虛擬電廠行業(yè)市場分析

虛擬電廠行業(yè)市場分析1.什么是虛擬電廠？什么是虛擬電廠？根據(jù)IEC，虛擬電廠是聚合優(yōu)化“源網(wǎng)荷儲”清潔發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)和互動商業(yè)模式。其重點對分布式電源、儲能、可調(diào)負(fù)荷等未納入電網(wǎng)調(diào)度的各類資源進(jìn)行聚合和控制，服務(wù)電網(wǎng)并實現(xiàn)盈利。虛擬電廠主要分為三類，我國目前主要以需求側(cè)資源型為主。虛擬電廠主要分為需求側(cè)資源型、供給側(cè)資源型和混合資源型三類，我國虛擬電廠起步較晚，試點項目主要以需求側(cè)資源型為主。虛擬電廠與實體電廠、微電網(wǎng)有何不同？虛擬電廠是一種非實體的智能控制技術(shù)，在電力系統(tǒng)的定位是參與及聚合優(yōu)化，只能運行于并網(wǎng)模式：虛擬電廠通過聚合和優(yōu)化DER組合達(dá)到調(diào)節(jié)資源的目的，始終與公網(wǎng)相連，不能像微電網(wǎng)一樣以離網(wǎng)模式獨立存在。虛擬電廠的發(fā)展歷程海外VPP發(fā)展較早且相對成熟，國內(nèi)起步較晚。歐洲以聚合分布式電源為主，北美以聚合可控負(fù)荷為主，澳洲以聚合用戶側(cè)儲能為主，日本以聚合用戶側(cè)儲能和分布式電源為主。國內(nèi)起步較晚，目前處于試點階段，江蘇、上海等地陸續(xù)開展需求側(cè)管理，冀北、深圳、山西等地區(qū)VPP項目已投入電網(wǎng)調(diào)度運行和電力市場運營。虛擬電廠的發(fā)展分為邀約型、交易型、自治型三個階段，我國正處于邀約型到交易型的轉(zhuǎn)型升級階段。邀約型VPP通過需求響應(yīng)來削減峰荷，交易型VPP通過現(xiàn)貨市場交易達(dá)到電力平衡，自治型VPP能實現(xiàn)能源改革，項目主體逐步從政府轉(zhuǎn)變?yōu)檫\營商，市場主體活力提升。虛擬電廠功能與價值虛擬電廠具有四大層面六個切入點的價值：虛擬電廠在電力生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用，在電力系統(tǒng)層面對“源網(wǎng)荷”均有積極影響，在監(jiān)管側(cè)促進(jìn)競爭降低成本，在運營商側(cè)引入新的商業(yè)模式，從產(chǎn)業(yè)鏈來看創(chuàng)造綜合收益、提供增值服務(wù)。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)虛擬電廠的技術(shù)中資源評估是前提，調(diào)度控制是核心，信息通信是基礎(chǔ)，資源分配是關(guān)鍵。智能計量是直觀獲取用電數(shù)據(jù)的工具，其他技術(shù)包含市場運營、優(yōu)化運行和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。通過加快虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)調(diào)控模式從“源隨荷動”向“源荷互動”轉(zhuǎn)變。虛擬電廠：商業(yè)模式因地區(qū)而異不同地區(qū)虛擬電廠的商業(yè)模式有所差別：歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)普遍采用基于社區(qū)（用戶）的商業(yè)模式，歐洲還有以發(fā)電、售電、第三方運營商和電網(wǎng)公司為主體進(jìn)行組合的多種商業(yè)模式，亞太地區(qū)則多采用交易或獨立運營模式，具體模式因國家政策和電力系統(tǒng)運行特點而異。2.海外虛擬電廠和電力市場德國：虛擬電廠高度成熟，NextKraftwerke龍頭領(lǐng)航電力市場自由度高、競爭開放，存在平衡市場，利于VPP深度參與各大模塊。1）發(fā)電和批發(fā)市場方面，德國采取拍賣競爭方式，電價由供求決定，自由度高，利于VPP平等競爭，并發(fā)揮自身靈活性優(yōu)勢對市場做出反應(yīng)；2）輸電和配電市場方面，德國存在平衡市場機制，輸電系統(tǒng)運營商實時購買或銷售電力以保持平衡，VPP可利用自身靈活性從此運營套利。高度注重可再生能源，契合VPP屬性。1）零售市場上，德國消費者可自由選擇供應(yīng)商，VPP的可再生屬性使其成為大量環(huán)保消費者首選；2）德國施行可再生能源法（EEG），可再生能源型電力生產(chǎn)者具有優(yōu)先購電定價權(quán)，并將獲得補貼，這既促進(jìn)了VPP生產(chǎn)的電力整合入電網(wǎng)，又大幅提升了VPP的盈利能力。