2023年中國(guó)虛擬電廠行業(yè)研究報(bào)告

2023年中國(guó)虛擬電廠行業(yè)研究報(bào)告虛擬電廠丨研究報(bào)告核心摘要：從虛擬電廠VPP的兩個(gè)核心驅(qū)動(dòng)要素來(lái)看，其中商業(yè)規(guī)?；饕獙?duì)應(yīng)了“電力交易市場(chǎng)”的逐漸迭代，技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，主要是對(duì)應(yīng)了“能源互聯(lián)網(wǎng)”的大技術(shù)系統(tǒng)研究范式。當(dāng)然，考慮本報(bào)告的閱讀主體主要是企業(yè)經(jīng)營(yíng)者、投資機(jī)構(gòu)、第三方研究機(jī)構(gòu)等更加側(cè)重于市場(chǎng)商業(yè)化、企業(yè)案例分析等方向，所以本文的研究范圍主要聚焦在VPP在電力交易市場(chǎng)背景下的商業(yè)范式研究。報(bào)告結(jié)合全球市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，來(lái)反觀國(guó)內(nèi)的相關(guān)行業(yè)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)“電力市場(chǎng)化改革”是未來(lái)多方主體和相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品加速迭代的重要契機(jī)。虛擬電廠VPP研究范疇界定虛擬電廠既是電力交易市場(chǎng)的重要組成，也是能源互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)節(jié)點(diǎn)分別從VPP的兩個(gè)核心驅(qū)動(dòng)要素來(lái)看，其中商業(yè)規(guī)?；饕獙?duì)應(yīng)了“電力交易市場(chǎng)”的逐漸迭代，技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，主要是對(duì)應(yīng)了“能源互聯(lián)網(wǎng)”的大技術(shù)系統(tǒng)研究范式。當(dāng)然，考慮本報(bào)告的閱讀主體主要是企業(yè)經(jīng)營(yíng)者、投資機(jī)構(gòu)、第三方研究機(jī)構(gòu)等更加側(cè)重于市場(chǎng)商業(yè)化、企業(yè)案例分析等方向，所以本文的研究范圍主要聚焦在VPP在電力交易市場(chǎng)背景下的商業(yè)范式研究。1.1中國(guó)電力能源供給端風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)量遞增，對(duì)應(yīng)峰谷調(diào)撥及合理消納需求旺盛從每年新增發(fā)電裝機(jī)量來(lái)看，風(fēng)光電裝機(jī)量雖然存在一定的投資周期性，但是長(zhǎng)期來(lái)看，仍是比較核心的成長(zhǎng)型電力資產(chǎn)。結(jié)合其在全天候場(chǎng)景下存在明顯的“波動(dòng)性”、“低出力”特征。從長(zhǎng)期的投資收益角度考慮，需要結(jié)合“補(bǔ)貼疊加充分交易”來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和綠色效益的雙提升。風(fēng)光發(fā)電規(guī)模擴(kuò)大，未來(lái)有效消納成為綠色經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的首要目標(biāo)從能源發(fā)電結(jié)構(gòu)來(lái)看，中國(guó)能源發(fā)電量占比中，風(fēng)光發(fā)電的占比出現(xiàn)明顯的擴(kuò)大趨勢(shì)。當(dāng)然聚焦2022年，可以看到，發(fā)電量相對(duì)占比出現(xiàn)了一定程度的下滑?？紤]到發(fā)電裝機(jī)量（前置投資因素），有效并網(wǎng)量（后置消納因素）。當(dāng)下節(jié)點(diǎn)，需要有效的解決風(fēng)光電長(zhǎng)期、合理消納的問(wèn)題。才能在相對(duì)理想的條件下，實(shí)現(xiàn)在2025年達(dá)到16.5%發(fā)電占比的目標(biāo)。當(dāng)然，從整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)營(yíng)角度來(lái)看，有效解決其“峰谷調(diào)撥”及“合理消納”問(wèn)題，將成為能源市場(chǎng)持續(xù)繁榮的重中之重。