虚拟电厂是什么

虚拟电厂是什么：分布式资源的聚合与优化

虚拟电厂概念最早起源于1997年《虚拟公共设施：新兴产业的描述、技术与竞争力》一书中对虚拟公共设施的定义， 虚拟公共设施即通过独立且以市场为驱动的实体间开展灵活合作，参与合作的实体无需拥有相应资产便可为消费者提供 所需服务，虚拟电厂便是在此概念基础上进行拓展延伸。

根据《虚拟电厂的概念和发展》一文，虚拟电 厂（virtual power plant，简称VPP）是通过 先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电 源、储能系统、可控负荷、电动汽车、充电桩 等分布式能源的聚合和协调优化，以作为一个 特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调 管理系统。虚拟电厂并不是真实存在的电厂， 而是一种智能电网技术，应用分布式电力管理 系统参与电网运行调度，实现“源-荷-网”聚 合优化。

虚拟电厂是什么：结构——可调节性是资源层的核心

资源层的调节能力和质量决定虚拟电厂完成调度指令的能力，工商业储能作为最优质的调节资源之一，是虚拟电厂大发 展的重要前提条件。 源：目前接入资源以分布式光伏为代表，自身不具备调节能力，可和工商业负荷视为整体，构成一个可调节负荷。 荷：可调节负荷各有自身能力限制，工业负荷往往受生产计划强制约，且响应速度慢；空调负荷在时间维度不可平移， 基本没有填谷能力，且受用户体验和天气等因素限制，可调节范围有限；充电桩作为直接面向C端的负荷，其调节能力 不可预测性较强。 储 ：可调节能力、响应速度和可靠性都较为优质的调节资源，同时具备削峰和填谷能力，虚拟电厂进行高频次大幅度 响应的必备资源。

为什么需要虚拟电厂

为什么需要虚拟电厂：风光快速增加带来的填谷需求

风光装机快速增长，加剧电力系统不可控性。截至2023H1，我国风电装机389.21GW，太阳能装机470.67GW，风光 合计占总装机的31.76%。其中，2023年H1我国风电新增装机22.99GW，对比22年同期新增12.94GW，同比+77.67% ；太阳能新增装机78.42GW，对比22年同期新增30.88GW，同比+153.95%，风、光均加速增长。新能源出力主要受 来风、来光影响，人为干预作用小。因此，当新能源出力与负荷用电特性不吻合时，便存在新能源电力消纳问题，处理 不当会引发电力系统安全事故，且造成投资的浪费。

光伏建设速度远超风电，分布式光伏成为主力。2022年我国光伏装机首次超过风电，其中分布式功不可没。2022年分 布式光伏新增装机51.11GW，占当年全部光伏新增的58.48%；截至23H1，分布累计装机达198.23GW。分布式建设 、选址简单，项目周期短，装机提升快。由于其出力时间高度集中，受电网调度管控程度相对低，消纳问题正在显现， 山东、河南等分布式装机大省已出台分布式配储文件。

“鸭子曲线”变“峡谷曲线”，光伏增加带来填谷需求。“鸭子曲线”最早由美国加州电网运营商CAISO提出，即在光 伏出力高峰的中午，净负荷曲线下降，随后在晚上光伏发电量下降时净负荷急剧上升。随着光伏装机增加，CAISO的净 负荷曲线出现了向“峡谷曲线”的转变，即中午净需求更低，跌至零值甚至负值；傍晚负荷增加更加陡峭，其他电源必 须快速爬坡出力以适应负荷的急剧攀升。

国内以山东为代表的部分省份同样有明显的填谷需求。山东装机结构与CAISO相似，截至22年底，光伏装机占比达到 22.5%。在2023年五一假期期间，山东省内用电负荷下降约15%，引发连续负电价现象。值得注意的是，4月29日-5月 1日现货价格曲线形状类似鸭子曲线，期间10时-15时负电价出现尤为频繁，而该时段为光伏发电高峰。结合此前山东 将中午时段划分为电价深谷时段，新能源装机增加改变了原有的负荷曲线，使得新能源集中大发时段，电网净负荷出现 了一个深谷，需要对负荷进行时间上的转移（填谷）以平滑变化、促进新能源消纳。

