2023年中国虚拟电厂行业研究报告.docx

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1、中国虚拟电厂行业研究报告2023年虚拟电厂VPP研究范畴界定虚拟电厂既是电力交易市场的重要组成，也是能源互联网的有机节点分别从VPP的两个核心驱动要素来看，其中商业规模化主要对应了电力交易市场的逐渐迭代，技术应用驱动，主要是对应了能源互联网的大技术系统研究范式。当然，考虑本报告的阅读主体主要是企业经营者、投资机构、第三方研究机构等更加侧重于市场商业化、企业案例分析等方向，所以本文的研究范围主要聚焦在VPP在电力交易市场背景下的商业范式研究。虚拟电厂不同行业落位分类短期相关长期相关来源：国家电网、国家电力调度控制中心、艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。01中国虚拟电厂行业发展背景Developmen

2、tbackground02全球虚拟电厂行业发展现状GlobalIndustrialperspective03中国虚拟电厂行业发展现状ChinaIndustrialperspective04国内外典型企业案例CasestudyCONTENTS目录电国虚拟电厂行业发展背景Developmentbackground1.l中国电力能源供给端风光发电装机量递增，对应峰谷调拨及合理消纳需求旺盛从每年新增发电装机量来看，风光电装机量虽然存在一定的投资周期性，但是长期来看，仍是比较核心的成长型电力资产。结合其在全天候场景下存在明显的“波动性、低出力特征。从长期的投资收益角度考虑，需要结合补贴叠加充分交易”来实

3、现经济效益和绿色效益的双提升。2015-2022年中国新增发电装机量结构分布中国电源出力全天候分布特征光电(%) 火电(%) 风电() 水电(%)核电()一火电()一核电()一风电()光电()来源：国家能源局，中电联，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制.Ll中国电力能源供给端风光发电规模扩大，未来有效消纳成为绿色经济持续发展的首要目标从能源发电结构来看，中国能源发电量占比中，风光发电的占比出现明显的扩大趋势。当然聚焦2022年，可以看到，发电量相对占比出现了一定程度的下滑。考虑到发电装机量（前置投资因素），有效并网量（后置消纳因素）。当下节点，需要有效的解决风光电长期、合理消纳的问题。才能在相对理想

4、的条件下，实现在2025年达到16.5%发电占比的目标。当然，从整个电力网络的有效运营角度来看，有效解决其“峰谷调拨及合理消纳”问题，将成为能源市场持续繁荣的重中之重。20152022年中国能源发电量结构20252060年中国能源发电量结构预测来源：国家能源局，全球能源互联网发展合作组织，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制.Ll中国电力能源供给端分布式发电摊薄集中投资收益，平抑长期供需缺口及短期波动性从政策推动性角度来看，分布式风光电自2021年起，开始进入强政策推动期。国家能源局及其他相关部委，分别按照不同行政层级（省、县、市、区），以及不同执行主体（公共机构、政府机构、企业单位等）推动分布式光伏

5、、分散式风电的加快发展。比如在2022年5月发布的关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案，明确提出到2025年，公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到50%o当然，国内分散式风电，相较分布式光电，仍存在较为明显的技术商业化差距。20172022年中国分布式光电装机量20172021年中国分散式风电装机量来源：国家能源局，CWEA,艾瑞咨询研究院自主研究及绘制.L2中国电力能源需求端第三产业+居民电力消费比重逐年升高，弹性系数分布区间长期上移从整体电力消费结构来看，第三产业+居民用电的消费比重逐年升高，一方面对应了整体中国经济结构发展中，泛口径下的高端制造业和软件服务业、物流服务业等，肩负了更

6、强的新经济动能。同时另一方面，基于全产业数字化的背景下，用电终端（包括居民用户）的用电依赖性也在逐渐增强。结合长周期下的，在未来国内经济增速维持温和增长的前提下，考虑到第三产业+居民用电的分布式+储能渗透率逐渐提升，电力消费弹性系数，大概率会进入低波动、高运行的新区间。20102022年中国电力消费分布结构2010-2021年中国电力消费弹性系数1.2 中国电力能源需求端新兴行业电力依赖性与日俱增，负荷特征呈现复杂化趋势作为国内新经济增长的典型电力负荷需求方，数据算力、5G通信、新能源汽车等，其电力需求在量级增速方面，呈现出明显的快速增长。当然从负荷特征来看，数据中心因为其产业发展的应用场景已

7、经开始从“中心化网络向“边缘计算过渡，所以有可能呈现出大者更大，诸更密的分布特征，对应电力负荷特征也会出现两极分化。新能源汽车,特别是BEV车型的高渗透率，也对应会增加电力负荷的随机性。从整体来看，更加系统化、动态化的电力系统，会成为未来电力供需网络的核心形态。20202025年中国新兴产业电力消费结构20202025年中国新兴产业电力负荷结构2020202120222023e2024e2025e新能源汽车充电（亿千瓦时）_!电炉钢（亿千瓦时）计算机、通信和其他电子设备制造业（亿千瓦时）数据中心（亿千瓦时）一光伏制造（全产业）（亿千瓦时）通讯基站（亿千瓦时）来源：信达证券研究中心，艾瑞咨询研究

