电力设备新能源行业新型电力系统专题（03）：从全球案例看虚拟电厂商业模式

证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明01证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明——新型电力系统专题（03）2023年7月26日从全球案例看虚拟电厂商业模式民生电新证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明核心要点Ø 虚拟电厂发展到什么阶段？海外对虚拟电厂概念的研究日臻完善，全球呈现多元化发展趋势。目前我国虚拟电厂以负荷侧为主，与国外相比仍有较大差距。其本质原因在于：1）聚合资源类型不同；2）政策与市场成熟度不同；3）核心技术发展程度不同；4）商业模式成熟度不同。Ø 欧洲：以聚合发电侧资源为主。由于欧洲发电资源较为分散，虚拟电厂起步于电力供给侧，聚合分布式发电资源，从而帮助可再生能源稳定并网，并协调发电功率，以降低弃风弃电、负电价损失为主要目标。Ø 美国：聚焦可控负荷的需求响应。美国的虚拟电厂以聚焦可控负荷的需求响应为主，其原因主要有两点：1）美国拥有众多直接连接到用电侧的分布式太阳能资源。根据Statista的数据，到2022年为止，美国家庭用光伏装机容量已达28.8GW，同比增长25.71%。2）美国存在众多竞争性电力市场。公共事业企业对发电-输配电环节的垄断被ISO打破后，电力批发与零售市场相较于欧洲更为活跃，与C端用户联系紧密。Ø 中国：邀约制下的需求侧响应。我国虚拟电厂正处于邀约型向市场型过渡阶段。项目以研究示范为主，普遍由政府主导、电网实施，尚未到商业化阶段。呈现以下4个特点：1）相关政策框架仍需进一步完善；2）项目开发总体上仍处于试点和示范阶段，且在省级范围内缺乏统一的虚拟电厂平台；3）大多数虚拟电厂试点已实现用户用能监测的初步目标，但实现虚拟电厂的优化调度和对分布式能源的闭环控制的项目仍然稀缺；4）商业盈利模式尚未明晰，仍在探索阶段，目前主要通过价格补偿和政策引导来参与市场。Ø 投资建议：短期来看，虚拟电厂能够解决迎峰度夏引发的保供电需求，长期来看，受益中国电力市场改革的稳步推进，建议关注两条主线：主线一：分布式能源实现用户侧就地消纳，建议关注：虚拟电厂【安科瑞】【东方电子】【恒实科技】【国网信通】；EPCO模式服务商【苏文电能】【泽宇智能】；分布式能源运营商【芯能科技】【南网能源】；新能源微电网【金智科技】；功率及负荷预测【国能日新】。主线二：配网智能化提升消纳效率，建议关注：一、二次设备端【国电南瑞】【四方股份】【思源电气】、智能终端【威胜信息】【钜泉科技】；智能电表【炬华科技】【海兴电力】【林洋能源】等。Ø 风险提示：电网投资不及预期的风险；原材料供货紧张及价格波动风险。1证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明2欧洲：以聚合发电侧资源为主02美国：聚焦可控负荷的需求响应03虚拟电厂发展到什么阶段？01中国：邀约制下的需求侧响应04投资建议05风险提示06证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告虚拟电厂发展到什么阶段？01.3证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明4虚拟电场发展：1997年提出，目前全球呈现多元化发展态势•海外对虚拟电厂概念的研究日臻完善，全球呈现多元化发展趋势。1997年， Shimon Awerbuch博士使用了"虚拟公共事业"（virtual utility）的术语引入了虚拟电厂的概念。此后，多项研究对虚拟电厂的发展做出了贡献，并于2021年提出了分布式虚拟电厂（DVPP）的概念，使其通过集成灵活调控、内部平衡波动以及在批发市场出售总发电量，助力可再生能源发电机融入电网。