为什么需要虚拟电厂：充电桩等新型负荷使得负荷侧复杂程度提升

充电桩保有量随新能源汽车快速提升，改变配电网形态。截至2023H1，我国公共充电桩保有量为214.86万台，同比 +40.63%。2023H1，新能源汽车销量同比+44.13%，保持快速增长，可以预见未来随新能源汽车销量继续快速提升， 充电桩保有量将持续增加。充电桩的大量增加将对配电网产生冲击，相比于常规交流充电桩，快充直流桩由于功率更大 、充电时间更短，产生冲击更大。

充电桩加剧居民生活用电负荷峰值提升。充电桩对配电网的影响主要包括：（1）充电桩用电高峰同样是居民原有用电 高峰，会导致原有负荷峰值继续提升，产生时间短、量级高的尖峰负荷；（2）按尖峰负荷配置变压器容量，导致其余 时间资源闲置；（3）充电负荷波动带来网络损耗等。

因此，充电桩的发展导致了削峰填谷需求的增加，但同时充电桩和新能源汽车本身是良好的可调节负荷，如能通过虚拟 电厂进行聚合和优化，是降低充电成本和降低电网投资的双赢之选。

为什么需要虚拟电厂：需求侧响应能力力争达到最大负荷的3%-5%

需求侧响应能力建设目标明确。十四五前， 虚拟电厂停留在个别地区、项目试点阶段， 一是新能源装机占比不高，电力系统对灵活 性资源需求不强；二是缺乏量化目标。 2022年，《“十四五”现代能源体系规划 》提出，力争到 2025 年，电力需求侧响应 能力达到最大负荷的 3%～5%，其中华东 、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左 右。

虚拟电厂政策密集发布，成为新型电力系统 建设的重要一环，政策力度有望持续加大。 7月11日，全面深化改革委员会第二次会议 召开，审议通过了《关于深化电力体制改革 加快构建新型电力系统的指导意见》。会议 强调，要健全适应新型电力系统的体制机制 ，推动加强电力技术创新、市场机制创新、 商业模式创新。虚拟电厂作为促进新能源消 纳的重要环节和电力商业模式创新的重要形 式，后续政策支持力度有望持续加大。

虚拟电厂如何创造收益

虚拟电厂如何创造收益：需求侧响应

虚拟电厂的三个收益来源：需求侧响应、辅助服务市场、电力现货市场 。 当前我国虚拟电厂处于邀约型向市场型过渡阶段。邀约型阶段主要由政府部门或调度机构牵头组织，发出邀约信号，虚 拟电厂组织资源进行响应，并获得容量/电量补贴。我国多个省份出台了需求响应细则，其中以江苏、上海、广东等省 市开展得较好。 需求侧响应补贴单价高但频率低，市场化程度低。需求响应以削峰为主，主要发生在迎峰度夏期间，主要目的在于保供 。以广东省为例，2022年全年开展9次日前邀约型市场化需求响应（均发生在7月和8月）；最大削峰负荷277万千瓦， 最大响应申报量609万千瓦；有效响应调用收益1.63亿元。可以看到，虽然补贴最高达到5元/千瓦时（可中断负荷）， 但需求响应并非常态化进行，发生频率较低，有很强的计划色彩。因此随着我国电力市场体制建设逐渐完善，虚拟电厂 也正从邀约型阶段向市场型阶段过渡。

虚拟电厂如何创造收益：辅助服务市场

新型电力系统持续催生对辅助服务的需求。传统电源（火电、水电等）具备一定的调节能力，而新能源存在出力波动、 无功缺失等特性，导致高比例新能源装机电力系统对电力辅助服务的需求提升。根据国家能源局数据，2019H1我国辅 助服务费用占总电费比例为1.47%；根据中国能源报，这一比例在近两年上升至2.5%；根据国际经验，辅助服务费用一 般占社会总电费的3%以上，随着新能源大规模接入还将不断增加。因此，预计辅助服务市场规模将以高于用电量增速 的速度增长。

