部门：投资研究部©2023iResearchInc.中国虚拟电厂行业研究报告2023年署名：赵坤、邱斯瑶2©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn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。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。虚拟电厂不同行业落位分类电力交易市场能源互联网电力现货交易市场虚拟电厂研究范围电力中长期交易市场电力辅助服务市场虚拟电厂分布式发电可控负荷分布储能安全保障智慧能源虚拟电厂数字量测AMI广域测量WAMS智能监控/辅助决策绿色发展快速仿真/模拟交易窄口径技术泛口径短期相关长期相关3目录CONTENTS01中国虚拟电厂行业发展背景02全球虚拟电厂行业发展现状03中国虚拟电厂行业发展现状DevelopmentbackgroundGlobalIndustrialperspectiveChinaIndustrialperspective04国内外典型企业案例Casestudy4中国虚拟电厂行业发展背景Developmentbackground015©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn1.1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”来实现经济效益和绿色效益的双提升。来源：国家能源局，中电联，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。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10%26%40%35%25%25%31%45%51%42%34%34%42%30%28%23%24%17%15%17%24%38%27%19%10%10%10%7%4%7%13%12%5%6%2%7%4%1%2%1%20152016201720182019202020212022光电(%)火电(%)风电(%)水电(%)核电(%)0%30%60%90%120%0时2时4时6时8时10时12时14时16时18时20时22时火电(%)核电(%)风电(%)光电(%)6©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn1.1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。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。2015-2022年中国能源发电量结构2025-2060年中国能源发电量结构预测74%69%68%67%70%19%18%18%16%14%4%9%10%12%11%3%5%5%5%5%20152019202020212022火电(%)水电(%)风、光电及其他(%)核电(%)17%65%70%84%35%30%2025e2050e2060e风、光电(%)其他(%)7©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn1.1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、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%。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。来源：国家能源局，CWEA，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。2017-2022年中国分布式光电装机量2017-2021年中国分散式风电装机量525844003000345267488600130001740020400238523060039200201720182019202020212022新增装机量（万千瓦）累计装机量（万千瓦）12143010080350649419499620172018201920202021新增装机量（万千瓦）累计装机量（万千瓦）8©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn1.2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。来源：国家能源局，中电联，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。2010-2021年中国电力消费弹性系数2010-2022年中国电力消费分布结构75%75%74%74%74%72%71%70%69%68%68%68%66%11%11%11%12%12%13%13%14%16%16%16%17%17%12%12%13%13%13%13%14%14%14%14%15%14%15%2%2%2%2%2%2%2%2%1%1%1%1%1%2010201120122013201420152016201720182019202020212022第二产业第三产业居民用电第一产业1.431.30.730.980.560.140.740.951.250.731.411.281.41.10.951.29©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2532394957746915212837611162228342020202120222023e2024e2025e数据中心（亿千瓦时）新能源汽车（亿千瓦时）5G通信（亿千瓦时）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，小者更密”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。来源：信达证券研究中心，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。2020-2025年中国新兴产业电力消费结构CAGR=24.2%CAGR=44.5%CAGR=43.4%2020-2025年中国新兴产业电力负荷结构4063450848355264574060471612229620892469278931672185279734164317500964351825218324392724304333994114344985586066492103345487621018131614%15%16%17%18%20%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）光伏制造（全产业）（亿千瓦时）通讯基站（亿千瓦时）10©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn34110476681160117随车配建充电桩公共交流充电桩公共直流充电桩2022(万台）2023e（万台）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。