1.2中國(guó)電力能源需求端第三產(chǎn)業(yè)+居民電力消費(fèi)比重逐年升高，彈性系數(shù)分布區(qū)間長(zhǎng)期上移從整體電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看，第三產(chǎn)業(yè)+居民用電的消費(fèi)比重逐年升高，一方面對(duì)應(yīng)了整體中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)展中，泛口徑下的高端制造業(yè)和軟件服務(wù)業(yè)、物流服務(wù)業(yè)等，肩負(fù)了更強(qiáng)的新經(jīng)濟(jì)動(dòng)能。同時(shí)另一方面，基于全產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的背景下，用電終端（包括居民用戶）的用電依賴性也在逐漸增強(qiáng)。結(jié)合長(zhǎng)周期下的，在未來(lái)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增速維持溫和增長(zhǎng)的前提下，考慮到第三產(chǎn)業(yè)+居民用電的分布式+儲(chǔ)能滲透率逐漸提升，電力消費(fèi)彈性系數(shù)，大概率會(huì)進(jìn)入低波動(dòng)、高運(yùn)行的新區(qū)間。1.3中國(guó)電力能源服務(wù)端分布式儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，將成為電力供需結(jié)構(gòu)矛盾的核心節(jié)點(diǎn)結(jié)合前面討論的新能源發(fā)電的并網(wǎng)量級(jí)矛盾、結(jié)果矛盾來(lái)看，新型儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)模化，一方面能夠在時(shí)間層面解決“并網(wǎng)錯(cuò)峰”的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題；同時(shí)也能主動(dòng)促進(jìn)電力負(fù)荷端的“源荷一體化”改善。從產(chǎn)業(yè)供需兩端，改善電力能源的市場(chǎng)化應(yīng)用的問(wèn)題。同樣以新能源汽車相關(guān)配套的充電樁為例，伴隨著其作為電力負(fù)荷端的基礎(chǔ)設(shè)施密度的快速增長(zhǎng)，“光儲(chǔ)沖放一體”模式，結(jié)合BEV的先天儲(chǔ)能屬性，亦能從負(fù)荷端，實(shí)現(xiàn)分布式源荷載體的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益優(yōu)化。1.3中國(guó)能源管理端負(fù)荷聚合從被動(dòng)向主動(dòng)過(guò)渡，高基數(shù)能源需求的精益效益顯現(xiàn)從能源需求端的負(fù)荷特征來(lái)看，本身相較供給端就具備更強(qiáng)的“分散性”、“隨機(jī)性”。同時(shí)，隨著需求端電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能設(shè)備的快速應(yīng)用擴(kuò)張，未來(lái)負(fù)荷的主動(dòng)優(yōu)化的需求，也推動(dòng)從過(guò)往相對(duì)中心化的被動(dòng)聚合，向主動(dòng)聚合過(guò)渡。同時(shí)，未來(lái)亦存在分布能高滲透率場(chǎng)景下的“源荷一體”趨勢(shì)，該場(chǎng)景下的，自發(fā)電/并網(wǎng)收益雙運(yùn)行模式，更加依賴主動(dòng)聚合方式下的有效精益控制，實(shí)現(xiàn)公共效益和個(gè)體效益的雙平衡。2.1全球虛擬電廠市場(chǎng)發(fā)展歷程政策環(huán)境對(duì)比：各國(guó)基于本國(guó)電力市場(chǎng)現(xiàn)狀，在推動(dòng)切入點(diǎn)存在差異結(jié)合各國(guó)在自身市場(chǎng)環(huán)境下的政策差異，可以看出，宏觀層面碳中和目標(biāo)是較為一致的長(zhǎng)期目標(biāo)。另外考慮到電力市場(chǎng)交易天然具備較強(qiáng)的壟斷性稟賦和安全性要求，所以幾乎都是“電力市場(chǎng)改革+虛擬電廠技術(shù)商業(yè)化”并行推動(dòng)。并且從投資視角來(lái)看，虛擬電廠明顯具備“強(qiáng)政策驅(qū)動(dòng)”+“強(qiáng)技術(shù)投資前置”的雙特征，所以核心市場(chǎng)主體更適配“資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)收益”的投資模型。