商業(yè)模式高度成熟，“發(fā)電側(cè)+需求側(cè)”雙側(cè)多核驅(qū)動收入增長。虛擬電廠依靠聚合、優(yōu)化、參與能源市場、電網(wǎng)服務(wù)、靈活性服務(wù)、客戶服務(wù)六種主要商業(yè)模式獲取收入。NextKraftwerke在發(fā)電側(cè)擁有強聚合能力，聚合光電沼氣等多類電廠形成聯(lián)動效應(yīng)，以此優(yōu)化電力輸出，需求側(cè)則借德國自由市場之便利，在平衡能源市場與靈活性服務(wù)上大放異彩，發(fā)揮自身受青睞的可再生能源屬性，在客戶服務(wù)上提供定制方案。美國：深耕加州市場核心，特斯拉多點盈利碳交易市場成熟，峰值需求廣闊。1）美國具備完善的碳交易體系，多數(shù)州實施可再生能源配額標(biāo)準(zhǔn)，而VPP具有高可再生能源發(fā)電比例，在市場上具備顯著優(yōu)勢。2）美國國土面積廣闊，在夏冬季均有不同州會面臨供冷/供暖峰值需求，需要靈活調(diào)節(jié)，而VPP的強靈活性使其能夠完美契合市場。VPP市場一超三強格局，各有側(cè)重差異發(fā)展。特斯拉為美國VPP龍頭，深耕加州市場，利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)整合優(yōu)化家庭電池和工業(yè)發(fā)電兩類VPP。AutoGrid則注重平臺服務(wù)，不運營自有VPP，Stem利用AI優(yōu)化能源利用，sunrun注重住宅能源市場。特斯拉業(yè)務(wù)線廣闊多點盈利。特斯拉業(yè)務(wù)涵蓋平臺、人工智能優(yōu)化、小型綠色發(fā)電廠、家庭太陽能四大VPP領(lǐng)域，業(yè)務(wù)涵蓋其他三強總和，在加州已有超5700戶家庭加入VPP，并已與政府簽訂供電協(xié)議，成熟的Autobidder平臺切合VPP靈活定價屬性，多點盈利下VPP業(yè)務(wù)已步入星辰大海。澳大利亞：聚焦家庭太陽能，EnergyLocals與Tesla合作共贏高頻定價市場創(chuàng)設(shè)巨大套利空間。澳大利亞電力批發(fā)市場施行實時定價制，價格每5分鐘依據(jù)供求關(guān)系確定一次，VPP靈活定價能力完美匹配高頻市場，可以迅速響應(yīng)市場變化，達(dá)成日內(nèi)交易套利。政府設(shè)立定額可再生能源交付義務(wù)，輔助市場收益顯著。澳大利亞政府規(guī)定零售商等實體每年必須交付一定數(shù)量的可再生能源證書（RECs），而VPP所整合的大量中小綠色電廠是RECs的生產(chǎn)者，VPP通過在輔助市場銷售大量RECs獲取可觀收入。專注整合住宅太陽能，聚焦電池儲能系統(tǒng)技術(shù)。與美國、德國不同，澳大利亞的幾大VPP廠商多關(guān)注住宅太陽能與電池業(yè)務(wù)，從家庭中整合綠色能源構(gòu)建VPP，而多家庭整合的基礎(chǔ)為電池儲能系統(tǒng)技術(shù)。老牌企業(yè)進(jìn)軍VPP，核心南澳大利亞市場。EnergyAustralia,OriginEnergy,Tesla等均為老牌能源強企進(jìn)軍VPP市場。由于地理因素，澳大利亞人口大多分布于南澳大利亞地區(qū)，導(dǎo)致住宅太陽能市場也聚焦于此，南澳市場競爭激烈，EnergyLocals通過與特斯拉合作市占率超50%一騎絕塵。英國：差額合約下多類企業(yè)協(xié)同布局，VPP正處高速增長期去中心化自由市場鼓勵競爭。英國市場允許廠商自由進(jìn)入，整體呈現(xiàn)去中心化特質(zhì)，價格由供求關(guān)系決定，使VPP可以積極介入生產(chǎn)側(cè)市場，利用靈活性低買高賣競爭獲利。差額合約機制保證穩(wěn)定收益，VPP現(xiàn)金流平穩(wěn)前景大好。低碳能源生產(chǎn)商與英國政府可簽訂差額合約，合約設(shè)定了一個保證價格，當(dāng)市價低于保證價格時，政府會給予廠商補貼；市價高于保證價格時廠商給予政府一定的利潤償還。差額合約機制使VPP擁有較為穩(wěn)定的現(xiàn)金流和穩(wěn)健的財務(wù)狀況，保證未來投資發(fā)展與業(yè)務(wù)擴大。電池儲能增長迅速，電動車攜屋頂太陽能合力推動VPP發(fā)展。英國VPP市場始于2009年，超過50%的VPP容量來自電池儲能，近五年受以特斯拉為代表的科技廠商在電池儲能技術(shù)的突破，以及屋頂太陽能、家庭/電網(wǎng)電池、電動車等分布式能源資產(chǎn)滲透率的提高推動，市場增長迅猛。預(yù)計2025年市場總產(chǎn)能將增長到20GW。多類公司齊力布局，市場分散度較高。