36氪研究院 ｜ 2022年中国虚拟电厂行业洞察报告
虚拟电厂（Virtual power plant，VPP）是一种通过信息技术和软件系统，实现分布式电源、储能、可调负荷等多种分布式资源的聚合和协同优化，作为一个特殊的电厂，参与电力市场和电网运行的协调管理系统。它既可以作为“正电厂”向系统供电调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷。在电网运行方式向源网荷储灵活互动转型和结构向清洁低碳转型的背景下，大力发展虚拟电厂对促进电网供需平衡，实现分布式能源低成本并网，充分消纳清洁能源发电量，推动绿色能源转型具有重大的现实意义。
虚拟电厂最主要的功能为聚合多类能源参与电力市场运行，以市场手段促进电力资源的优化配置。由于前期我国能源体制中发电、输配电、用电三方相对独立且缺乏一定的市场交互机制，因此虚拟电厂的构建与发展须以政府颁布的相关政策支持为前提。近年来，为适应能源结构转型，国家发改委、国家能源局出台系列政策推动完善全国统一的电力市场体系，支持培育多元竞争市场主体，鼓励虚拟电厂参与电力市场交易及系统运行调节。《“十四五”现代能源体系规划》（发改能源〔2022〕210号）等多个政策文件均提出，我国将完善新型电力系统建设和运行机制，完善适应可再生能源局域深度利用和广域输送的电网体系，健全适应新型电力系统的市场机制，完善灵活性电源建设和运行机制，并开展各类资源聚合的虚拟电厂示范。同时，浙江、上海、广东等地也持续探索通过虚拟电厂项目积极响应削峰填谷需求，提高电力系统运营效率。国家与地方政策的陆续出台落地，为虚拟电厂建设与发展提供了良好的政策环境。
我国协调控制、智能计量、信息通信等虚拟电厂关键技术发展迅速。其中通信技术相对成熟，协调控制、智能计量技术有了长足进步。另外，储能、信息安全防护、新能源发电并网与主动支撑等技术持续创新突破，为虚拟电厂提供了重要动力和保障。同时，物联网、区块链、大数据、人工智能、数字孪生等新兴数字技术在电力系统中加速推广应用，从运行维护、信息交互、市场交易、控制策略等方面提高了虚拟电厂的安全性和经济性。如当前我国已建成全球最大5G网络，建设了电力光纤专网和电力无线专网，为虚拟电厂实现监控视频、数据快速汇聚和传输、海量智能终端互联管理、互动水平提高和数据交换提供基础支撑。
在需求侧，我国东西部电力供需关系趋紧，电力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时，亟需可靠的解决方案来应对。在供给侧，技术日渐成熟促使虚拟电厂成本不断下降。根据国家电网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足5%的峰值负荷需要投资4000亿；而通过虚拟电厂，在建设、运营、激励等环节投资仅需500-600亿元。
（1）上游基础资源主要包括可调负荷、分布式电源和储能设备。可调负荷的重点应用领域主要包括工业、建筑和居民等。不同应用场景负荷可调潜力差异较大，商业和公共建筑可调负荷主要是空调、照明、动力，约占楼宇负荷的25%。居民可调负荷分布散、单点容量小、聚合难度较大。分布式电源指用户现场及附近配置较小的发电机组，包括小型燃机、小型光伏和小型风电、水电、生物质、燃料电池等一种或几种组合。储能设备可分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能。在实践中各类资源经常混合杂糅，特别是可调负荷中掺杂越来越多自用型分布式能源和储能，或经过组合发展出微网、局域能源互联网等形态，作为虚拟电厂的次级控制单元。
我国虚拟电厂可调资源巨大。据测算，可调负荷资源超过5000万千瓦，分布式电源装机容量超过6000万千瓦，用户侧储能能力约100万千瓦，电动汽车储能达到3000万千瓦，以上资源规模仍处于快速上升期。
（2）中游资源聚合商主要依靠互联网、大数据等，整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，增强虚拟电厂的统一协调控制能力，是虚拟电厂产业链的关键环节。我国虚拟电厂尚处于起步阶段，但市场需求量巨大，因此我国的资源聚合商综合多种路线开展研究探索。一是获得提供辅助服务并取得补偿的合约，通过调节用户负荷提供削峰填谷等辅助服务，调配可控资源提供发电容量；二是对电力市场价格波动进行预测，决策可调负荷的用电行为，代理购电业务，为用户提供智能用电方案；三是引导分布式电源以最佳方式参与市场交易，包括签订交易合约、确定竞价方式等。
（3）产业链下游为电力需求方，由电网公司、售电公司和大用户构成。电网公司作为电网运营商，是电力市场的重要买方。售电公司包括独立售电公司、拥有配网运营权的售电公司和电网领域的售电公司。大用户主要指B端可直接参与电力批发市场交易的工商业电力大用户，各省从用电量、电压等级、产业类别等方面设计各自的大用户标准。
我国虚拟电厂处于邀约型向市场型转型阶段，各省开展的虚拟电厂项目以试点为主，尚未形成一套成熟的解决技术方案。在辅助服务市场中，通过需求响应，进行削峰填谷服务的实践项目较多。在盈利模式上，我国虚拟电厂一方面向可控资源收取服务费来帮助其参与市场交易；另一方面也可以获得需求响应补偿费用差价。当前，我国在虚拟电厂交易运行规则、资源聚合范围和新能源协调控制策略、调度算法等方面尚未构建统一标准，存在较大发展空间。
虚拟电厂作为资本、资源和技术高度密集型行业，具有一定进入壁垒，但由于行业发展潜力巨大，吸引了众多领域企业入局，企业类型多样，但市场集中度不高，竞争较为激烈。一是电网领域信息化板块企业，依托在电力、通信领域经验技术和电网公司丰富的信息通信资源，具有开展虚拟电厂业务的先天优势，成为当前示范项目主力，如国网信通、国电南瑞、远光软件等。二是智慧能源和IT领域方案提供商，主要依托能源领域系统开发、控制计量、数字化转型等技术储备实现虚拟电厂系统优化，通过与能源领域企业合作实现资源整合与业务拓展，如恒实科技、华为、易事特、金智科技、科陆电子等。三是新能源、新型储能等领域企业也开展虚拟电厂技术研发和布局，如天楹股份、电享科技、国能日新等。
从全球来看，虚拟电厂在欧美发达国家发展已经形成一定规模，亚太地区虚拟电厂需求将进一步增长。咨询机构P&S预计，全球虚拟电厂市场将从2016年的1.92亿美元增长至2023年的11.88亿美元，年均复合增率超30%。我国虚拟电厂尚处于初期发展阶段，供需两侧发展潜力巨大。明确的转型目标为我国虚拟电厂发展打开市场新增量，而相关设施的建设则能很好满足市场需求，产业规模有望快速扩大。
资源聚合商有望成为电力行业生态的主角。一方面，资源聚合商通过算法优化和业务模式创新有望促进电力系统效率提升。当前，我国资源聚合商更多在电力交易市场和辅助服务市场分别开展供给侧和需求侧资源优化。未来，资源聚合商有望成为一种共享服务平台，代理供需两侧资源在配电网侧实现平衡后再与大电网发生关联，从而促进整个电力市场供需匹配效率提升。另一方面，资源聚合商规模将进一步扩大。随着分布式能源种类和数量越来越多，分布空间越来越广，部分聚合商最终将成为一种跨种类、广域的源网荷储集成商，在电力行业发挥举足轻重的作用。
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