来源：CNESA，中国充电联盟，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。2022年-2023年中国充电桩保有量2022年Q1-Q3中国新型储能装机规模（新增投运）工业12%电网侧30%电源侧55%独立储能37%变电站18%储能+光伏18%储能+常规机组8%储能+风电2%储能+风电+光电2%用户侧15%产业园2%其他2%+99.6%+54.5%+53.9%11©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn1.3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。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。主动负荷聚合方式及相关控制路径聚合方法负荷特征应用场景空调、冰箱、热水器等温控负荷调压基于参数辨识大量随机负荷功率平衡、有功备用等基于蒙特卡洛模拟物理模型阶数较低的负荷平抑可再生能源波动、调压、需求响应用户最低舒适度分析等基于福克普朗克状态随时间明显变化的负荷负荷跟踪等基于马尔科夫链被动负荷聚合方法及相关负荷特征主动负荷聚合控制方式刚性负荷控制全部用户侧可控负荷全部/负荷关停柔性负荷控制部分用户侧可控负荷（空调、电热水器、冰箱等）改变设备运行参数、运行模式控制路径集中控制负荷控制中心铺设专用电力信息通道，双向协调控制分布式控制分布式智能控制设备用户侧安装智能控制设备，单向反馈控制控制主体核心差异12全球虚拟电厂行业发展研究Developmentstatus0213©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.1全球虚拟电厂市场发展历程政策环境对比：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。来源：GEIDCO，艾瑞咨询研究院整理及绘制。全球主要国家虚拟电厂政策区域和相关环境英国法国德国美国日本澳大利亚14©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.1全球虚拟电厂市场发展历程发展路径对比：欧洲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。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。来源：GEIDCO，艾瑞咨询研究院整理及绘制。欧洲国家/美国虚拟电厂市场化发展历程对比2000年2000年2005年启动全球收个虚拟电厂项目VFCPP德国、荷兰、西班牙等启动FENIX项目，搭建首个适合欧洲电力系统的虚拟电厂项目英国、法国、西班牙等8国7家公司启动EDISON项目，以电动车系统为核心丹麦、德国等国家启动Web2Energy项目；采用智能计量、智能能量管理、配电自动化技术聚合多种电力资源德国、波兰为首2006年2009年2010年颁发《能源政策法案》，大力支持对需求响应的建设美国颁发《需求响应年度报告》，系统分析需求响应实施背景与现状、需求响应对系统的影响美国颁发《美国复苏与再投资法案》，划拨45亿美元用于整合需求响应设备和实现智能电网技术美国颁发《需求响应国家行动计划》，将需求响应上升到国家层面美国2012年2013年2016年2017年2021年开始大规模商业化应用，NextPool开始为德国四大输电网运营商提供控制储备服务德国美国纽约州ConEdison公司开始启动CEVPP计划，首次探索虚拟电厂项目美国美国佛蒙特州GreenMountainPower公司搭建虚拟电厂平台，接入2000余个家庭用户美国特斯拉与PE&G再加州推出了虚拟电厂测试，探索新的运营模式美国启动TWENTIES项目，提高海上风电的电能质量挪威公司Statkraft在德国建立第一个商业虚拟发电厂比利时、德国、法国政策驱动期商业转化期15©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.2欧洲虚拟电厂市场发展现状能源结构现状：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。来源：Ember，艾瑞咨询研究院整理及绘制。2020-2022年欧盟电力生产量及结构分布2021年欧盟电力消费国家区域分布68473261356155255835241944639838742134734828214516420416316916610010299777202020212022核电(TWH)天然气(TWH)煤电(TWH)风电(TWH)氢能(TWH)太阳能(TWH)生物质能(TWH)其他化石能源(TWH)其他可再生能源(TWH)5635043262691771461219190747260595448德国法国意大利西班牙波兰瑞典荷兰比利时芬兰奥地利捷克罗马尼亚希腊葡萄牙匈牙利欧盟电力消费国家区域分布（TWH）16©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.2欧洲虚拟电厂市场发展现状电力市场现状：市场结构相对完善，形成跨区互联动态出清网络欧洲统一电力市场在整体欧盟的一体化框架下，主要目标为三个方向：1、引入竞争机制，同时提高运营效率和经济效益；2、因为各国能源禀赋差异较大，促进能源资源整合，提升能源系统安全；3、基于低碳目标，促进清洁可再生能源渗透。当然，其近30年电力体制改革，一方面形成了输电网资产产权和经营权的有效独立等一系列市场化制度，另一方面也建设成了相对有效的统一电力交易市场。来源：东证期货，艾瑞咨询研究院整理及绘制。欧洲电力市场分类及相关交易结构欧洲电力市场电力批发市场系统服务市场提供电量交易提供辅助平衡服务中长期市场现货市场日前市场日内市场⚫平衡区域内供需，并执行跨国输电容量的联合出清⚫形成次日细分至每个小时的各国发用电计划及跨国输电容量⚫连续竞价和盘中竞价两种模式⚫为用户提供补充/调整当日用电需求弹性实时平衡市场⚫消除电力交易的高频摩擦⚫多以有功率备用机组为主⚫以电力长协价作为商品，可通过场内/场外进行交易⚫主流电力交易方式，22年欧洲能源交易所（EEX），中长期电力衍生品交易占比为84.4%其他辅助服务各国用户TSOs（输电系统运营商）NordPoolEPEXSPOTEEXPCR机制APXEPEXGME.......各国用户TSOsITOs（独立输电运行机构）DSOs（配电系统运营）申报订单提供可用容量、通道、电网数据各地区电力交易中心Euphemia算法出清⚫匹配供需⚫优化电流⚫计算电价各国电力交易所申报订单出清订单所需电量配电调电各国用户TSOs（输电系统运营商）NordPoolEPEXSPOTEEXPCR机制APXEPEXGME.......