報告出品方：東吳證券

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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“源網荷儲”清潔發(fā)展的新一代智能控制技術和互動商業(yè)模式。其重點對分布式電源、儲能、可調負荷等未納入電網調度的各類資源進行聚合和控制，服務電網并實現(xiàn)盈利。

虛擬電廠主要分為三類，我國目前主要以需求側資源型為主。虛擬電廠主要分為需求側資源型、供給側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資源型為主。

虛擬電廠與實體電廠、微電網有何不同？

虛擬電廠是一種非實體的智能控制技術，在電力系統(tǒng)的定位是參與及聚合優(yōu)化，只能運行于并網模式：虛擬電廠通過聚合和優(yōu)化DER組合達到調節(jié)資源的目的，始終與公網相連，不能像微電網一樣以離網模式獨立存在。

虛擬電廠的發(fā)展歷程

海外VPP發(fā)展較早且相對成熟，國內起步較晚。歐洲以聚合分布式電源為主，北美以聚合可控負荷為主，澳洲以聚合用戶側儲能為主，日本以聚合用戶側儲能和分布式電源為主。國內起步較晚，目前處于試點階段，江蘇、上海等地陸續(xù)開展需求側管理，冀北、深圳、山西等地區(qū)VPP項目已投入電網調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型升級階段。邀約型VPP通過需求響應來削減峰荷，交易型VPP通過現(xiàn)貨市場交易達到電力平衡，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“源網荷”均有積極影響，在監(jiān)管側促進競爭降低成本，在運營商側引入新的商業(yè)模式，從產業(yè)鏈來看創(chuàng)造綜合收益、提供增值服務。

虛擬電廠的關鍵技術

虛擬電廠的技術中資源評估是前提，調度控制是核心，信息通信是基礎，資源分配是關鍵。智能計量是直觀獲取用電數(shù)據(jù)的工具，其他技術包含市場運營、優(yōu)化運行和物聯(lián)網技術。通過加快虛擬電廠關鍵技術研發(fā)，實現(xiàn)調控模式從“源隨荷動”向“源荷互動”轉變。

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公司為主體進行組合的多種商業(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，Next Kraftwerke龍頭領航

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；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者具有優(yōu)先購電定價權，并將獲得補貼，這既促進了VPP生產的電力整合入電網，又大幅提升了VPP的盈利能力。

虛擬電廠群雄并起：新興公司蓬勃發(fā)展，老牌廠商擴展新業(yè)務。德國虛擬電廠市場發(fā)展較早，目前已有多個主要虛擬電廠主體開展成熟服務，分為1）以Next Kraftwerke為代表的新興以虛擬電廠為核心業(yè)務的運營主體，和2）以Lichtblick為代表的老牌綠色電力供應商拓展新業(yè)務兩類主體。兩類虛擬電廠均以整合小型分散的可再生能源發(fā)電廠為主，聚合形成大型VPP，針對企業(yè)和家庭均開展服務。
Next Kraftwerke龍頭領航。 Next Kraftwerke創(chuàng)立于2009年，于2021年被殼牌收購，十余年間發(fā)展迅速，具備高產能、多能源單元、強能源平衡能力，截止2022年底總產能達12.29GW，位列德國第一，已成為VPP市場龍頭。

濃郁創(chuàng)新氛圍催生完善軟件控制系統(tǒng)，為VPP創(chuàng)設強平衡與優(yōu)化能力。德國完善的IT產業(yè)與監(jiān)管方對創(chuàng)新商業(yè)模式的支持提供了深厚人才基礎，提供VPP靈活平衡能源市場和優(yōu)化整合能源資源的強勁能力，使VPP 1）能夠積極響應市場動態(tài)，從頻率調節(jié)等電網穩(wěn)定服務的輔助市場盈利，2）還可以獲取TSOs的平衡市場利潤，并從純能源市場套利。
大面積小型分布式能源資源創(chuàng)設整合基礎，積極響應能源轉型政策構筑競爭優(yōu)勢。德國可再生能源發(fā)電發(fā)展成熟，但受地域風光資源分布原因，整體分布較為分散，為VPP聚合整理創(chuàng)設基礎，提高VPP調節(jié)靈活度。由于整合的大部分均為可再生能源，VPP積極響應德國能源轉型計劃，推動能源系統(tǒng)去碳化，獲取政府補貼，相較傳統(tǒng)電廠構筑競爭優(yōu)勢。