英國VPP市場主要參與者以Centrica為代表的大型公用事業(yè)公司、以Limejump為代表的獨立聚合商，以及以Flexitricity為代表的科技公司。但由于市場尚處于高速增長期，22年市占最高的Centrica也只有25%左右市占率，整體分散度較高。3.我國的實踐和存在的問題負(fù)荷側(cè)由“消費者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爱a(chǎn)銷者”“剛性消費者”轉(zhuǎn)向“柔性產(chǎn)銷者”，光儲充協(xié)同加快虛擬電廠建設(shè)腳步。18-22年中國公共充電樁年新增量由7.5萬座增加至65.1萬座，CAGR達(dá)72%。新增分布式光伏裝機由20.96GW增加至51.11GW，CAGR為25%。21Q1以來季度棄光率維持在2%左右。新能源廣泛接入加速虛擬電廠發(fā)展，消納需求進(jìn)一步推動項目落地。新能源建設(shè)推動我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級能源結(jié)構(gòu)快速升級，新型電力系統(tǒng)建設(shè)全面啟動：2010-2022年能源結(jié)構(gòu)從“火電74%+太陽能0%”轉(zhuǎn)為“火電52%+太陽能16%”，新能源的接入增加了電網(wǎng)的波動性，系統(tǒng)升級迫在眉睫。6月2日國家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，電力系統(tǒng)全面加速發(fā)展。我國“電改”已初具成效自2015年第三輪“電改”以來，我國電力市場化探索步入第9個年頭，以2~3年為一個階段，不斷試錯、糾錯、創(chuàng)新和完善，逐步打開市場化交易局面，到現(xiàn)在已初步形成規(guī)模龐大、運行平穩(wěn)的市場體系。全國市場交易電量占比持續(xù)增加市場交易電量占比持續(xù)提升。根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，19-22年市場交易電量占比持續(xù)提升，22年市場交易電量高達(dá)52543億千瓦時，同比+39%，占比達(dá)到60.8%，23H1市場交易電量同比+7%，占比約為61.5%。市場交易以中長期交易為主，現(xiàn)貨直接交易為輔。19年以來，中長期電力直接交易量持續(xù)增加，22年達(dá)到41408億千瓦時，CAGR約24%。從交易類型來看，市場交易電量是以中長期交易為主，23H1約占市場化交易電量80%。VPP參與電力市場：樁/車市場應(yīng)用舉例VPP應(yīng)用場景靈活，樁/車市場虛擬電廠、電網(wǎng)企業(yè)和用戶均獲益。根據(jù)《新型電力系統(tǒng)環(huán)境下的虛擬電廠輔助調(diào)峰市場機制及其商業(yè)模式設(shè)計》，大部分電車用戶充電時間與居民用電高負(fù)荷期有85%的重合率，倘若維持現(xiàn)有方式就需要擴容改造供電網(wǎng)絡(luò)，單就北京改造投資額將高達(dá)64億元，虛擬電廠有望成為破解難題的重要思路。4.市場空間測算中游參與者眾多，下游尚無明確主體虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈可分為三大部分：上游能源包括可控負(fù)荷&分布式能源&儲能，中游為軟件供應(yīng)商&硬件供應(yīng)商&解決方案供應(yīng)商，下游含發(fā)電集團&電網(wǎng)公司&售電公司&大用戶。整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策來自各層面的數(shù)據(jù)信息，是虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。市場空間測算：中游設(shè)備端從設(shè)備和系統(tǒng)投資角度，虛擬電廠運營商需要投資包括通訊網(wǎng)關(guān)、規(guī)約轉(zhuǎn)換、計量終端和虛擬電廠運營平臺系統(tǒng)等硬件和軟件設(shè)備。我們假設(shè)：22年全系統(tǒng)投資成本約為1000元/kWh，23-25年隨著技術(shù)成熟和降本，成本年降5%測算價格；22年全國最大用電負(fù)荷為12.9億千瓦，根據(jù)中電聯(lián)《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告2022》預(yù)測到25年我國最大負(fù)荷約為16.3億千瓦；需求側(cè)響應(yīng)能力從22年的3%發(fā)展到25年5%，并且全都由虛擬電廠完成響應(yīng)。