各国用户TSOsITOs（独立输电运行机构）DSOs（配电系统运营）申报订单提供可用容量、通道、电网数据各地区电力交易中心Euphemia算法出清⚫匹配供需⚫优化电流⚫计算电价各国电力交易所申报订单出清订单所需电量配电调电17©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.2欧洲虚拟电厂市场发展现状虚拟电厂发展现状：以德国市场为典型案例，多样性虚拟电厂主体参考目前德国市场的商业化路径和案例，不同参与主体其实在运营端具备不同的起点/能力差异性。其中，以电力公司为代表的传统型玩家，明显具备规模优势和资源优势，更加着重于资产优化的商业逻辑。以创新电力设备厂商为代表的的需求侧玩家，更具备服务主体的灵活性，并且长期来看能够实现从“设备渗透”向“服务能力”的业务升级。聚合型玩家虽然在商业模式底层更偏向轻资产运营模式，但是考虑到其天然的“平台性”+“聚合性”，在实现全链路服务、全资源覆盖的拐点前，将始终处于强资本支出状态。来源：GIZ，艾瑞咨询研究院整理及绘制。德国虚拟电厂玩家资源类型及服务类型对比NextKraftwerkee2mEnteliosGETECEnergieMVVEnergieBayWa.reSonnen能源资源组合发电侧+需求侧+储能发电侧+需求侧+储能需求侧发电侧+需求侧发电侧+需求侧发电侧储能电厂规模9016MW（2021年）3.26MW（2021年）>1GW（2018年）3000MW以上500MW（2015年）3.3MW（2019年）—资源管理与优化√√√√√√√平衡服务√√√√√√√直接销售√√√√√√电力公司白标解决方案√√√需求响应（商业和工业）√√√√√√需求响应（家庭）√零售业务√√√德国虚拟电厂玩家电厂规模及能力分布电源侧玩家服务类型五大电力跨国公司资源类型电源端储能改造，适配虚拟电厂平衡能力电源端储能改造，适配虚拟电厂平衡能力电源侧输配侧可控机组、非可控机组区域性配电公司、供电子公司、市政背景电力公司聚合性玩家服务类型NEXT资源类型支持可中断负荷的销售利用聚合能源资源提供平衡服务电源侧负荷侧光伏、水电、热电联产厂、沼气电厂工业负荷、电动汽车、电转气、电池储能根据日间市场信号进行调整需求侧玩家服务类型创新电力设备/服务厂商资源类型区块链+智能电表，并网平衡服务聚合分布式用户能源资源能源侧负荷侧风光电、分布式能源BEV、热泵、家庭电池储能电网阻塞管理18©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.3美国虚拟电厂市场发展现状能源结构现状：能源对外依存度持续下降，可再生能源比例变化缓慢从整体来看，美国能源结构中相关不可再生能源储量相对丰富，所以外部依存度始终处于弱平衡（战争等极端情况除外）。从长周期来看，美国能源效率也经历过基于典型经济周期的起伏。结合当前时点，美国能源政策的典型变化，未来存在较为典型的两极分化趋势，一方面基于美国政府的对于化石能源的战略变化，推动了可再生能源进入新的增长通道。另一方面的小型新能源商业市场，较为典型的需求端商业主体正在发挥更强的商业主体作用。来源：EIA，艾瑞咨询研究院整理及绘制。2019-2021年美国电力生产量及结构分布2015-2021年美国能源对外依存度1586162415759657738998097907782953383802882852607289115585555393737151616201920202021天然气(TWH)煤电(TWH)核电(TWH)风能(TWH)水电(TWH)光伏(TWH)生物质能(TWH)石油及其他(TWH)地热能(TWH)-10%-9%-16%-20%-19%-18%-19%4%3%0%-2%-6%-9%-12%32%33%27%19%10%3%6%1%-1%-3%-4%-3%-3%-3%2015201620172018201920202021煤炭（%）天然气（%）石油（%）生物质能（%）19©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.3美国虚拟电厂市场发展现状电力市场现状：以PJM电力市场为代表的集中式电力市场美国整体电力市场主体相对多元化，同时分布较为分散。基于电力市场有效服务的用户数量来看，市属电力公司占比15%，私有电力公司占比68%，农村电力合作社占比13%，电力经销商占比4%。PJM作为第一个电力联营组织，目前无论在时间维度的多周期覆盖，还是多商品品种、多参与主体的覆盖，均较为全面。其中，其市场机制中，关于“电能与辅助服务联合出清机制”（实现整体社会效益最大化）、“虚拟申报机制”（增加非实体主体参与度，提高交易流动性）、“双结算机制”（综合对冲价格风险）。来源：国家电力调度控制中心组，艾瑞咨询研究院整理及绘制。美国PJM市场总体架构双边交易（差价合约）金融衍生品交易场外交易容量市场跨区交易⚫1个基本拍卖市场，3个追加拍卖市场和1个双边交易市场⚫核心是可靠性定价模型⚫中标资源需参加现货市场⚫引导投资，保证容量充沛性、回收固定成本⚫物理执行⚫可以同时申报是否在阻塞时削减交易或支付阻塞费用金融输电权交易⚫持有者获得阻塞收益⚫分为债权型和期权型⚫规避现货市场阻塞价格风险日前市场日前出清⚫基于申报负荷⚫允许虚拟申报⚫考虑实际网络约束⚫金融性质市场可靠性机组组合⚫基于负荷预测⚫提出虚拟申报⚫考虑实际网络约束⚫与备用联合出清⚫是日前计划依据日前电能出清日前备用出清实时市场时前辅助服务出清⚫确定调频组合⚫确定备用组合滚动机组组合⚫超短期负荷预测⚫快速启停机组开停机⚫滚动计算实时出清⚫超短期负荷预测⚫每5min计算一次⚫确定辅助服务、实时电能量价日前备用出清旋备市场非旋备市场辅助服务市场实时电能出清电能“双结算”日前中标出力日前LMP+（实时计量-日前中标出力）实时LMP辅助结算服务其他品类品种结算成本补偿、考核等结算中标容量输电权分配及拍卖结果交易曲线机组组合备用实时调度实时计划日前LMP机组和可中断负荷出力30MIN备用价格30MIN备用计划辅助服务中标量实时LMP辅助服务价格机组实时计划20©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.3美国虚拟电厂市场发展现状电力市场现状：以ERCOT电力市场为代表的零售侧竞争电力市场相较PJM电力市场，ERCOT市场作为一个独立电网，和其他州并没有交流互联。但是其作为早在2002年就开启了零售侧竞争市场。其用户侧自主选择电力供应商比例超过30%，连续8年被评为美国和加拿大最具竞争性的电力零售市场。同时相对PJM市场，其因为没有设立容量市场，上游电源端投建性成本，主要通过发电本身收益，以及相关辅助服务收入回收。当然，相对应的这对该市场的价格有效性就提出了更高的要求。来源：国家电力调度控制中心组，艾瑞咨询研究院整理及绘制。