8、院自主研究及绘制。5G通信（亿千瓦时）1.3 中国电力能源服务端分布式储能技术的规模化应用，将成为电力供需结构矛盾的核心节点结合前面讨论的新能源发电的并网量级矛盾、结果矛盾来看，新型储能技术的规模化，一方面能够在时间层面解决并网错峰的现实问题；同时也能主动促进电力负荷端的“源荷一体化”改善。从产业供需两端，改善电力能源的市场化应用的问题。同样以新能源汽车相关配套的充电桩为例，伴随着其作为电力负荷端的基础设施密度的快速增长，光储冲放一体模式，结合BEV的先天储能属性，亦能从负荷端，实现分布式源荷载体的经济及社会效益优化。2022年Q1Q3中国新型储能装机规模（新增投运）2022年2023年中国充

9、电桩保有量来源：CNESA,中国充电联盟，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。2022（万台）2023e（万台）L3中国能源管理端负荷聚合从被动向主动过渡,高基数能源需求的精益效益显现从能源需求端的负荷特征来看，本身相较供给端就具备更强的分散性、随机性”。同时，随着需求端电动汽车、储能设备的快速应用扩张，未来负荷的主动优化的需求，也推动从过往相对中心化的被动聚合，向主动聚合过渡。同时，未来亦存在分布能高渗透率场景下的“源荷一体趋势，该场景下的，自发电/并网收益双运行模式，更加依赖主动聚合方式下的有效精益控制，实现公共效益和个体效益的双平衡。被动负荷聚合方法及相关负荷特征主动负荷聚合方式及相关控制路径

10、主动负荷聚合聚合方法应用场景负荷特征基于参数辨识基于蒙特卡洛模拟基于福克普朗克基于马尔科夫链调压功率平衡、有功备用等制 可再生能源波动、调压、需求响应用户最低舒适度分析等负荷跟踪等大量随机负荷状态随时间明显变化的负荷来源：负荷聚合技术及其应用，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制.空调、冰箱、热水器 等温控负荷物理模型阶数较彳珅勺分布式控制控制主体 核心差异02多球虚拟电厂行业发展研究Developmentstatus12政策环境对比：各国基于本国电力市场现状，在推动切入点存在差异结合各国在自身市场环境下的政策差异，可以看出，宏观层面碳中和目标是较为一致的长期目标。另外考虑到电力市场交易天然具备较强的

11、垄断性禀赋和安全性要求，所以几乎都是电力市场改革+虚拟电厂技术商业化”并行推动。并且从投资视角来看，虚拟电厂明显具备强政策驱动+强技术投资前置”的双特征，所以核心市场主体更适配资产运营收益”的投资模型。全球主要国家虚拟电厂政策区域和相关环境来源：GEIDCO,艾瑞咨询研究院整理及绘制。发展路径对比：欧洲I国家侧重电源端整合，美国市场侧重需求侧管理追溯至欧洲的能源行业上游，能源紧缺性和可再生能源的蓬勃发展互为因果，所以如果长期有效的解决多形态能源的电源侧资源整合是其需要核心解决的主要问题。同时，考虑到各国下游能源需求结构的明显差异性，跨区协作以及长效交易也是其在电源端推动虚拟电厂建设的主要原因。

12、在美国市场，一方面由于大部分州的电力市场上游基本处于寡头垄断状态（部分州是基于行政原因，部分州是基于市场原因），新进入者和技术商业化玩家考虑到市场进入成本、资源整合成本等问题，主要在需求响应侧进行项目建设。欧洲国家/美国虚拟电厂市场化发展历程对比政策驱动期叁国、荷兰】 西班牙等r英国、法国、 I西班牙等8国启动全球收I 个虚拟电厂 项目VFCPP 、）启动FENlX 项目，搭建 首个适合欧 洲电力系统 的虚拟电厂 项目 v 2000 年2005 年丹麦、德国、 等国家德国、波兰1 为首7家公司启动 EDISON 项 目，以电动 车系统为核 心启动Web2 Energy项目; 采用智能计景、 杵

13、能镉聋筲军 曹电臼6化:如 深q多坤中力三 源 k 2009年 J2010 年 J启初 TWENTIES 项目，提高海上 风电的电能SiiB 卿就公司 Statkraft在德国 建立第一个商业 直以发电厂2012 年开始大规模商 业化应用，Next PooIfF 始为德国四大 输电网运营商 提供控制储备服务2013 年2021年r1美国美国美国片1美国颁发能源 政策法案， 大力支持对 盅求响应的 建设颁发需求响 应年度报告 系统分析需求 响应实施背景 与现状、需求 晌应对系统的 影响族发美国复 苏与再投资法 案，划拨45 亿美元用于整 合需求求应设 备和实现智能 电网技术淡发g需求响 应国家行

14、动计 划，将需求 响应上升到国 家层面美国纽约州Con EdiSon公司开始启动CEVPpU 划，首次探索虚拟电广而目V-Z美国佛薮特州GreenMountainPoWer公司搭 建虚拟电厂平 台，接入2000 余个家庭用户I J特斯拉与PE&G再加州推出了虚拟电厂测试，探索新的运营模式商业转化期来源：GEIDCO,艾瑞咨询研究院整理及绘制。能源结构现状：非再生能源相对紧缺，各类型资源禀赋分散欧盟电力生产结构中，风电、氢能、太阳能的相对增幅是最为直观的。当然考虑到近两年因为地缘政治等因素，导致的传统能源(非再生能源)存在较大的波动性，这也在一定程度上，通过非政策因素加速了相关新能源的替代。同时结合对头部电力消费国家的电力市场观察，其实也都存在一定程度的电价保护机制(避免能源危机对需求终端产生破坏性传导)，所以可能在实际的虚拟电厂业务运营层面，在多个财务年度下，会产生新能源补贴电价和电价保护机制下的利差对冲。这一点在文末的案例分析中，会有所涉及。2020-2022年欧盟电力