能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察篇

能源新纪元：虚拟电厂行业趋势洞察目录03021. 背景：中国电力结构发展现状导言2. 洞察：虚拟电厂行业趋势233. 服务：全链服务护航能源企业成功转型08能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察1导言在可持续发展浪潮中，能源转型成为全球寻求低碳发展的共识。中国正积极推进“双碳”目标，加速构建新型电力系统。面对新能源的间歇性、随机性、波动性，在大范围内，大规模风光基地可使用特高压输电通道促进消纳，并结合大型火电站予以调节；而在区域范畴，虚拟电厂以其天然的资源聚合与调度特性，将成为区域电力系统稳定运行的重要支持，通过释放源储荷资源内在的调节潜力，促进新能源有效利用、推动能源结构优化，实现成本、清洁、安全共赢的电力系统可持续发展，为能源体系从化石燃料转向可再生能源保驾护航。本文将根据虚拟电厂产业的发展趋势、最前沿的热点，结合普华永道对当前国内虚拟电厂产业特点的分析，为能源企业寻找制胜之道。能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察21背景：中国电力结构发展现状能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察3在新能源快速增长和用电负荷持续攀升的双重压力下，传统的“源随荷动”电力系统正经历着前所未有的挑战。截至2023年12月底，我国累计发电装机容量达到约2.92 TW，其中光伏和风电装机容量分别约为0.61 TW和0.44 TW，风光装机总量占总发电装机容量的36%。从发电量上看，2020至2023年间，预计风光发电量以24%的年复合增长率迅猛上升，而传统能源的增长速度则放缓至3.7%，风光发电在总发电量中的占比也从10%上升至15%。预计随着我国能源转型的持续加速，到2035年，新能源发电量占比有望接近50%。新能源的间歇性、随机性和波动性对电网的调节能力提出了更高要求。资料来源： IEA，中石化，国家能源局， 中电联 ，普华永道分析7,6147,7211,19102,0004,0006,0008,00010,00012,00014,00016,00018,000单位：TWh7417,04610%202098311%202113%20221,4087,73815%2023E2,0747,62721%2025E4,4547,00039%2030E6,3406,98548%2035E风光传统电源风光发电占比2020-2035年中国风光发电量与传统电源发电量对比同时，我国全社会用电总量和最高负荷屡创新高，2023年最高用电负荷达到13.39亿千瓦。刚过去的2024夏季，我国多地的连续40多日高温天气对夏季负荷平衡带来了严峻的挑战。在国家双碳转型、注重效率和推动新质生产力的大背景下，仅仅依赖增加容量的方式解决高峰负荷将难以为继。单位：亿千瓦12.1312.9013.39051015202021202220232025E2030E16.3018.90可调负荷0.820.952025E2030ECAGR: 4%资料来源：国家能源局2021-2030年全国电网统调最大用电负荷能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察45%5%在这个过程中，可调节负荷资源的快速增长为电力系统提供了新的可能性。随着非连续性生产型工业的用电活动、第三产业用能、工商业储能、电动交通等可调节性的用电需求占比的提升，如何将用电负荷“挑战”转化为灵活性调节“资源”，成为新能源实现高效消纳和保障供需平衡的新方案，推动电力系统从“源随荷动”逐步向“源荷互动”的新模式转型。与此同时，随着电力市场化机制的推进，价格信号引导发电侧与负荷侧主动调节。而虚拟电厂作为灵活性资源的聚合商和调节商，通过响应价格信号，聚合与调节灵活性资源保障电力系统稳定运营，将成为电力市场施行调节能力的重要组成。虚拟电厂的成熟模式成熟模式下，虚拟电厂主要通过聚合负荷侧资源，参与需求响应来实现源荷平衡，这种方式相较于电源侧增加容量和储能侧增加灵活性调节能力，更加注重对负荷侧存量资产的再开发利用（如数字化驱动的节能降耗改造从而让节能资源具备可聚合性），从而实现需求侧灵活性资源的挖潜增效，展现出显著的经济性和灵活性优势。经济性投资成本元/w灵活性启停时间h爬坡速率Pn/min0.6-0.74-101-6%2.6-3.528%0.8元/wh<0.1100%火电电源侧气电电化学储能需求响应0.2-0.40瞬时灵活性资源潜力凸显能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察5资料来源： 国家电网，普华永道分析进阶模式下，虚拟电厂的调节能力不仅局限于负荷侧，它还可扩展至电源侧。通过整合各类电源侧资源，虚拟电厂作为发电主体参与电力市场交易，统一响应价格信号以实现电力产销平衡。进一步地，虚拟电厂的“聚合”能力使其能够整合不同种类能源的特性，如将经济性高但稳定性低的风光能源与经济性低但稳定性高的调节型能源（如煤电、气电、小水电、生物质发电）相结合，打造既经济又稳定的能源产品，从而在电力市场上获得竞争优势。资料来源： 国家电网，普华永道分析传统电源高可控性风电光伏火电/气电经济性+++稳定性---经济性-稳定性+++经济性++稳定性+++聚合电力产品新能源电源低可控性虚拟电厂的进阶模式虚拟电厂组合各类能源提供经济稳定性俱佳的产品我国虚拟电厂发展目前正处于早期邀约型阶段，相关机构组织用户侧参与需求响应，有电网引导各方参与共同完成邀约、响应和激励流程实现可调节负荷的有序用电，主要遵从计划机制。随着电能量市场、辅助服务市场的基本成型，虚拟电厂将迈向市场性阶段，虚拟电厂聚合商将以类似于实体电厂的模式主动响应市场价格信号，通过整合调度源、储、荷类资源参与电能量市场和辅助服务市场，促进源荷互动，保障电力系统稳定运行。随着电力市场的日益完善，输电通道建设完备、逐渐覆盖高频次、跨区域的电力交易需求，虚拟电厂将发展到自主调度性阶段聚合商将成为虚拟电厂的市场主体，去促进各类聚合资源的参与力度和灵活性程度，高频跨区域的价格信号，加速供需双方反馈，实现即时的大范围的电力供需高效平衡。能源新纪元系列：虚拟电厂行业趋势洞察6邀约型阶段自主调度性阶段市场性阶段虚拟电厂电网邀约信号需求响应优化用能虚拟电厂辅助服务市场电能量市场价格信号参与市场报价可调节负荷储能资源虚拟电厂成熟电力市场高频、跨区价格信号自动量化交易丰富的辅助市场产品可调节负荷储能资源分布式发电可调节负荷储能资源分布式发电整合调度优化用能整合调度优化用能整合调度计划机制完全市场化机制计划+市场双轨运行调度需求指令响应指令中国虚拟电厂发展阶段现阶段虚拟电厂发展仍处于发展早期阶段：机制尚在完善：成熟的管理机制是虚拟电厂发展的前提。尽管在今夏多地连续30~40天高温天气下，需求侧响应多次触发，并实现可观经济收益，但仍旧为电网传统通知和结算运营模式，而非虚拟电厂的市场预算，虚拟电厂在电力系统中的应用机制尚未完全成熟。市场化水平仍在加强：用户参与度是衡量虚拟电厂市场成熟度的关键。目前，用户对虚拟电厂的认知度较低，参与意愿不强，续约率不高。工商业用户仍缺乏能源管理意识，尚未对自身灵活性生产活动进行挖掘并管理。经济性是引导用户参与聚合的前提，而虚拟电厂的重要盈利手段现货市场仍处于机制尚不成熟，大部分计划交易，市场化交易比例有限的阶段，经济性吸引力不足。现阶段虚拟电厂市场主要依赖于让利策略，以培养用户的认知和习惯