2021年美国ERCOT电力市场发电量结构发电公司输电（TSP）配电（DSP）售电公司/负荷服务商（LSE）用户采购代理授权计划实体(QSE)授权计划实体（QSE）电力市场参与者（PowerMarketer）申请/寻求代理申请/寻求代理申请/寻求代理集中竞价、批发结算谈判协商交易寻求代理零售结算申请/寻求代理双边协商交易双边协商交易双边协商交易电力传输交易结算美国ERCOT售电市场及电力交易结构48.6%20.7%18.4%8.3%2.9%0.9%0.2%天然气风电燃煤核电光伏其他水电21©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn2.3美国虚拟电厂市场发展现状虚拟电厂市场现状：需求响应改革政策+商业化配套并行考虑到美国电力市场的独立性和分散性，VPP相关项目的有效实施也具备明显的差异性。当然因为其虚拟电厂的发展路径脱胎于“能源需求侧响应”，所以可以看到其在需求负荷端更加侧重。同时可以看到因为主要聚焦用户侧场景，所以除了配售电公司等公共服务性公司以外，第三方独立的VPP商业公司具备多元化特征，诸如能源/储能相关硬件装备制造商、平台软件服务商、第三方平台聚合商等商业主体。当然，值得一提的是，为了有效提高用户侧影响灵活性和构建分布式集约化的能量市场，储能配套也是商业化的重要环节。来源：中电智库、国网能源院，艾瑞咨询研究院整理及绘制。美国VPP政策推动/商业化路径美国各州推动VPP及相关储能配套项目分布虚拟电厂政策推动/商业化路径1992年1996年2005年法律保障：《能源政策法》鼓励采用分时电价促进需求响应技术发展法律保障：《能源政策法》鼓励需求响应投资，并允许需求响应资源参与批发市场激励政策《联邦能源管理委员会第888号令》解除批发市场与输电服务的绑定，允许需求响应资源参与批发市场竞争2007年激励政策《能源独立与安全法》要求联邦能源委员会对需求响应潜力做出评估，明确发展障碍，制定政策建议2009年市场化交易政策《联邦能源管理委员会第719号令》允许需求响应直接参与批发市场竞价2011年市场化交易政策《联邦能源管理委员会第755号令》允许需求响应作为“替代电源”参与电力供需平衡2016年虚拟电厂项目纽约州ConEdison公司启动CEVPP项目2017年虚拟电厂项目佛蒙特州、纽约州、德克萨斯州以及加利福尼亚州的公共实事业公司开展VPP计划俄勒冈州：连接525个用户，结合储能推进VPP加州：有3个项目试点，共25MW的建设计划内化达州：提供500万美元奖励，鼓励住宅安装光伏存储华盛顿州：集成储能威斯康辛州：社区集成分布式发电和储能科罗拉多州：集成Xcel能源的500住宅用户亚利桑那州：计划连接900个用户，提供最高2500美元安装补贴，按3600美元/套奖励1000套储能阿拉巴马州+乔治亚州：PowerCreate智能试点新罕布什尔州：符合响应降低系统峰值马萨诸塞州+康涅狄格州：计划补贴每千瓦225美元，总共提供31MW调节能力佛罗里达州：提供高达4000美元/套住宅储能补贴10,0009,0002,0004,0005003,0001,000分时电价管理（美元）电网服务（美元）需量电费管理（美元）光伏自发自用（美元）总收益（美元）净收益（美元）总成本（美元）美国在“虚拟电厂场景下”用户侧储能收益22中国虚拟电厂行业发展研究Developmentstatus0323©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.1中国虚拟电厂政策驱动促进性、监管性政策并举，制度建设向市场化方向渐进改革从长期来看（5年以上的周期下），国内的电力市场改革一直处在推进中。从结构上来看，其实整体市场的资源分布结构亦持续保持“纺锤体”结构。在短周期场景下（3年周期），电源侧和负荷侧的政策推动，以及相关主体市场（电力交易市场）的构建目前明显处于加速周期下，对应至虚拟电厂市场，刚处于有长期制度基础，短期市场基础正在形成的商业化初期。来源：公开资料，艾瑞咨询研究院整理及绘制。2020-2023年新能源及监管政策梳理政策发布日期政策名称/文号发布机关政策方向2020/1/20关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见财政部、国家发展改革委、国家能源局新能源2020/1/21可再生能源电价附加资金管理办法/财建(2020)5号财政部、国家发展改革委、国家能源局新能源2020/3/21关于2020年光伏发电上网电价政策有关事项的通知国家发展改革委新能源2020/4/9关于做好可再生能源发展"十四五"规划编制工作有关事项的通知国家能源局新能源2020/4/29关于印发《2020年能源监管重点任务清单》的通知国家能源局监管2020/5/18关于印发各省级行政区域2020年可再生能源电力消纳责任权重的通知国家发展改革委、国家能源局新能源2020/6/5关于印发《2020年能源工作指导意见》的通知国家能源局监管2020/7/14关于开展跨省跨区电力交易与市场秩序专项监管工作的通知国家能源局监管2020/8/21关于开展第五批增量配电业务改革试点的通知国家发展改革委、国家能源局增量配电2020/9/29关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见财政部、发展改革委、国家能源局新能源2020/11/6关于印发《电力现货市场信息披露办法（暂行）》的通知国家能源局电价电力市场2020/11/18关于加快推进可再生能源发电补贴项目清单审核有关工作的通知财政部新能源2021/3/17关于印发《清洁能源消纳的情况综合监管工作方案》的通知国家能源局新能源2021/5/21关于2021年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通知国家发展改革委、国家能源局新能源2021/6/7关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知国家发展改革委新能源、电价2021/7/29关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知国家发展改革委、国家能源局新能源2022/1/29关于印发《“十四五”现代能源体系规划》的通知国家发展改革委、国家能源局其他2022/1/30关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见国家发展改革委、国家能源局新能源2022/2/23关于印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知国家发展改革委、国家能源局新能源2022/4/16《电力可靠性管理办法（暂行）》国家发展改革委其他政策发布日期政策名称/文号发布机关政策方向2020/1/19省级/区域电网输电价格定价办法国家发展改革委电价2020/2/18关于推进电力交易机构独立规范运行的实施意见/发改体改(2020)234号国家发展改革委、国家能源局电力交易机构2020/3/26关于做好电力现货市场试点连续试结算相关工作的通知/发改办能源规(2020)245号国家发展改革委、国家能源局电力市场2020/7/1电力中长期交易基本规则/发改能源规(2020)889号国家发展改革委、国家能源局电力市场2020/9/28关于核定2020-2022年区域电网输电价格的通知/发改价格规(2020)1441号国家发展改革委电价2020/9/282020-2022年省级电网输配电价的通知国家发展改革委电价电力市场,2020