•全球虚拟电厂市场潜力可期。根据Fortune business insights预测，全球虚拟电厂市场将以32.89%的CAGR从2021年的8.8亿美元增长到2028年的64.7亿美元。图表：海外虚拟电厂概念及业务范围演变 资料来源：Scholarly Community Encyclopedia，民生证券研究院8.864.701020304050607020212028CAGR=32.89%资料来源：Fortune Business Insights，民生证券研究院图表：2021-2028年全球虚拟电厂市场规模（亿美元）01证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明5虚拟电厂盈利模式多样•分类：根据聚合优化资源类型不同，可分为负荷型、电源型、储能型和混合型四种类型。1）负荷型：指虚拟电厂运营商聚合其绑定的具备负荷调节能力的市场化电力用户（包括电动汽车、可调节负荷、可中断负荷等），作为一个整体（呈现为负荷状态）组建成虚拟电厂，对外提供负荷侧灵活响应调节服务。2）电源型：在能源发电侧建立，可以进行能量出售与辅助服务。3）储能型：能量出售与辅助服务均可进行。4）混合型：兼具负荷型、电源型与储能型虚拟电厂特点。•盈利模式：1）可再生能源发电的预测与监控：增强对电力投资组合的预测与控制，帮助公用事业公司节省投资组合与实际需求差异导致的平衡成本。2）电网弹性聚合：通过容量招标及辅助服务盈利。3）需求响应聚合：通过辅助服务市场竞标收入、降低电力采购成本盈利。4）户用虚拟电厂：聚合商通过为用户提供辅助服务盈利，公用事业公司通过减少电网升级费用来增加收入。图表：虚拟电厂分类资料来源：共研网，民生证券研究院虚拟电厂分类主要内容负荷型VPP指虚拟电厂运营商聚合其绑定的具备负荷调节能力的市场化电力用户(电动汽车、可调节负荷、可中断负荷等),作为一个对外呈现为负荷状态的整体组建成虚拟电厂，提供负荷侧灵活响应调节服务，具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，但是能量出售属性不足。电源型VPP具有能量出售能力，可以参与能量市场和辅助服务市场。储能型VPP可参与辅助服务市场，也可以通过放电出售电能。混合型VPP具备负荷型、电源型和储能型VPP的能力。虚拟电厂盈利模式主要内容1）可再生能源发电的预测与监控增强对电力投资组合的预测与控制，帮助公用事业公司节省投资组合与实际需求差异导致的平衡成本。2）电网弹性聚合通过容量招标及辅助服务盈利。3）需求响应聚合通过辅助服务市场竞标收入、降低电力采购成本盈利。4）户用虚拟电厂聚合商通过为用户提供辅助服务盈利，公用事业公司通过减少电网升级费用来增加收入。图表：虚拟电厂盈利模式资料来源：碳资，民生证券研究院01证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明6国内外对比：存在差异，国内处于探索阶段•我国虚拟电厂目前以负荷侧为主，与国外相比仍有较大差距。其本质原因在于：1）聚合资源类型不同；2）政策与市场成熟度不同；3）核心技术发展程度不同；4）商业模式成熟度不同。图表：国内外虚拟电厂主要差距及原因资料来源：碳中和发展研究院，国家电网，民生证券研究院差异原因聚合资源类型不同海外：聚合资源类型丰富，包括源、荷、储等各类资源，尤其欧洲以分布式可再生能源为主；国内：地方的配电网建设尚不健全，以负荷侧资源为主，类型单一，未能发挥丰富的可再生能源优势，难以形成规模效益。政策与市场成熟度不同海外：辅助服务市场和电力现货市场成熟，电力现货市场相关配套机制较为健全；国内：仍未形成稳定的电力市场机制，政策仍不完善，大部分以试点省份形式推进，虚拟电厂盈利性有限。核心技术发展程度不同海外：虚拟电厂核心技术更加成熟，尤其是协调控制技术已经可以实现对各种可再生能源及负荷的灵活