發(fā)展路徑對(duì)比：歐洲國(guó)家側(cè)重電源端整合，美國(guó)市場(chǎng)側(cè)重需求側(cè)管理追溯至歐洲的能源行業(yè)上游，能源緊缺性和可再生能源的蓬勃發(fā)展互為因果，所以如果長(zhǎng)期有效的解決多形態(tài)能源的電源側(cè)資源整合是其需要核心解決的主要問(wèn)題。同時(shí)，考慮到各國(guó)下游能源需求結(jié)構(gòu)的明顯差異性，跨區(qū)協(xié)作以及長(zhǎng)效交易也是其在電源端推動(dòng)虛擬電廠建設(shè)的主要原因。在美國(guó)市場(chǎng)，一方面由于大部分州的電力市場(chǎng)上游基本處于寡頭壟斷狀態(tài)（部分州是基于行政原因，部分州是基于市場(chǎng)原因），新進(jìn)入者和技術(shù)商業(yè)化玩家考慮到市場(chǎng)進(jìn)入成本、資源整合成本等問(wèn)題，主要在需求響應(yīng)側(cè)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。2.2歐洲虛擬電廠市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀電力市場(chǎng)現(xiàn)狀：市場(chǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)完善，形成跨區(qū)互聯(lián)動(dòng)態(tài)出清網(wǎng)絡(luò)歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)在整體歐盟的一體化框架下，主要目標(biāo)為三個(gè)方向：1、引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，同時(shí)提高運(yùn)營(yíng)效率和經(jīng)濟(jì)效益；2、因?yàn)楦鲊?guó)能源稟賦差異較大，促進(jìn)能源資源整合，提升能源系統(tǒng)安全；3、基于低碳目標(biāo)，促進(jìn)清潔可再生能源滲透。當(dāng)然，其近30年電力體制改革，一方面形成了輸電網(wǎng)資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)和經(jīng)營(yíng)權(quán)的有效獨(dú)立等一系列市場(chǎng)化制度，另一方面也建設(shè)成了相對(duì)有效的統(tǒng)一電力交易市場(chǎng)。虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀：以德國(guó)市場(chǎng)為典型案例，多樣性虛擬電廠主體參考目前德國(guó)市場(chǎng)的商業(yè)化路徑和案例，不同參與主體其實(shí)在運(yùn)營(yíng)端具備不同的起點(diǎn)/能力差異性。其中，以電力公司為代表的傳統(tǒng)型玩家，明顯具備規(guī)模優(yōu)勢(shì)和資源優(yōu)勢(shì)，更加著重于資產(chǎn)優(yōu)化的商業(yè)邏輯。以創(chuàng)新電力設(shè)備廠商為代表的的需求側(cè)玩家，更具備服務(wù)主體的靈活性，并且長(zhǎng)期來(lái)看能夠?qū)崿F(xiàn)從“設(shè)備滲透”向“服務(wù)能力”的業(yè)務(wù)升級(jí)。聚合型玩家雖然在商業(yè)模式底層更偏向輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)模式，但是考慮到其天然的“平臺(tái)性”+“聚合性”，在實(shí)現(xiàn)全鏈路服務(wù)、全資源覆蓋的拐點(diǎn)前，將始終處于強(qiáng)資本支出狀態(tài)。2.3美國(guó)虛擬電廠市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀電力市場(chǎng)現(xiàn)狀：以PJM電力市場(chǎng)為代表的集中式電力市場(chǎng)美國(guó)整體電力市場(chǎng)主體相對(duì)多元化，同時(shí)分布較為分散?；陔娏κ袌?chǎng)有效服務(wù)的用戶數(shù)量來(lái)看，市屬電力公司占比15%，私有電力公司占比68%，農(nóng)村電力合作社占比13%，電力經(jīng)銷商占比4%。PJM作為第一個(gè)電力聯(lián)營(yíng)組織，目前無(wú)論在時(shí)間維度的多周期覆蓋，還是多商品品種、多參與主體的覆蓋，均較為全面。