報(bào)告出品方：華安證券

以下為報(bào)告原文節(jié)選

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一、趨勢(shì)：虛擬電廠是新型電力系統(tǒng)發(fā)展關(guān)鍵角色

1.1 光伏、風(fēng)力發(fā)電量占比快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)迎來(lái)挑戰(zhàn)

風(fēng)電光伏發(fā)電量逐年增長(zhǎng)，分布式光伏裝機(jī)占光伏整體40%以上。為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，近年來(lái)我國(guó)大力支持風(fēng)電及光伏裝機(jī)，風(fēng)電光伏發(fā)電量大幅提升，2023年第一季度，風(fēng)力光伏發(fā)電量達(dá)3422億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)27.80%，占全社會(huì)用電量16.1%。光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)量持續(xù)增長(zhǎng)，分布式光伏累計(jì)裝機(jī)量同步提高。截至2023年第一季度，我國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)量達(dá)42522.2萬(wàn)千瓦（425.2GW），其中分布式光伏累計(jì)裝機(jī)量達(dá)17632.4萬(wàn)千瓦（176.3GW），占光伏整體裝機(jī)量的41.47%。
風(fēng)光新能源發(fā)電快速發(fā)展帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。風(fēng)光發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等特征，大規(guī)模接入電網(wǎng)會(huì)提高電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻壓力，加大頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定等方面的潛在安全隱患。

1.2 光伏、風(fēng)力發(fā)電增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，不同地區(qū)利用率差距顯著

光伏風(fēng)電裝機(jī)占比逐年提升。根據(jù)能源局的統(tǒng)計(jì)，2022年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)25.64億千瓦，2017-2022年的CAGR達(dá)到了7.61%。其中，光伏發(fā)電的CAGR為24.69%，風(fēng)力發(fā)電的CAGR為17.43%。相比2017年，2022年光伏風(fēng)電的占比提高了13.02%。2023Q1，風(fēng)電光伏新裝機(jī)量為4357億千瓦，占總新裝機(jī)量的73.39%。
棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象仍然存在，且區(qū)域異質(zhì)性較大。根據(jù)全國(guó)新能源消納監(jiān)測(cè)預(yù)警中心的統(tǒng)計(jì)，2023年Q1我國(guó)的棄風(fēng)率和棄光率分別為3.40%和2.00%，其中廣東的棄風(fēng)率和棄光率僅有0.01%，而河北的棄風(fēng)率和棄光率分別達(dá)到了7.50%和4.30%。

1.3 新型電力系統(tǒng)進(jìn)入加速轉(zhuǎn)型期

新型電力系統(tǒng)目前在處在加速轉(zhuǎn)型期，逐步實(shí)現(xiàn)“三步走”規(guī)劃。基于我國(guó)資源稟賦和區(qū)域特點(diǎn)，以 2030 /2045 /2060 年為新型電力系統(tǒng)構(gòu)建戰(zhàn)略目標(biāo)的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，制定“三步走”路徑，分步驟推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)：

? 速轉(zhuǎn)型期（當(dāng)前至 2030年）以支撐實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰為主——總體形成期（2030 年至 2045 年）——鞏固完善期（2045年至 2060年）

1.4 為什么選擇虛擬電廠？靈活調(diào)度&經(jīng)濟(jì)性

虛擬電廠可調(diào)動(dòng)靈活異質(zhì)資源，達(dá)到削峰填谷目的。目前大量的分布式能源以及負(fù)荷側(cè)可調(diào)節(jié)資源未納入電力系統(tǒng)中，這些靈活異質(zhì)資源雖然體量小，但是數(shù)量足夠多，總量大，聚沙成塔。建立虛擬電廠來(lái)調(diào)動(dòng)這些資源，則可以達(dá)到削峰填谷的目的。
相較傳統(tǒng)火電廠，虛擬電廠經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，通過(guò)火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元；而通過(guò)虛擬電廠，在建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、激勵(lì)等環(huán)節(jié)投資僅需500億元至600億元，虛擬電廠參與調(diào)峰成本優(yōu)勢(shì)明顯。

