炭發(fā)電的比例不斷下降，可再生能源發(fā)電的比例不斷上升，顯示出美國(guó)在推動(dòng)可再生能源方面的積極態(tài)度。美國(guó)可再生能源規(guī)劃幫助其實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)，到2050年達(dá)到零碳排放。根據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署（EIA）數(shù)據(jù)，得益于美國(guó)《通貨膨脹削減法案》（IRA）和全州范圍內(nèi)對(duì)可再生能源提案的推動(dòng)，2023年美國(guó)太陽能市場(chǎng)將新增29.1GW公用事業(yè)規(guī)模光伏和9.4GW的儲(chǔ)能項(xiàng)目，在54.5GW的新增發(fā)電產(chǎn)能中占70%。如果按計(jì)劃并網(wǎng)，2023年將有望成為美國(guó)公用事業(yè)規(guī)模光伏新增容量最多的一年。圖表：美國(guó)發(fā)電結(jié)構(gòu)煤炭 天然氣 核能 石油和其他 水電 風(fēng)電 太陽能 生物質(zhì) 地?zé)?00%80%60%40%20%0%03美國(guó)電網(wǎng)體系較為獨(dú)立，電力運(yùn)營(yíng)商高度分散03美國(guó)本土的48個(gè)州的電力系統(tǒng)由三個(gè)主要互連系統(tǒng)組成，基本彼此獨(dú)立運(yùn)行，且相互之間的電力傳輸有限。在三大電網(wǎng)下，還存在著CAISO、SPP、ERCOT、MISO、PJM等區(qū)域性電力調(diào)度中心，分別負(fù)責(zé)部分地區(qū)各自的電力調(diào)度，并對(duì)電價(jià)進(jìn)行管理。由于各州電力市場(chǎng)化進(jìn)程不同，美國(guó)存在三種電力市場(chǎng)機(jī)制。1）沒有建立電力市場(chǎng)的地區(qū)。處于垂直一體化的傳統(tǒng)狀態(tài)，公用事業(yè)公司負(fù)責(zé)調(diào)度機(jī)組為其轄區(qū)內(nèi)的用戶供電。2）僅放開電力批發(fā)市場(chǎng)的地區(qū)。發(fā)電企業(yè)全部競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，由市場(chǎng)形成批發(fā)電價(jià)，供電服務(wù)由區(qū)域的公用事業(yè)公司壟斷經(jīng)營(yíng)。3）批發(fā)、零售市場(chǎng)全面放開的地區(qū)。電力用戶可以自主選擇不同售電商，售電商的購電成本由電力市場(chǎng)批發(fā)電價(jià)、輸電價(jià)格、配電價(jià)格和政府性基金組成，售電商再加上一定利潤(rùn)后銷售給終端電力用戶。最典型的就是德州、加州。美國(guó)電力市場(chǎng)既有批發(fā)也有零售。電力產(chǎn)業(yè)鏈分散為發(fā)電主體、輸配電主體和能源零售商三個(gè)環(huán)節(jié)，美國(guó)七大七大獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）負(fù)責(zé)調(diào)度、發(fā)電、輸電規(guī)劃以及系統(tǒng)的運(yùn)行安全和發(fā)電端-輸配電端（批發(fā)市場(chǎng)）、輸配電端-零售端（零售市場(chǎng)）市場(chǎng)運(yùn)行的管轄。圖表：美國(guó)48個(gè)州的網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)主要互連組成 圖表：美國(guó)電力批發(fā)市場(chǎng)分布 圖表：美國(guó)電力零售市場(chǎng)分布美國(guó)虛擬電廠通過控制電力價(jià)格和相關(guān)政策參與系統(tǒng)削峰填谷。該計(jì)劃主要由能源零售商推動(dòng)，以出售低價(jià)儲(chǔ)能電池?fù)Q取對(duì)部分電力的控制權(quán)，通過指導(dǎo)電力用戶暫時(shí)變更用電模式進(jìn)行削峰填谷。在用電高峰期，零售商以虛擬電廠方式聚合所控制的部分儲(chǔ)能，以確保電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提供給需要的用戶，獲得輔助服務(wù)收益。虛擬電廠增強(qiáng)了電網(wǎng)的可靠性和彈性，據(jù)RMI預(yù)測(cè)，到2030年，虛擬發(fā)電廠預(yù)計(jì)將美國(guó)的能源需求峰值降低60GW，到2050年可以減少超過200GW。美國(guó)的虛擬電廠以聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)為主，其原因主要有兩點(diǎn)：1）美國(guó)擁有眾多直接連接到用電側(cè)的分布式太陽能資源。隨著《降低通貨膨脹法案(IRA)》的發(fā)布，美國(guó)政府為風(fēng)能、太陽能和其他化石燃料替代品提供了超過3000億美元的資金，給美國(guó)的可再生能源行業(yè)帶來極大的鼓勵(lì)和支持。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，2022年美國(guó)新增住宅光伏裝機(jī)容量達(dá)到5.9GW。同比增長(zhǎng)40%。2）美國(guó)存在眾多競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)。公共事業(yè)企業(yè)對(duì)發(fā)電-輸配電環(huán)節(jié)的壟斷被ISO打破后，電力批發(fā)與零售市場(chǎng)相較于歐洲更為活躍，與C端用戶聯(lián)系緊密。圖表：催化美國(guó)虛擬電廠發(fā)展的因素 圖表：虛擬電廠實(shí)際案例美國(guó)虛擬電廠：聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)2023E 2030E配備智能恒溫器的住宅10%34%住宅屋頂太陽能板27GW83GW輕型電動(dòng)汽車3mil.26mil.配備電熱水器的住宅49%50%電表后（BTM）電池2GW27GW03特斯拉通過電力零售計(jì)劃實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度。2022年12月，特斯拉推出電力零售計(jì)劃Tesla