/11/25关于做好2021年电力中长期合同签订工作的通知国家发展改革委、国家能源局电力市场2020/12/30关于进一步完善电力调度交易与市场秩序厂网联席会议制度的通知国家能源局电力市场2021/4/30关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见国家发展改革委电价2021/7/126关于进一步完善分时电价机制的通知国家发展改革委电价2021/10/11关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知国家发展改革委电力市场2021/10/23关于组织开展电网企业代理购电工作有关事项的通知国家发展改革委电力市场2021//11关于印发《售电公司管理办法》的通知国家发展改革委、国家能源局电力市场2021/12/21关于印发《电力辅助服务管理办法》的通知国家能源局电力市场2021/12/21关于印发《电力井网运行管理规定》的通知国家能源局电力市场2021/12/21关于印发要素市场化配置综合改革试点总体方案的通知国务院电力市场2022/1/18关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见国家发展改革委、国家能源局电力市场2022/2/21关于加快推进电力现货市场建设工作的通知国家发展改革委、国家能源局电力市场2022/2/24关于进一步完善煤炭市场价格形成机制的通知国家发展改革委电价2022/3/15关于加快建设全国统一大市场的意见中共中央国务院电力市场2020-2023年电价及电力市场政策梳理24©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.2中国虚拟电厂市场驱动电力交易市场建设是市场驱动主线，辅助服务市场处于拐点性节点回顾整个中国电力交易市场的变化，围绕着电力交易主体以及区域性交易试点，所展开的市场改革，基本原则是从国情出发，适配区域特征，同时结合海外市场先进经验，进行试错式渐进性改革。对应的辅助服务市场的发展，也逐渐随着交易市场完善，从基本的交易公平问题，转入更深层次的服务性匹配问题，当然当前时点，围绕着“源荷网储一体化”、“多能互补协调”这些新式能源系统形态，展开兼顾经济效益和社会效益的模式探索，将成为上下协同的核心方向。来源：公开资料，艾瑞咨询研究院整理及绘制。中国电力现货市场及辅助服务市场建设路径20世纪80年代1、在80年代之前，以垂直一体化的计划管理体制为主2、80年代-21世纪初，集资办电、政企分离、公司化改革20世纪90年代1、电力投融资体制改革，一批独立发电企业，开始加入市场竞争2、1995年，浙江省等在省电力局的发电厂资源内，实行模拟电力市场运营3、1998年，在上海、浙江、山东、辽宁、吉林和黑龙江6地进行“竞价上网”试点工作2000-2010年1、《关于印发电力体制改革方案的通知》，开始实施“厂网分离”、“竞价上网”、“打破垄断”、“引入竞争”等电力体制改革2、2003年基于国家电监会的区域电力市场建设性文件，分头推动东北、华东和南方区域电力市场。（后续均暂停运营）2015年-2021年1、2015年，基于《关于推进电力市场建设的实施意见》，重启电力市场建设2、2017年，跨区域省间富余可再生能源电力现货交易市场开始投入运行3、2017年-2021年，开始全国范围逐次分批试点电力现货市场建设，在保证了试运行期间的“电网运行安全”、“清洁能源消纳”的基础上，进一步扩大市场范围、主体类型，完善市场交易机制2022年-至今在稳妥推进电力现货市场建设，支持具备条件的试点持续运行的同时，推动各类优先发电主体、用户侧共同参与电力现货市场交易在对电厂进行结算时，辅助服务与发电量捆绑在一起进行结算，没有单独的辅助服务补偿机制全电价统一补偿阶段2014年以前，以并网发电厂考核为基础，实现“惩补奖”的基本平衡2015年以后，试点基于“调峰”、“调频”、“备用”等方向的市场化辅助服务探索交叉补偿-市场化交易阶段在基本建立多辅助服务市场的基础上，推动源荷网储一体化健身和多能互补协调运营完善辅助服务阶段辅助市场建设电力现货市场建设25©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.3中国虚拟电厂模式及框架虚拟电厂需具备：分布能源集合、能源网络管理、源荷供需优化能力从目前国内的虚拟电厂发展现状来看，因为电力交易市场仍在区域试点阶段，该技术所对应的商业化市场仍不成熟。所以目前，在资源整合角度，主要以分布式发电、微电网等为电源端整合基础。在辅助服务端，主要以电源端（分布式）的发电预测、发电计划为主。当然从长期来看，虚拟电厂在具备了，分布能源集合、电力能源网络管理、源荷供需优化的基础上，以云中心形式，贯穿”电源端”、“电网输配端”、“负荷端”。来源：公开资料，艾瑞咨询研究院整理及绘制。火力发电机组核能发电机组柴油发电机组燃气发电机组......水力储能光电储能风电储能复合储能.......水力发电机组光伏发电机组风力发电机组......电源端电网端负荷端工商业负荷居民负荷新能源车用户侧分布式发电/储能虚拟电厂控制中心基础技术层大数据技术1.数据清洗2.数据存储3.数据挖掘态势感知技术1.态势觉察2.态势理解云计算1.算力优化2.资源监控/调度3.任务管理区块链技术1.辅助服务计量2.辅助服务交易物联网技术1.物理网络安全2.智能终端交互电网侧储能输电系统平衡市场市场微电网柔性负荷可控机组非可控机组电源侧储能电力交易市场现货交易市场期货交易市场泛能源互联网架构下的虚拟电厂结构电能流信息流26©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.3中国虚拟电厂模式及框架基于投资周期和产业分布特征，虚拟电厂的类型可分为供给/需求两端从核心差异上来看，供给侧虚拟电厂具备独立发电机组，对应有效的负荷匹配，调配弹性更高。但是，这也决定了其投资周期相对更长，固定调配成本更高。需求响应侧虚拟电厂，具备更强的技术协调性，可以在相对成熟的电力交易市场的基础上，有效控制可转移、可中断负荷，具备更强的技术投资特征。当然，从长期来看，混合型虚拟电厂基于两者的优势更能兼顾经济效益和社会效益。来源：公开资料，艾瑞咨询研究院整理及绘制。理论市场下虚拟电厂的类型对比供给侧虚拟电厂需求响应侧虚拟电厂混合型虚拟电厂可控机组非可控机组电源侧储能电力系统可转移负荷可中断负荷利用电价交易GAP引导用户负荷时移签订可中断负荷合同基于差价进行激励补偿优点缺点1.不需要大量前置投资，应用灵活2.最大化需求端响应效率，社会效益更强1.无自主发电设备，只能作为辅助服务接入2.控制要求高，容易出现交易偏离电力系统电价波动可控机组非可控机组电源侧储能可转移负荷可中断负荷削峰填谷优点缺点1.长短期投资、软硬件建设平衡错配2.经济效益和社会效益最大化1.系统震荡破坏性更强2.电力资源集中控制能力减弱可转移负荷分布式发电机组分布式储能装置部分可中断负荷电力系统波峰：降低出力波谷：提高出力波峰：逆向充电波谷：正向放电可计划性电力负荷优点缺点1.独立发电，快速响应负荷变化2.有效提高电能利用率/系统稳定性1.