虚拟电厂主要发挥调峰、调频作用。2021年12月，国家能源局修订发布《电力辅助服务管理办法》，确指出电力用户 可通过委托虚拟电厂代理的形式参与电力辅助服务市场，此后多地在电力辅助服务细则中对虚拟电厂/负荷聚合商参与 辅助服务的条件、补偿方式予以明确。当前，虚拟电厂主要功能是电能量的时间转移，对应调峰服务；未来随着工商业 储能渗透率提升，虚拟电厂有望在调频服务取得更大突破。从2023H1全国辅助服务运行数据看，调峰、调频是辅助服 务费用的主体，费用合计占比达到80%。

虚拟电厂市场规模测算

虚拟电厂市场空间测算：预计到2025年投资规模为330-550亿元

从投资端看虚拟电厂规模：计算逻辑：假设需求侧响应投资和虚拟电厂投资等效，投资规模=全社会最大用电负荷*需求侧响应能力占比*需 求侧响应能力单位投资 。（1）根据中电联预测，到2025年全社会最大用电负荷为16.3亿千瓦； （2）根据《“十四五”现代能源体系规划》，力争到 2025 年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的 3%～5% ，假设保守情况下2025年需求侧响应能力达到最大负荷的3%，乐观情况下达到最大负荷的5%； （3）根据国家电网测算，如果通过火电厂满足5%的峰值负荷需要投资4000亿元，而通过虚拟电厂实现这一目 标仅需投资500亿-600亿元。假设满足5%的峰值负荷需要虚拟电厂投资550亿元，倒算得到需求侧响应单位投资 为675元/千瓦。 测算得到，到2025年，保守情况下虚拟电厂/需求侧响应总投资额为330亿元，乐观情况下总投资额为550亿元。

虚拟电厂市场空间测算：预计2025年运营规模在百亿元级别

从运营端看虚拟电厂规模： 电力现货市场下： （1）根据中电联预测，到2025年全社会用电量为9.5亿千瓦时； （2）假设现货交易电量占全社会用电量的10%； （3）现货市场并非时时存在价差，假设虚拟电厂单日可进行4小时电量的套利（参考工商业2h储能系统两充两放 策略），参考近期代理购电峰谷价差，假设平均峰谷价差为0.7元/千瓦时；（4）假设虚拟电厂套利电量占现货市场可套利电量的20%；（5）假设虚拟电厂运营商分成比例取20%-80%。 测算得到，通过电力现货市场获利模式下，当虚拟电厂运营商分成比例为50%时，虚拟电厂2025年运营市场规模为111 亿元。 辅助服务和电力现货两种获利途径存在部分重合关系，电力现货基本对最大的辅助服务品种——调峰服务形成替代。无 论通过哪种途径获得收益，我们测算当运营商分成比例为50%时，2025年虚拟电厂运营市场规模均在百亿元级别。

重点公司分析

东方电子：电力自动化代表企业，已有多个虚拟电厂案例

深耕电力自动化多年，国内最早进入配电领域的企业之一。公司产品体系覆盖发、输、变、配、用电全环节，培育出了 涵盖调度自动化、集控站、变电站保护及综合自动化、配电自动化、配电一二次融合、网络安全装置、综合能源、电力 电子设备、电能表及计量系统等系列产品和全面解决方案，在电力行业“源-网-荷-储”等各个环节形成了完整的产业链 布局。公司实控人为烟台市国资委，2007-2022年持续保持营收、利润双增长。

南方电网虚拟电厂建设者，已有多个层级虚拟电厂案例。公司目前在园区级、负荷聚合商级和城市级三个层级开展虚拟 电厂业务：1）园区级典型项目广州明珠工业园虚拟电厂管理平台，为国家重点研发计划项目 ——“工业园区多元用户 互动的配用电系统关键技术研究与示范”低碳绿色项目的一部分，该项目被工信部评为国际领先水平；2）“粤能投”虚 拟电厂管理平台，在2022年升级为南方电网虚拟电厂，为目前国内规模最大的市场化运营的虚拟电厂；3）广州市虚拟 电厂管理平台，与广州供电局共同设计研发，于2021年8月完成首次运行，目前已接入负荷聚合商33家，邀约响应能力 约1333MW。目前公司虚拟电厂的项目主要包括为客户提供能源管控系统、相应设备、工程实施和后期运维服务。