1.5 相關(guān)政策接連助力，虛擬電廠騰飛在即

相關(guān)政策助力虛擬電廠發(fā)展。國(guó)家發(fā)改委、能源局在多能互補(bǔ)、新型儲(chǔ)能、統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、電力需求側(cè)管理、電力負(fù)荷管理、新型電力系統(tǒng)等政策中，明確提出支持虛擬電廠發(fā)展。

二、核心：虛擬電廠核心功能是精細(xì)調(diào)度+聚合

2.1 虛擬電廠的本質(zhì)：調(diào)度與聚合

虛擬電廠是一個(gè)調(diào)度電力資源配置、參加電力市場(chǎng)交易的管理系統(tǒng)平臺(tái)。虛擬電廠本質(zhì)上是一種智慧管理系統(tǒng)，它把分布式儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等分散的資源，通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、信息通信等關(guān)鍵技術(shù)，聚合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化以成為可調(diào)度的控制單元，參與電網(wǎng)調(diào)度和電力市場(chǎng)交易，從而優(yōu)化電力的資源配置。
虛擬電廠的參與方包括基礎(chǔ)資源、技術(shù)服務(wù)和電力需求方。虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈上游是分布式能源和可控負(fù)荷的基礎(chǔ)能源，前者包括分布式光伏、風(fēng)電、水電等；后者包括充電樁、電動(dòng)汽車等；中游是與系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)的技術(shù)服務(wù)，例如物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI技術(shù)等；下游則是居民、電力市場(chǎng)等電力需求方。

2.2 核心技術(shù)：精細(xì)調(diào)控，依賴技術(shù)進(jìn)步；

調(diào)控是虛擬電廠的核心技術(shù)。虛擬電廠必須具備資源采集能力、資源聚合仿真能力，從而了解整個(gè)社會(huì)的用電或發(fā)電特性，分析其調(diào)節(jié)能力，并將所有可用資源聚合起來(lái)進(jìn)行模擬仿真。調(diào)控技術(shù)強(qiáng)，資源的利用率和精細(xì)度就越高。
調(diào)控技術(shù)依賴云計(jì)算、信息通信、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的進(jìn)步。首先，虛擬電廠在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)不斷產(chǎn)生大量的資源配置數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)，因此需要云計(jì)算技術(shù)分析、預(yù)測(cè)電力負(fù)荷并進(jìn)行調(diào)控，從而精準(zhǔn)地完成相應(yīng)分配。其次，虛擬電廠對(duì)上提供調(diào)控中心和電力交易市場(chǎng)的接口，對(duì)下執(zhí)行資源配置，因此需要及時(shí)高效地處理通信信息。此外，虛擬電廠需要實(shí)現(xiàn)與各類型資源站的智能終端的交互，這些則需要依賴物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

2.3 聚合類型：負(fù)荷類、源能荷儲(chǔ)一體化

按照聚合資源的類型，可以把虛擬電廠分為兩類。（1）負(fù)荷類虛擬電廠：虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商聚合具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的電動(dòng)汽車、充電樁等市場(chǎng)化電力用戶，并作為一個(gè)整體對(duì)外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)。（2）源能荷儲(chǔ)一體化虛擬電廠：虛擬電廠聚合新能源發(fā)電電源、可調(diào)控負(fù)荷及配套儲(chǔ)能項(xiàng)目，作為獨(dú)立市場(chǎng)主體參與電力市場(chǎng)，不占用系統(tǒng)調(diào)峰能力，具備自主調(diào)峰調(diào)節(jié)能力，并可以為公共電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)服務(wù)。源能荷儲(chǔ)一體化虛擬電廠是未來(lái)發(fā)展方向。

2.4 獲利方式：響應(yīng)輔助服務(wù)市場(chǎng)、獨(dú)立參與電力市場(chǎng)