Electric，支持當(dāng)?shù)赜脩粝蛎绹?guó)德克薩斯州的能源供應(yīng)商出售Powerwall

中未使用的電力來賺取電費(fèi)。參與該計(jì)劃后，用戶的Powerwall電池會(huì)自動(dòng)決定何時(shí)充電以及何時(shí)向電網(wǎng)出售電力，即該系統(tǒng)可在低電價(jià)時(shí)為電動(dòng)汽車充電或存儲(chǔ)電力，在最有利的情況下將來自于業(yè)主儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力出售到電網(wǎng)。特斯拉還為能源供應(yīng)商提供了能源價(jià)格跟蹤和電力管理功能，幫助能源供應(yīng)商監(jiān)控Powerwall用戶的貢獻(xiàn)。2022年，加州公共事業(yè)公司

PG&E借助

Powerwall向用戶直接購買電力。該項(xiàng)目是特斯拉與

PG&E合作的

“Emergency

Load

ReductionProgram”

虛擬電廠項(xiàng)目的一部分，主要目的為解決加州夏季電力供應(yīng)緊張的情況。擁有

Powerwall

的

PG&E客戶可以自愿選擇通過特斯拉的應(yīng)用程序注冊(cè)加入，而在電網(wǎng)用電緊急高峰期，所有參與計(jì)劃的

Powerwall

將被調(diào)度，每提供額外的1千瓦時(shí)電能，其所有者將獲得

2

美元的收益，遠(yuǎn)高于加州平均住宅電價(jià)25美分/千瓦時(shí)。聚合的廉價(jià)綠色能源可以有效替代原本使用的昂貴燃?xì)饣痣?，進(jìn)而為虛擬電廠賺取差價(jià)收益。圖表：特斯拉Powerwall儲(chǔ)能電池運(yùn)作模式 圖表：特斯拉虛擬電廠生態(tài)特斯拉虛擬電廠計(jì)劃：通過Powerwall進(jìn)行用戶側(cè)余電調(diào)度03Sunverge