商業(yè)模式高度成熟，“發(fā)電側+需求側”雙側多核驅動收入增長。虛擬電廠依靠聚合、優(yōu)化、參與能源市場、電網服務、靈活性服務、客戶服務六種主要商業(yè)模式獲取收入。Next Kraftwerke在發(fā)電側擁有強聚合能力，聚合光電沼氣等多類電廠形成聯(lián)動效應，以此優(yōu)化電力輸出，需求側則借德國自由市場之便利，在平衡能源市場與靈活性服務上大放異彩，發(fā)揮自身受青睞的可再生能源屬性，在客戶服務上提供定制方案。

經營能力穩(wěn)步增長，電廠產能突飛猛進。Next Kraftwerke擁有的總能源單元數(shù)從2019年9月的8100個迅速增長至2023年6月的15300個，CAGR為17.8%，并網綠色電廠數(shù)穩(wěn)步增長；總產能從2019年9月的7100MW增長到2023年6月的12300MW，CAGR為15.8%，產能增長迅猛，市場份額巨大。
收入增長迅疾，度過前期投資階段后利潤進入高速增長階段。 Next Kraftwerke的收入從2015年的2.73億歐元迅疾增長至2021年的172億歐元，CAGR達99.5%，收入增長迅猛，市場份額大幅攀升。由于虛擬電廠前期需要投入較多， Next Kraftwerke在2020年前利潤極低或虧損，但2020年后已進入盈利階段，2021年利潤為9490萬歐元，同比增長286%，盈利能力強，利潤已開始高速增長。

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準，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，利用機器學習技術整合優(yōu)化家庭電池和工業(yè)發(fā)電兩類VPP。AutoGrid則注重平臺服務，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)務線廣闊多點盈利。特斯拉業(yè)務涵蓋平臺、人工智能優(yōu)化、小型綠色發(fā)電廠、家庭太陽能四大VPP領域，業(yè)務涵蓋其他三強總和，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)務已步入星辰大海。

深耕加州核心業(yè)務，廣泛布局全國市場。特斯拉在加利福尼亞的VPP參與的Powerwall業(yè)主數(shù)激增，22年6月參與家庭數(shù)為1262個，23年6月增長為7303個，同比+478%，現(xiàn)輸出能力已達50MW，在22年貢獻了577MWh的電量。此外，特斯拉還進軍其他州，布局全國市場：22年12月，特斯拉獲得批準在德克薩斯州創(chuàng)建一個“全州市場設計試點”虛擬電廠。
業(yè)務增長創(chuàng)新紀錄，市場規(guī)模增速喜人。業(yè)務表現(xiàn)：特斯拉的電池儲能系統(tǒng)（BEES）儲能量在22Q4同比增長152％，創(chuàng)下新的季度記錄。市場規(guī)模：全球虛擬電廠市場在22年市場規(guī)模達12億美元，預計到2028年將達到46.3億美元，CAGR為25.63％，美國為核心市場之一。

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，可以迅速響應市場變化，達成日內交易套利。
政府設立定額可再生能源交付義務，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。與美國、德國不同，澳大利亞的幾大VPP廠商多關注住宅太陽能與電池業(yè)務，從家庭中整合綠色能源構建VPP，而多家庭整合的基礎為電池儲能系統(tǒng)技術。
老牌企業(yè)進軍VPP，核心南澳大利亞市場。EnergyAustralia, Origin Energy,Tesla 等均為老牌能源強企進軍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。

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