經(jīng)過測算，我們預(yù)計到25年虛擬電廠中游設(shè)備端市場空間約為699億元。5.重點公司分析安科瑞：微電網(wǎng)解決方案領(lǐng)先企業(yè)微電網(wǎng)解決方案領(lǐng)先企業(yè)，虛擬電廠的重要組成部分。公司是用戶側(cè)微電網(wǎng)系統(tǒng)能效管理系統(tǒng)的硬件+軟件的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商（終端表計、電量傳感器等硬件+各能源管理軟件），形成了“云-邊-端“完整的產(chǎn)品生態(tài)體系。微電網(wǎng)打破對用戶內(nèi)部負(fù)荷、光、儲、充的信息孤島，實現(xiàn)互聯(lián)互通，為后續(xù)虛擬電廠或者負(fù)荷聚合商的聚合提供信息接口和控制通道。國能日新：發(fā)電預(yù)測龍頭，虛擬電廠打開新的成長空間新能源發(fā)電預(yù)測龍頭，虛擬電廠打開新的成長空間。公司主要面向新能源電站、發(fā)電集團和電網(wǎng)公司等新能源電力市場主體提供產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)，以新能源發(fā)電功率預(yù)測產(chǎn)品為核心，22年營收占比72%，同時圍繞“電改”主線推動電力交易輔助決策平臺、儲能EMS系統(tǒng)以及虛擬電廠運營業(yè)務(wù)，積極打開新的成長空間。利用自身技術(shù)優(yōu)勢，探索虛擬電廠運營市場。22年6月公司設(shè)立控股子公司“國能日新智慧能源（江蘇）有限公司”探索虛擬電廠運營市場，7月發(fā)布定增預(yù)案，擬融資8.6億投資微電網(wǎng)及虛擬電廠綜合能源管理平臺等業(yè)務(wù)，為后續(xù)開拓新市場打下基礎(chǔ)。國電南瑞：電網(wǎng)信息化龍頭，虛擬電廠有望成為新的業(yè)績增量公司是能源互聯(lián)網(wǎng)整體解決方案提供商，是電網(wǎng)信息化龍頭企業(yè)。公司是國網(wǎng)旗下以能源電力智能化為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)整體解決方案提供商，為電網(wǎng)、發(fā)電及用戶提供能源整體解決方案。22年電網(wǎng)自動化及工業(yè)控制（電力市場和虛擬電廠業(yè)務(wù)歸屬這個板塊）實現(xiàn)營收255.59億元，占總營收55%，是公司的支柱業(yè)務(wù)。國內(nèi)現(xiàn)貨交易系統(tǒng)的主要供應(yīng)商，虛擬電廠建設(shè)引領(lǐng)者。公司22年落地15個省市電力現(xiàn)貨市場和國內(nèi)首個省級虛擬電廠運營管控系統(tǒng)，在上海、福建、江蘇等地成功落地多個樣板工程，是虛擬電廠建設(shè)的技術(shù)引領(lǐng)者。未來有望為公司帶來新的業(yè)績增量。東方電子：電網(wǎng)調(diào)度老兵，虛擬電廠建設(shè)先行者電網(wǎng)調(diào)度老兵，參與南網(wǎng)首個區(qū)域級虛擬電廠建設(shè)。公司起家于電力系統(tǒng)自動化，發(fā)展至今已形成覆蓋電力全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品和服務(wù)體系，產(chǎn)品與服務(wù)覆蓋“發(fā)、輸、變、配、用”各個環(huán)節(jié)。公司憑借在自動化、信息化和數(shù)字化領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)，打造“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能終端、綜合能源管理、源網(wǎng)荷儲智慧管控、云化智能運維、虛擬電廠和碳資產(chǎn)管理”等核心技術(shù)和綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈。虛擬電廠先行者，多個項目落地實施。公司完成南方電網(wǎng)虛擬電廠建設(shè)和上線市場化運營；參與國網(wǎng)湖北綜能虛擬電廠建設(shè)和浙江寧波新型電力系統(tǒng)和勝利油田源網(wǎng)荷儲智慧管控等項目。國網(wǎng)信通：“云網(wǎng)融合”服務(wù)提供商，虛擬電廠多地順利試點“云網(wǎng)融合”產(chǎn)業(yè)服務(wù)提供商，數(shù)字化應(yīng)用成熟。公司是國網(wǎng)旗下領(lǐng)先的云網(wǎng)融合技術(shù)產(chǎn)品提供商，以“數(shù)字底座+能源應(yīng)用”為