无法有效控制负荷，投资周期长2.用电低谷有效控制性表较弱，时间成本高电力波动27©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.3中国虚拟电厂模式及框架从微观试点向宏观管理过渡，兼顾能源安全、合理消纳和经济收益平衡通过梳理，国内已运行或者试运行的虚拟电厂相关项目，从最初的电网安全、新能源合理消纳以及传统投资替代为出发点。逐渐向省级电网系统的电力辅助服务和交易参与升级。同时，在电源/负荷两端的有效聚合也开始呈现出规模化趋势，同时在一些垂直应用场景下，诸如工业园区、冷链服务、数据中心等，也逐渐摸索出“网、站、点”三位一体的融合模式，以实现平台化有效管理。来源：公开资料，艾瑞咨询研究院整理及绘制。2016-2023年国内部分虚拟电厂建设项目/平台梳理相关地区项目主体建设主体目标电能量容量覆盖范围运维特征电厂类型山西（2023年6月）新绛源网荷储一体化项目虚拟电厂智慧管理平台华能山西能源销售有限责任公司400MW园区可调节负荷、全县商业楼宇柔性负荷电力市场交易收益需求型虚拟电厂福建（2023年6月）厦门市虚拟电厂平台国家电网厦门供电公司350MW空调、充电桩、储能等可调资源-需求响应侧虚拟电厂浙江（2022年10月）温州集中式储能电站+分布式源荷一体的能量管理平台（建设中）国家能源集团浙江公司200MW实时接入采暖、电动汽车充电站、分布式能源发电等直接收益（调峰、调频）混合型虚拟电厂安徽（2022年7月）安徽省合肥市能源大数据中心（合肥电网虚拟电厂）-160MW光伏电站、电动汽车、储能系统大电网协调控制、电网削峰填谷供给侧虚拟电厂山东（2021年）山东虚拟电厂平台国家电投山东分公司国家电投开大的能源站、储能等可控负荷参与电力现货市场交易供给侧虚拟电厂深圳（2021年）网地一体虚拟电厂运营管理云平台南方电网深圳供电局710MW12家聚合商、可调节负荷500MW、分布式光伏210MW电网辅助服务（源荷互动）混合型虚拟电厂广东（2021年9月）广州市市级虚拟电厂南方电网-负荷聚合商（如公交充电）、其他需求侧响应主体削峰填谷需求侧响应虚拟电厂浙江（2021年1月）浙江丽水全域绿色能源“虚拟电厂”国网丽水供电公司-聚合55万千瓦可调节水电站和45万千瓦下游径流电站，以及新能源发电站峰谷时段优化、可再生能源消纳供给侧虚拟电厂江苏（2021年1月）南京市江北新区智慧能源协调控制系统（虚拟电厂模块）江苏南京供电总公司643MW分布式光伏、储能设备及各类可控负荷电网调峰辅助市场混合型虚拟电厂华北（2020年12月）国网综合能源服务集团有限公司虚拟电厂国网综合能源服务集团154MW聚合分布式电源、可控负荷和储能装置参与华北电力辅助服务市场交易混合型虚拟电厂深圳（2020年10月）自动化虚拟电厂系统南方电网深圳供电局-电源端调控灵活电力资源并网调控供给侧虚拟电厂河北（2020年6月）平山县营里乡虚拟变电站项目国网石家庄供电公司-开关站+储能+边缘控制服务中心为配电网末端供电提供双重保障，实现网、源、荷储的协调优化供给侧虚拟电厂上海（2019年10月）首批虚拟电厂运营体系试点单位国网上海电力需求响应中心4家虚拟电厂运营商、512个客户接入平台电动车充电桩、园区微电网、商业家住、工业自动响应、三联供储能系统、分布式能源、冰蓄冷装置实现了调度需求触发、多品种交易组织、虚拟电厂在线监控与管理等功能，实现了业务流、信息流的贯通需求侧响应虚拟电厂河北（2019年3月）冀北虚拟电厂示范工程国网冀北电力有限公司160MW（一期工程）包含所有本地化可控电源、负荷包含灵活性资源、虚拟电厂、交易中心、调度中心三级架构混合型虚拟电厂江苏（2017年8月）江苏省张家港保税区智慧用电示范园区张家港保税示范园区、清华大学能源互联网研究院400MW（200MW调峰调频）对园区内，分布式清洁能源、电动汽车充换电等可控负荷和储能系统进行整合站、余热余能调峰调频、长效节能需求侧响应虚拟电厂江苏（2017年5月）大规模源网荷友好互动系统国家电网1000MW集约可中断负荷基于能源安全性，以及发电机组的投资性替代需求响应侧虚拟电厂甘肃（2016年6月）玉门市三十里井子风光储电网融合示范项目科陆电子35MW光伏15MW、风电10MW、储能10MW新能源平滑上网，合理消纳供给侧虚拟电厂28©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.4中国虚拟电厂典型运营项目国网冀北虚拟电厂：国内最为成熟的虚拟电厂运行示范项目国网冀北虚拟电厂无论在物理架构设计，还是线上平台都具备极强的完整性，并且从区域试点，到单资源项目改造，以及多态能源资源接入，均维持了极高的技术应用水平。并且在工程运营之初，就兼顾了电源供给侧“调配输”和负荷侧“聚响并”的双向特征，构建了较为完整的虚拟电厂智能管控平台。来源：《虚拟电厂参与电网调控与市场运营的发展与实践》，艾瑞咨询研究院整理及绘制。冀北虚拟电厂发展路径及建设阶段作为独立第三方主体参与华北电力辅助服务试点，累计提供调峰服务>4800h，累计增发新能源电量37.01GW∙h，虚拟电厂运营商和用户收益达673.70万元2019年12月-2022年10月国网冀北电力有限公司打造的泛在电力物联网虚拟电厂示范工程将正式投运，主要依托泛（FUN）电平台。构建“感知、网络、平台、应用”四层系统2019年11月在秦皇岛地区启动工程一期试点，配置移动储能设备、分布式光伏，结合即插即用、可充放电充电桩等技术，实现多元化电力负荷的协调控制，为其他区域提供样板2019年3月标准设立阶段区域试点阶段平台构建阶段市场运营阶段2017年10月，国家电网公司组织国网冀北电力公司和中国电科院，代表中国向IEC提交了虚拟电厂《用例》和《架构与功能要求》提案;与次年3月提案获批正式立项。2017年-2018年29©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.4中国虚拟电厂典型运营项目国网冀北虚拟电厂：国内最为成熟的虚拟电厂运行示范项目相较于国内其他运营项目的有效覆盖范围和调控规模，国网冀北虚拟电厂示范项目，不仅围绕着“云-管-边-端”建立起了较为完善的管控架构，在实际的运营中，也完成了从社会效益向经济效益的有效过渡。从其参与华北调峰辅助服务市场的实际效果来看，不仅具备了跨区域协同的管控经验，同时也具备了对电力市场的服务性有效接入的示范经验。来源：《虚拟电厂参与电网调控与市场运营的发展与实践》，艾瑞咨询研究院整理及绘制。冀北虚拟电厂整体运行架构冀北虚拟电厂智能管控平台聚合优化调控运行市场交易微应用开放应用程序接口订阅、通知规则引擎数据采集设备管理安全与鉴权物联网云平台其他系统云侧4G/5G/光纤4G/5G/光纤4G/5G/光纤管侧标准化通信协议边缘智能网关边缘智能网关边侧标准化通信协议端侧分布式电源用户可调节工商业电动汽车蓄热式电锅炉储能单元邯郸邢台衡水石家庄沧州保定廊坊张家口唐山秦皇岛承德可调节资源张家口、秦皇岛、承德廊坊地区的蓄热式电采暖、智慧楼宇、可调节工商业等11类可调节资源运行能力总容量：358MW理论最大调节能力：204MW实际最大调节能力：154MW最大调节速率：15.7MW/min运行效益⚫自2019年12月-2021年4月，全程参与了华北调峰辅助服务市场出清，在线连续提供调峰服务超过3200h，累计增发新能源电量34.12GW∙h，单位电量收益为183元（MW∙h）。