其中，其市場(chǎng)機(jī)制中，關(guān)于“電能與輔助服務(wù)聯(lián)合出清機(jī)制”（實(shí)現(xiàn)整體社會(huì)效益最大化）、“虛擬申報(bào)機(jī)制”（增加非實(shí)體主體參與度，提高交易流動(dòng)性）、“雙結(jié)算機(jī)制”（綜合對(duì)沖價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)）。3.1中國(guó)虛擬電廠政策驅(qū)動(dòng)促進(jìn)性、監(jiān)管性政策并舉，制度建設(shè)向市場(chǎng)化方向漸進(jìn)改革從長(zhǎng)期來(lái)看（5年以上的周期下），國(guó)內(nèi)的電力市場(chǎng)改革一直處在推進(jìn)中。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，其實(shí)整體市場(chǎng)的資源分布結(jié)構(gòu)亦持續(xù)保持“紡錘體”結(jié)構(gòu)。在短周期場(chǎng)景下（3年周期），電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的政策推動(dòng)，以及相關(guān)主體市場(chǎng)（電力交易市場(chǎng)）的構(gòu)建目前明顯處于加速周期下，對(duì)應(yīng)至虛擬電廠市場(chǎng)，剛處于有長(zhǎng)期制度基礎(chǔ)，短期市場(chǎng)基礎(chǔ)正在形成的商業(yè)化初期。3.2中國(guó)虛擬電廠市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電力交易市場(chǎng)建設(shè)是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)主線，輔助服務(wù)市場(chǎng)處于拐點(diǎn)性節(jié)點(diǎn)回顧整個(gè)中國(guó)電力交易市場(chǎng)的變化，圍繞著電力交易主體以及區(qū)域性交易試點(diǎn)，所展開(kāi)的市場(chǎng)改革，基本原則是從國(guó)情出發(fā)，適配區(qū)域特征，同時(shí)結(jié)合海外市場(chǎng)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行試錯(cuò)式漸進(jìn)性改革。對(duì)應(yīng)的輔助服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展，也逐漸隨著交易市場(chǎng)完善，從基本的交易公平問(wèn)題，轉(zhuǎn)入更深層次的服務(wù)性匹配問(wèn)題，當(dāng)然當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，圍繞著“源荷網(wǎng)儲(chǔ)一體化”、“多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)”這些新式能源系統(tǒng)形態(tài)，展開(kāi)兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的模式探索，將成為上下協(xié)同的核心方向。3.3中國(guó)虛擬電廠模式及框架虛擬電廠需具備：分布能源集合、能源網(wǎng)絡(luò)管理、源荷供需優(yōu)化能力從目前國(guó)內(nèi)的虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，因?yàn)殡娏灰资袌?chǎng)仍在區(qū)域試點(diǎn)階段，該技術(shù)所對(duì)應(yīng)的商業(yè)化市場(chǎng)仍不成熟。所以目前，在資源整合角度，主要以分布式發(fā)電、微電網(wǎng)等為電源端整合基礎(chǔ)。在輔助服務(wù)端，主要以電源端（分布式）的發(fā)電預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃為主。當(dāng)然從長(zhǎng)期來(lái)看，虛擬電廠在具備了，分布能源集合、電力能源網(wǎng)絡(luò)管理、源荷供需優(yōu)化的基礎(chǔ)上，以云中心形式，貫穿”電源端”、“電網(wǎng)輸配端”、“負(fù)荷端”?；谕顿Y周期和產(chǎn)業(yè)分布特征，虛擬電廠的類型可分為供給/需求兩端從核心差異上來(lái)看，供給側(cè)虛擬電廠具備獨(dú)立發(fā)電機(jī)組，對(duì)應(yīng)有效的負(fù)荷匹配，調(diào)配彈性更高。但是，這也決定了其投資周期相對(duì)更長(zhǎng)，固定調(diào)配成本更高。需求響應(yīng)側(cè)虛擬電廠，具備更強(qiáng)的技術(shù)協(xié)調(diào)性，可以在相對(duì)成熟的電力交易市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，有效控制可轉(zhuǎn)移、可中斷負(fù)荷，具備更強(qiáng)的技術(shù)投資特征。