目前國(guó)內(nèi)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商或負(fù)荷聚合商主要通過(guò)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)、電力市場(chǎng)交易來(lái)獲得盈利。
國(guó)內(nèi)虛擬電廠實(shí)踐主要是基于經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼的需求側(cè)管理模式。虛擬電廠通過(guò)邀約和實(shí)時(shí)響應(yīng)輔助服務(wù)市場(chǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)壓等輔助服務(wù)來(lái)獲取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼，根據(jù)需求響應(yīng)指令來(lái)調(diào)控聚合的可調(diào)控資源來(lái)參與電網(wǎng)調(diào)度。
虛擬電廠可以作為獨(dú)立主體參與電力市場(chǎng)交易，通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格與內(nèi)部成本的價(jià)差獲得收益。虛擬電廠可參與的交易品種包括峰谷電價(jià)、現(xiàn)貨交易、中長(zhǎng)期交易等，且可以結(jié)合可調(diào)控資源選擇可參與的交易類型進(jìn)行產(chǎn)品組合交易。隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的完善和市場(chǎng)交易品種的增加，虛擬電廠參與市場(chǎng)交易規(guī)模將不斷增長(zhǎng)。

2.5 發(fā)展階段：邀約型轉(zhuǎn)向市場(chǎng)型，冀北、深圳走在前列

虛擬電廠發(fā)展分為三個(gè)階段，分別為邀約型、市場(chǎng)型和自主型。目前我國(guó)虛擬電廠處于邀約型向市場(chǎng)型發(fā)展的階段，主要通過(guò)政府機(jī)構(gòu)或電力調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出邀約信號(hào)，由負(fù)荷聚合商、虛擬電廠組織資源進(jìn)行削峰、填谷等需求響應(yīng)。
冀北虛擬電廠是國(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目。2019年，冀北虛擬電廠示范工程成功投入運(yùn)營(yíng)，至今，已與3家運(yùn)營(yíng)商成功接入，匯聚了156個(gè)可調(diào)節(jié)資源，這些資源涵蓋了蓄熱式電鍋爐、可調(diào)節(jié)的工商業(yè)用戶等11類可調(diào)資源，總?cè)萘窟_(dá)35.8萬(wàn)千瓦，而調(diào)節(jié)能力則達(dá)到了20.4萬(wàn)千瓦。
廣東虛擬電廠是首個(gè)調(diào)度用戶負(fù)荷參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)盈利的案例。根據(jù)5月26日廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)數(shù)據(jù)，深圳能源通過(guò)虛擬電廠參加調(diào)度尚呈新能源蛤地智能充電站的實(shí)驗(yàn)，將50千瓦時(shí)電量從0時(shí)轉(zhuǎn)移至4時(shí)，平均度電收益0.274元。

三、空間：2030年市場(chǎng)空間達(dá)1729億元

3.1 預(yù)計(jì)2025/2030年虛擬電廠投資規(guī)模達(dá)805/1110億元

全社會(huì)用電量和最高電力負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)。從2020年到2022年，全社會(huì)用電量增長(zhǎng)1.1萬(wàn)億千瓦時(shí)，CAGR為7.23%，最高電力負(fù)荷增長(zhǎng)2.14億千瓦，CAGR為9.49%，預(yù)計(jì)2023年全社會(huì)用電量將達(dá)到9.15萬(wàn)億千瓦時(shí)，最高電力負(fù)荷將達(dá)到13.7億千瓦。
2025年投資規(guī)模達(dá)805億元。根據(jù)預(yù)測(cè)，2025/2030年最高電力負(fù)荷將達(dá)到16.1/22.2億千瓦，按照5%的需求側(cè)響應(yīng)能力，到2025/2030年可調(diào)控負(fù)荷能力將達(dá)到0.805/1.11億千瓦，考慮項(xiàng)目可行性，虛擬電廠構(gòu)建的可調(diào)資源潛力按照響應(yīng)能力需求容量、投資成本按1000元/千瓦計(jì)算，虛擬電廠的投資規(guī)模約為805/1110億元。

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