国网信通：背靠国家电网，推动信息通信与能源深度融合

背靠国家电网，提供云网融合一体化服务。公司定位于“ 数字底座+能源应用”，以成为能源互联网领域国内领先 的云网融合技术产品提供商和运营服务商为目标，提供覆 盖电力数字化应用、企业数字化应用、云网基础设施在内 的“云网融合”运营一体化服务，依托电力市场，积极拓 展能源、金融、政务等行业用户，助力能源互联网建设和 企业数字化转型。

牵头建设国网“营销2.0”，将受益于系统建设推广。公 司全资子公司中电普华是国家电网能源互联网营销服务系 统（ “营销2.0”）的牵头建设单位，营销2.0作为国家电 网公司营业收入主平台和对外服务总窗口，历经三年建设 ，目前正处于向国网地方实施的过程中。截至2022年底 ，营销2.0已完成6省上线工作，23H2计划完成9家省网公 司上线。

推动虚拟电厂建设，参与运营服务。公司打造覆盖“源网 荷储充”一体化运行虚拟电厂运营平台，平台已接入华北 辅助服务市场、天津虚拟电厂、上海虚拟电厂参与电网调 节。未来，公司将持续探索电力数字化业务商业模式，在 负荷侧拓展售电用户资源，聚合负荷资源，提供虚拟电厂 运营、能源聚合运营服务。

安科瑞：提供能耗管控解决方案，微电网产品持续迭代升级

深耕用电业务，领先的微电网解决方案供应商。公司成立于2003年，早年定位用电自动化领域，从事用户端智能电力仪 表的研发、生产与销售，主要产品为电力监控仪表、电能管理仪表、电气安全仪表及与之配套使用的电力传感器。2016 年公司开始向综合服务商转型，目前定位为为企业微电网能效管理和用能安全提供解决方案的高新技术企业和软件企业 ，主要产品包括企业微电网产品和系统、电量传感器等，形成了从云平台到传感器的完整产品生态体系，累计为1.4万余 企业配套系统解决方案。

EMS产品实现平台化，向源网荷储充一体化进发。公司EMS产品迭代到2.0版本，未来EMS3.0将在EMS2.0基础上并入 光储充平台，实现源网荷储充一体化柔性控制。目前，EMS 3.0已完成产品研发架构，功能正在逐步完善。2023年7月 公司发布公告，拟定向发行股票募集资金不超过8亿元，投向研发总部及企业微电网系统升级项目、企业微电网产品技术 改造项目和补充流动资金。公司拟通过本次定增新建研发中心，加快EMS3.0的开发、落地与应用。

中新集团：扎根苏州工业园区，发力绿色能源服务

产绿双核驱动发展，业绩有望持续向好。公司由中国、新加坡两国政府于1994年8月合作设立，作为中新合资成立的合 作载体，具有独特的中新合作品牌优势。公司产绿双核驱动发展，形成以园区开发运营为主体，产投和绿能为两翼支撑 的新发展格局，具有园区开发运营全产业链优势。近三年公司营收稳增，18-22年归母净利持续增加，CAGR为13.24% ，且资产负债率处于同行较低水平。公司聚焦园区开发运营，扎根苏州工业园区，深耕长三角，推动产城融合走出去， 大部分项目已进入回报期。区中园出租较好，有望提供稳定现金流，产投联动主业持续发力。

绿色能源快速发展，打造增长新引擎。公司绿色能源产业链布局完整，包括新能源、新环保和城市公用事业。22年公司 参股公司已并网投运分布式光伏104MW，23-25年目标2GW，CAGR高达168%。公司布局区域具备区位优势和政策补 贴支持，有望提高储能经济性。此外依托于公司绿能板块全方位布局，未来或将拓展数字化智能化应用，开展综合能源 管理、微电网和虚拟电厂等业务。

原标题：虚拟电厂蓄势待发，源网荷储联动是新型电力系统必然选择