能源平臺(tái)使分布式能源資源參與電力公司、輸配電電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)邊緣服務(wù)提供商、第三方聚合商的批發(fā)市場(chǎng)。主要提供三種業(yè)務(wù)：1）營(yíng)運(yùn)儲(chǔ)備：由于意外事件或緊急事件而調(diào)度分布式能源資源（DER）供電請(qǐng)求。2）頻率調(diào)節(jié)：通過聚合用戶側(cè)分布式資源實(shí)時(shí)響應(yīng)獨(dú)立能源運(yùn)營(yíng)商調(diào)節(jié)信號(hào)，即時(shí)響應(yīng)上下調(diào)節(jié)的請(qǐng)求，解決短期電網(wǎng)供需失衡和頻率波動(dòng)問題，并跟蹤系統(tǒng)負(fù)載的亞分鐘波動(dòng)并糾正發(fā)電機(jī)輸出的意外變化。3）需求響應(yīng)：通過響應(yīng)系統(tǒng)操作員的信號(hào)來降低分布式能源組合的需求。Sunverge

虛擬電廠平臺(tái)：主要基于需求側(cè)響應(yīng)計(jì)劃圖表：Sunverge營(yíng)運(yùn)儲(chǔ)備業(yè)務(wù)資料來源：Sunverge官網(wǎng)

民生證券研究院資料來源：Sunverge官網(wǎng)

民生證券研究院圖表：Sunverge頻率調(diào)節(jié)業(yè)務(wù)圖表：Sunverge需求響應(yīng)業(yè)務(wù)資料來源：Sunverge官網(wǎng)

民生證券研究院03側(cè)響應(yīng)04.

中國(guó)：邀約制下的需求*2010201120122013201420152016201720182019202020212022中國(guó)風(fēng)光發(fā)電占比穩(wěn)步提升，2022年已達(dá)10.92%。

從2010年到2022年，中國(guó)的能源發(fā)電結(jié)構(gòu)中風(fēng)電和太陽能的比例顯著增長(zhǎng)，分別從1.06%和0%上升到8.19%和2.73%，過去十二年間中國(guó)在風(fēng)能和太陽能發(fā)電部署領(lǐng)域取得的重大突破。中國(guó)的可再生能源發(fā)展規(guī)劃旨在減少對(duì)傳統(tǒng)燃料（如煤炭）的依賴，改善環(huán)境質(zhì)量，并滿足其持續(xù)增長(zhǎng)的電力需求。根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)電目標(biāo)，2025年可再生能源年發(fā)電量將達(dá)到3.3萬億千瓦時(shí)，“十四五”期間可再生能源發(fā)電量增量在全社會(huì)用電量增量中的占比超過50%，風(fēng)電和太陽能發(fā)電量實(shí)現(xiàn)翻番。根據(jù)中國(guó)對(duì)雙碳目標(biāo)的承諾，