⚫虚拟电厂运营商/负荷聚合商收益为395.95万元⚫用户侧资源收益228.25万元。冀北虚拟电厂整体运行近况30©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.4中国虚拟电厂典型运营项目上海虚拟电厂：以点带面，协同推进，兼顾资源多样性和交易规模性上海地区本身就面临着较为复杂多样的负荷类型，同时在平台化的目标下，还需要考虑不同区域因为经济禀赋不同所对应的聚合特征的差异性。同时，从长期发展路径上来看，双向发电用能的可协调性，以及在电力交易市场接入后的安全性、有效性也是其建设虚拟电厂过程中需要时刻锚定的目标。来源：中国储能网，艾瑞咨询研究院整理及绘制。上海虚拟电厂发展路径及未来规划虚拟电厂全国试点地区之一根据上海可聚合资源特点，分别构建了商业楼宇型和能源站型两大类虚拟电厂四个平台+两种类型+多种交易1.增强对聚合资源的自动化控制方向：以黄浦区商业楼宇虚拟电厂为试点2.增强平台综合控制能力、优化楼宇用能策略：以世博B区作为试点，构建可发可用虚拟电厂3.虚拟电厂感知层设备研发、试用、运行控制平台等工作：以电力公司自有楼宇作为试点接入电力交易平台统一各级虚拟电厂，参与市场运营：如申能储能虚拟电厂以负荷集成商的形式接入上海电力交易平台，统一进行响应申报和负荷管理引入多方参与主体引入前滩新能源、蔚来汽车、远景能源、5G基站等新主体参与聚合调控未来规划1、发展目标：在聚合分散点能数据和负荷控制的基础上，能够进一步提供系统调控，以及调峰调频和电力市场交易服务2014年2021年2019年2020年2、资源扩围：以园区方式构建虚拟电厂，结合上海自身实际情况，进一步扩大5G铁塔基站、电动汽车的响应容量3、生态营造：优化市场化交易流程；探索绿色电力交易模式；推动多平台线上运营和融合；引入更多市场资源和商业主体，共建商业网络首次大规模节能减碳2021年国内最大规模精准调控工业、商业楼宇、微电网、分布能源、储能等11类不/负荷31©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.4中国虚拟电厂典型运营项目上海虚拟电厂：以点带面，协同推进，兼顾资源多样性和交易规模性无论从上海虚拟电厂的聚合资源类型的广度，还有在参与辅助服务和电力交易的深度来看，其运营的有效性均得到了验证。并且在当下国内电力交易市场机制尚待完善的背景下，能够结合虚拟电厂的资源建设和平台运营，实现相对盈利，也是可以作为典型案例进行在不同城市，不同区域场景下推广的典型模板。来源：中国储能网，艾瑞咨询研究院整理及绘制。上海虚拟电厂建设容量及未来目标商业楼宇型5MW能源型1MW5G基站型共计4,890MW未来潜力65MW72MW2020年6月2019年12月2020年9月2021年5月“迎峰度冬专项试点交易”“端午节填谷需求响应交易”“是以填谷需求响应交易”“双碳主题虚拟电厂需求响应”参与主体4家运营商极其226个客户，共8.7万千瓦负荷2家虚拟电厂运营商综合能源服务公司、蔚来汽车、腾天节能、前滩新能源4家虚拟电厂运营主体腾天节能、前滩新能源、综合能源服务公司、5G铁塔等交易出清情况响应市场：2小时电量：1.83万千瓦时收益：43950元容量：1.7万千瓦电量：4.02万千瓦时价格：1.2元/千瓦时容量：2.5万千瓦价格：1.2元/千瓦时削峰容量：6.2万千瓦价格：2.4元/千瓦时填谷容量：2.1万千瓦价格：0.96元/千瓦时资源池分布和未来潜力32©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn3.5中国虚拟电厂技术方向其技术架构属于系统级技术应用，在平台及场景层面具备技术交叉性从虚拟电厂相关建设的优先级上来看，通信、云计算、大数据等作为底层基础技术，具备更强的场景普适性。同时，多代理技术、态势感知技术和智能角度终端、物联网等也存在产品应用的强交叉关系，所以虚拟电厂的技术应用其实更类似于系统技术的应用。当然根据虚拟电厂的不同类型和不同资源聚合场景，我们也可以把虚拟电厂的相关技术按照：平台调控技术、单体控制技术系统优化技术三个大的方向进行分类来源：《虚拟电厂-能源互联网的终极形态》，公开资料，艾瑞咨询研究院整理及绘制。虚拟电厂基础技术范围及应用矩阵虚拟电厂技术矩阵平台调控技术多需求侧调度功率自平衡储能资源调度需求响应调度BEV充放电调度智能调度可视化技术多代理技术系统优化技术可再生能源预测技术气象监测技术数值天气预报技术可再生能源短期/超短期功率预测分布式能源多层协调控制（物理网络）可再生能源多时间尺度优化（时间网络）日前调度日内滚动优化实时校正闭环能量控制单体控制技术主从控制即插即用对等控制分层控制33国内外典型企业案例Casestudy0434©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.1NextKraftwerke欧洲最大虚拟电厂运营商，多元化业务支撑跨区域运营服务公司作为欧洲最大的虚拟电厂运营商，目前经营区域涉及德国、意大利、法国、新西兰等多个国家。不仅是德国最大的光伏聚合商，同时在生物质发电、热电联厂等其他电源侧的场景渗透都足够丰富。截止2022年Q4，公司有效控制发电单元15346个，电力网络容量12294MW。来源：公司官网，艾瑞咨询研究院整理及绘制。NextKraftwerke公司发展历程NextKraftwerke在德国创立首次完成从VPP到TSO的电能交付开始通过VPPNextPool进行电力交易VPPNextPool在德国四个输电商区域进行平衡服务公司推出可变电价第一次将储源荷一体化应用在生物质发电项目将分散式虚拟电厂用户整合即服务平台NEMOCS成为德国最大的光伏聚合商公司和东芝ESS成立合资公司公司成为壳牌的全资子公司20092011201220132014201520162017201820192020202120222023500MW1000MW2000MW4000MW6000MW7500MW9000MW9800MW11200MW35©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.1NextKraftwerke以即服务平台为核心，有效整合外部市场资源+能源供需两端用户从公司的资源协同角度来看，直接资源池对应的来自于供需两方的电源资源，负荷用户资源，是构成其规模优势和参与主要电力市场（包括辅助服务市场）竞争的核心能力。当然，从业务应用层面，公司也分别针对不用层级客户开放不用的产品模块和内容。其中针对资产客户方，1、电力资产收益分析/实时调度；2、电力预测/计划。针对交易市场主体/对家，主要提供：1、电力交易；2、辅助服务；3、削峰填谷/需求响应。来源：公司官网，艾瑞咨询研究院整理及绘制。