當(dāng)然，從長(zhǎng)期來(lái)看，混合型虛擬電廠基于兩者的優(yōu)勢(shì)更能兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從微觀試點(diǎn)向宏觀管理過(guò)渡，兼顧能源安全、合理消納和經(jīng)濟(jì)收益平衡通過(guò)梳理，國(guó)內(nèi)已運(yùn)行或者試運(yùn)行的虛擬電廠相關(guān)項(xiàng)目，從最初的電網(wǎng)安全、新能源合理消納以及傳統(tǒng)投資替代為出發(fā)點(diǎn)。逐漸向省級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)的電力輔助服務(wù)和交易參與升級(jí)。同時(shí)，在電源/負(fù)荷兩端的有效聚合也開(kāi)始呈現(xiàn)出規(guī)?；厔?shì)，同時(shí)在一些垂直應(yīng)用場(chǎng)景下，諸如工業(yè)園區(qū)、冷鏈服務(wù)、數(shù)據(jù)中心等，也逐漸摸索出“網(wǎng)、站、點(diǎn)”三位一體的融合模式，以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化有效管理。3.4中國(guó)虛擬電廠典型運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠：國(guó)內(nèi)最為成熟的虛擬電廠運(yùn)行示范項(xiàng)目國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠無(wú)論在物理架構(gòu)設(shè)計(jì)，還是線上平臺(tái)都具備極強(qiáng)的完整性，并且從區(qū)域試點(diǎn)，到單資源項(xiàng)目改造，以及多態(tài)能源資源接入，均維持了極高的技術(shù)應(yīng)用水平。并且在工程運(yùn)營(yíng)之初，就兼顧了電源供給側(cè)“調(diào)配輸”和負(fù)荷側(cè)“聚響并”的雙向特征，構(gòu)建了較為完整的虛擬電廠智能管控平臺(tái)。相較于國(guó)內(nèi)其他運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目的有效覆蓋范圍和調(diào)控規(guī)模，國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠示范項(xiàng)目，不僅圍繞著“云-管-邊-端”建立起了較為完善的管控架構(gòu)，在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)中，也完成了從社會(huì)效益向經(jīng)濟(jì)效益的有效過(guò)渡。從其參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的實(shí)際效果來(lái)看，不僅具備了跨區(qū)域協(xié)同的管控經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也具備了對(duì)電力市場(chǎng)的服務(wù)性有效接入的示范經(jīng)驗(yàn)。3.4中國(guó)虛擬電廠典型運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目上海虛擬電廠：以點(diǎn)帶面，協(xié)同推進(jìn)，兼顧資源多樣性和交易規(guī)模性上海地區(qū)本身就面臨著較為復(fù)雜多樣的負(fù)荷類型，同時(shí)在平臺(tái)化的目標(biāo)下，還需要考慮不同區(qū)域因?yàn)榻?jīng)濟(jì)稟賦不同所對(duì)應(yīng)的聚合特征的差異性。同時(shí)，從長(zhǎng)期發(fā)展路徑上來(lái)看，雙向發(fā)電用能的可協(xié)調(diào)性，以及在電力交易市場(chǎng)接入后的安全性、有效性也是其建設(shè)虛擬電廠過(guò)程中需要時(shí)刻錨定的目標(biāo)。無(wú)論從上海虛擬電廠的聚合資源類型的廣度，還有在參與輔助服務(wù)和電力交易的深度來(lái)看，其運(yùn)營(yíng)的有效性均得到了驗(yàn)證。并且在當(dāng)下國(guó)內(nèi)電力交易市場(chǎng)機(jī)制尚待完善的背景下，能夠結(jié)合虛擬電廠的資源建設(shè)和平臺(tái)運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)盈利，也是可以作為