計(jì)劃2030年中國(guó)非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到25%，風(fēng)電和太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上，可再生能源加快步入躍升發(fā)展新階段，將全面進(jìn)入無補(bǔ)貼平價(jià)甚至低價(jià)市場(chǎng)化發(fā)展新時(shí)期。圖表：中國(guó)發(fā)電結(jié)構(gòu)水電 火電 核電 風(fēng)電 太陽能100%80%60%40%20%0%04中國(guó)22年風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)10.92%*中國(guó)電力市場(chǎng)機(jī)制：統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理04國(guó)家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)是中國(guó)智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的雙寡頭。其中國(guó)家電網(wǎng)公司的經(jīng)營(yíng)區(qū)域覆蓋我國(guó)88%的國(guó)土面積，而南方電網(wǎng)的服務(wù)范圍包括廣東省、廣西省、云南省、貴州省和海南省五個(gè)省份及港澳地區(qū)。2022年，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)域市場(chǎng)交易電量達(dá)4.16萬億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)42.7%；南方電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)域市場(chǎng)交易電量0.85萬億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)27.4%。中國(guó)2015年重啟電力體制改革，將電力市場(chǎng)置于中心位置?？稍偕茉窗l(fā)電的不確定性、波動(dòng)性和間歇性以及逆調(diào)峰等特性，使得傳統(tǒng)的計(jì)劃調(diào)度方式難以應(yīng)對(duì)可再生能源高滲透率新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的挑戰(zhàn)，以電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制替代傳統(tǒng)的日前發(fā)電調(diào)度計(jì)劃和近實(shí)時(shí)發(fā)電調(diào)度計(jì)劃方式勢(shì)在必行。全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)的關(guān)鍵在于將跨區(qū)、跨省和省內(nèi)的發(fā)電計(jì)劃調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬哟螀f(xié)調(diào)統(tǒng)一的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)體系。從2017年開始，國(guó)家電網(wǎng)在“兩級(jí)市場(chǎng)模式”下試行省間電力現(xiàn)貨交易，以促進(jìn)電力流通并減少廢棄風(fēng)電和光伏發(fā)電。該模式不僅可以與現(xiàn)有的省級(jí)市場(chǎng)協(xié)同運(yùn)行，還可以包含覆蓋整個(gè)南方電網(wǎng)區(qū)域的南方電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。2022年，全國(guó)市場(chǎng)交易電量達(dá)5.25萬億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)39%，占全社會(huì)用電量的60.8%，同比增長(zhǎng)15.4%。其中，跨省跨區(qū)的市場(chǎng)交易電量超過1萬億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)近50%。圖表：國(guó)家電網(wǎng)VS南方電網(wǎng)-業(yè)務(wù)覆蓋范圍 圖表：歷年全國(guó)市場(chǎng)交易電量（億千瓦時(shí)）80%60%40%20%0%02000040000600002015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022全國(guó)市場(chǎng)交易電量（億千瓦時(shí)）yoy*中國(guó)虛擬電廠：邀約型向市場(chǎng)型過渡虛擬電廠的發(fā)展可分為三個(gè)階段，分別為邀約型、市場(chǎng)型以及跨空間自主調(diào)度型。我國(guó)虛擬電廠正處于邀約型向市場(chǎng)型過渡階段，項(xiàng)目以研究示范為主，普遍由政府主導(dǎo)、電網(wǎng)實(shí)施，尚未到商業(yè)化階段，呈現(xiàn)以下4個(gè)特點(diǎn)：1）相關(guān)政策框架仍需進(jìn)一步完善，亟需制定國(guó)家和省級(jí)專門政策；2）項(xiàng)目開發(fā)總體上仍處于試點(diǎn)和示范階段，且在省級(jí)范圍內(nèi)缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺(tái)；3）大多數(shù)虛擬電廠試點(diǎn)已實(shí)現(xiàn)用戶用能監(jiān)測(cè)的初步目標(biāo)，但實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度和對(duì)分布式能源的閉環(huán)控制的項(xiàng)目仍然稀缺；4）商業(yè)盈利模式尚未明晰，仍在探索階段，目前主要通過價(jià)格補(bǔ)償和政策引導(dǎo)來參與市場(chǎng)。全國(guó)虛擬電廠部署或?qū)⒁詷?gòu)建更多能聚集多種資源、實(shí)現(xiàn)多元盈利的綜合型虛擬電廠為目標(biāo)，從需求響應(yīng)和可控負(fù)荷聚合的雙重視角著手，最終實(shí)現(xiàn)電力供需的平衡優(yōu)化，提高整體的電網(wǎng)穩(wěn)定性和能源效率。圖表：中國(guó)部分虛擬電廠建設(shè)時(shí)間線廣州、中山廣州市、中山市虛擬電廠的運(yùn)行標(biāo)志著城市級(jí)虛擬電廠的成功嘗試2021.8-10

2021.11上海上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程建成2017

2020.10深圳國(guó)內(nèi)首個(gè)網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)在深圳試運(yùn)行深圳全國(guó)首套自動(dòng)化虛擬電廠系統(tǒng)在深圳試運(yùn)行廣州、深圳、柳州南方電網(wǎng)公司分布式源荷聚合服務(wù)平臺(tái)在廣東廣州、廣東深圳、廣西柳州三地同步開展虛擬電廠多功能聯(lián)合調(diào)控，標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)區(qū)域級(jí)虛擬電廠投入運(yùn)行2023.7冀北國(guó)家電網(wǎng)冀北電力公司建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化的虛擬電廠服務(wù)保障了北京冬奧會(huì)的電力綠色、安全供應(yīng)2022.2

2022.8深圳國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心在深圳掛牌成立0404美國(guó)歐洲中國(guó)資源分布資源與負(fù)荷分布相對(duì)較為均衡各國(guó)能源結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，負(fù)荷分布相對(duì)較分散能源資源與用電負(fù)荷呈逆向分布，且距離較遠(yuǎn)電源結(jié)構(gòu)氣電等靈活調(diào)節(jié)電源比例較高，煤電比例較低各類型電源較為均衡煤電機(jī)組占比接近2/3，水電、氣電等靈活調(diào)節(jié)資源占比較低，但新能源規(guī)模大且集中電網(wǎng)體制所有權(quán)較為分散各國(guó)之間所有權(quán)較為分散電網(wǎng)所有權(quán)集中，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理電網(wǎng)結(jié)構(gòu)各區(qū)域電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，相互間電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)規(guī)模有限各國(guó)電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，部分區(qū)域內(nèi)聯(lián)系較緊，形成5個(gè)同步電網(wǎng)區(qū)域全網(wǎng)資源配置的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本建成，但尚處于初期；省級(jí)電網(wǎng)通過省間輸電通道普遍聯(lián)系。調(diào)度與交易各ISO負(fù)責(zé)各自區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)度管理和市場(chǎng)交易各國(guó)調(diào)度+歐洲電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)營(yíng)及協(xié)調(diào)中心。主要交易中心也加強(qiáng)合作，共同運(yùn)營(yíng)歐洲統(tǒng)一市場(chǎng)統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理：國(guó)調(diào)（分調(diào)）

負(fù)責(zé)省間輸電通道調(diào)度+各省調(diào)負(fù)責(zé)省內(nèi)電網(wǎng)調(diào)度。兩級(jí)交易：國(guó)家級(jí)交易中心+省級(jí)交易中心電力市場(chǎng)模式金融交易+日前實(shí)時(shí)市場(chǎng)雙邊合約+日前日內(nèi)場(chǎng)內(nèi)交易+平衡機(jī)制計(jì)劃逐步放開一市場(chǎng)化的中長(zhǎng)期交易+現(xiàn)貨交易電力市場(chǎng)規(guī)模市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大融合通過市場(chǎng)耦合形成歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)統(tǒng)一市場(chǎng)、兩級(jí)運(yùn)作。未來逐步融合，在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一進(jìn)行優(yōu)化配置，分控制區(qū)保障平衡.虛擬電廠聚焦資源家用儲(chǔ)能、光伏等可控負(fù)荷分布式發(fā)電資源分布式光伏、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等虛擬電廠盈利方式需求側(cè)響應(yīng)收益電力市場(chǎng)交易及輔助服務(wù)收益需求側(cè)響應(yīng)補(bǔ)償及輔助服務(wù)收益虛擬電廠發(fā)展階段市場(chǎng)交易型，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化市場(chǎng)交易型，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化邀約型，仍處于試驗(yàn)階段虛擬電廠商業(yè)模式的貫通取決于是否有成熟的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。目前中國(guó)虛擬電廠商業(yè)模式主要以需求側(cè)響應(yīng)為主。歷史與現(xiàn)實(shí)條件、物理和社會(huì)環(huán)境決定各國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展路徑不唯一，中國(guó)的電力現(xiàn)貨有特殊性，需要積極探索建設(shè)具有中國(guó)特色的電力市場(chǎng)體系。圖表：中、美、歐電力市場(chǎng)及虛擬電廠模式差異中國(guó)虛擬電廠：是否有成熟的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)是核心中國(guó)虛擬電廠：目前以電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)區(qū)域?yàn)橹髂壳皩?shí)施的虛擬電廠項(xiàng)目與電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)區(qū)域在地理位置上基本一致。除冀北外，開展虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目的所有地區(qū)都在電力交易試點(diǎn)的省份名單中。南網(wǎng)覆蓋的地區(qū)在推進(jìn)虛擬電廠項(xiàng)目的實(shí)施上走在前列，在電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)的推進(jìn)上也取得了較快進(jìn)展。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)虛擬電廠模式以可控負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)為主。廣東、江蘇、浙江和上海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)主要通過聚合充電樁、商業(yè)體等負(fù)荷端資源，積極參與需求側(cè)響應(yīng)。而在冀北等其他地區(qū)，主要的虛擬電廠模式則是聚合發(fā)電側(cè)、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷等多種資源的綜合型虛擬電廠。其原因在于基于城市功能區(qū)不同應(yīng)用場(chǎng)景，負(fù)荷類型、通用能源需求、能源典型配置的對(duì)應(yīng)關(guān)系不同，虛擬電廠建設(shè)需因地制宜，基于現(xiàn)有電力市場(chǎng)與需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)開展。圖表：電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)區(qū)域名單 圖表：中國(guó)主要虛擬電廠運(yùn)營(yíng)模式省份 運(yùn)營(yíng)模式江蘇主要參與需求響應(yīng)，進(jìn)行削峰填谷，在實(shí)踐規(guī)模、次數(shù)、品種等方面均位居國(guó)內(nèi)前列上海主要參與需求響應(yīng)、備用和調(diào)峰三個(gè)交易品種，是國(guó)內(nèi)參與負(fù)荷類型最多、填谷負(fù)荷比例最高、參與客戶最多的冀北主要參與調(diào)峰為主的輔助服務(wù)市場(chǎng)，以促進(jìn)消納風(fēng)電、光伏等可再生能源的填谷服務(wù)為主，是少有的完全市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)模式廣東主要參與需求響應(yīng)市場(chǎng)，盡管其調(diào)頻輔助市場(chǎng)已經(jīng)運(yùn)行，但由于技術(shù)難題尚未解決，用戶側(cè)資源仍未納入到調(diào)頻輔助服務(wù)中山東試點(diǎn)主要參與現(xiàn)貨能量、備用和輔助服務(wù)市場(chǎng)交易，完成報(bào)價(jià)保量參與日前現(xiàn)貨、需求側(cè)管理機(jī)制的銜接，逐步從政策補(bǔ)貼向市場(chǎng)化過渡試點(diǎn)批次地區(qū)首次模擬試運(yùn)行時(shí)間第一批南方（以廣東起步）2018年8月甘肅2018年12月山西2018年12月浙江2019年5月福建2019年6月四川2019年6月蒙西2019年6月山東2019年6月第二批江蘇2022年1月安徽2022年3月河南2022年6月遼寧2022年6月湖北2022年7月上海2022年7月04冀北虛擬電廠項(xiàng)目：首個(gè)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠示范工程國(guó)內(nèi)首個(gè)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠示范工程。國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠是國(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目，于

2019

年

12

月建成投運(yùn)。該工程實(shí)時(shí)接入并控制了蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電站、分布式光伏等資源。構(gòu)建了“1（虛擬電廠智能管控平臺(tái)）+n（運(yùn)營(yíng)商/聚合商）+x(用戶)”體系架構(gòu)。目前，平臺(tái)上共3家運(yùn)營(yíng)商（冀北綜合能源、恒實(shí)科技、國(guó)電投中央研究院），聚合了35家用戶、

156個(gè)可調(diào)節(jié)資源，總?cè)萘?5