公司核心NEMOCS系统产品分析NEMOCS控制系统API接口（数据输入/输出）⚫数据管理⚫交易系统⚫账户系统控制中心（用户权限）⚫可视化⚫电力资产调度⚫分析报告应用方向外部数据电源/负荷用户风电生物质发电氢能源热电联厂发电机组储能电池负荷用户光伏辅助服务电力预测/计划需求响应电力交易电力资产收益分析/调度削峰填谷价格数据TSO反馈需求预测市场数据天气预测电网频率运营管理实时数据有效聚合36©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.1NextKraftwerke从资源整合商向电力服务商过渡，增值服务的高封装、可标准化是方向根据上文中关于公司业务结构的分析，以及其近几年的财务结构变化。基本上可以梳理出一条比较清洗的业务进阶路线。首先基于电源负荷两端有效整合，在形成规模优势的基础上，电力售卖是较为直接的业务模式。但是从公司成本结构和基于欧洲近几年的高能源价格波动性来看，这部分业务存在较高的成本摊销成本和基于价格波动的能源合同头寸管理风险。在此基础上的相关电力市场服务和VPP管理系统服务，则更强调技术先进性和商业适用性，所以更能成为公司未来高盈利成长的利基。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。公司2019-2023年不同时间运营数据对比公司2018-2021年营业收入结构81007100121008700760015100153001230015100能源管理容量（MW）总容量（MW）交易电量（GW）2019年9月2020年2月2023年6月551.1595.0504.11358.175.784.590.7526.10.00.60.40.51.00.30.30.22018年2019年2020年2021年电力售卖（百万欧元）电力市场服务（百万欧元）VPPSaaS服务（百万欧元）其他（百万欧元）37©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn69.3%7.5%7.1%4.1%0.3%11.8%4.2Sonnen智能储能设备商向服务方案升级，高粘性高服务能力负荷端变公司自2010年成立，作为户用储能的头部公司，基于自身的核心用户群体（家庭/工商用户），不断提升相关产品的市场份额。从业务成长逻辑来看，分别从跨区域/国家来做产品增量，以及从产品应用场景，实现从硬件产品供应向一体化解决方案的延展。这也是公司目前在不同区域以及不同的应用场景下，拓展VPP解决方案和打开其他储能灵活应用场景的核心方向。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。Sonnen公司业务发展历程Sonnen公司2021年全球业务分布正式推进部署VPP计划，初期，基于Sonnenbatterie10储能系统且容量为11kWh以上的用户可从电网平衡服务中获取收益成为德国乃至欧洲最大的储能电池生产商。同年家用储能电池销量1.2万套，略高于特斯拉1万套，成为全球销量第一成立于德国，当期主要业务是制造用于风光储能的锂离子电池联合ESSolar在美国犹他州和爱达荷州实施虚拟电厂计划，年底预计部署35MWH住宅电池储能系统荷兰壳牌集团全资收购Sonnen股份。但是保持公司管理层独立，和相关主品牌独立。2015年4月，特斯拉基于其电动汽车业务，推出家庭储能产品Powerwall的快速市场化。Sonnen相关产品加速扩张202020222019201620102015德国意大利比利时美国澳大利亚其他国家地区38©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.2Sonnen智能储能设备商向服务方案升级，高粘性高服务能力负荷端变从产品内容来看，Sonnen的硬件产品分别对应了户用光伏储能、储能并网收益、孤岛应急电源系统三个需求场景，并且其基于会员社区管理，也为不适用其储能等硬件设备的客户提供供电服务。从需求负荷的角度来看，亦具备了典型的VPP虚拟电厂的特征。并且基于同客户签订的不同的能源电力合同，初步具备平衡电网、削峰填谷的服务响应能力。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。配套能源电力合同（形成需求型VPP运营网络）硬件产品对比会员及增值服务用户服务方案对比EnergyClassicSonnenBatterie10容量：22KWH性能：4.6KW使用年限：10年智能互联：天气预报>发电预测>用电优化EnergyPro性能：9KW切换时间：10秒最大电流：35ASonnenBatterie10性能版SonnenCharger智能充电设备SonnenBatterie8000容量：55KWH性能：9.9KW使用年限：10年智能互联+全相瞬时应急SonnenBatterie4000性能：4KW切换时间：5秒最大电流：20A/23ASonnen金融系统设备贷款支持（1500-5万欧元）EnergyChargeEnergyCompleteSonnenStorm(清洁需求型电力合同)1、无光伏/储能用户，加入Sonnen社区2、独立于电力公司和电网电价3、清洁能源供电4、亦适用于SonnenDrive的新能源车SonnenFlatDirect（直接并网型合同）1、过剩户用光伏电量可并网交易，获得更高收入2、充分最大化户用储能的独立性和灵活性3、平衡电网供需4、无国家EEG补贴1、基于电力计划，控制用户电力使用特征2、电费可摊薄至0欧元3、电网削峰填谷4、可获得国家EEG补贴SonnenFLat（可控负荷型合同）SonnenDrive新能源汽车推广计划Sonnen公司业务产品矩阵39©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn63687679112157201720182019202020212022e营业收入（百万欧元）4.2Sonnen基于相关地缘政治因素，营收放量增长，高研发同时利润改善明显考虑到公司为非上市公司，其披露的相关财务数据和国际会计准则有一定差异，所以重点选择可比财务口径作为分析方向。公司营收在2021年出现跨阶梯式增长，主要驱动因素来自于相关欧洲市场基于地缘政治因素，能源价格出现明显高企，对应清洁能源渗透率，特别是在户用场景下增速明显。并且结合公司相关财务指引22年营收亦能保持30%-50%高中位数增长。并且在2017-2021年近5年的财年周期内，公司在维持净利润亏损规模持续收窄的情况，依然保持高研发投入，其中对系统软件方向投入持续较高。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。Sonnen公司2017-2021年营业收入及22年业绩指引+26.7%+41.4%+40.0%Sonnen公司2017-2021年研发费用率/净利率9%11%18%24%14%-23%-38%-34%7%-5%20172018201920202021研发费用率（%）净利率（%）40©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.3国能日新新能源功率预测服务业务延伸，从发电侧向全网侧服务能力迭代公司的业务前身，从市场背景来看，其实已经具备了一定的前瞻性。当然，考虑到国内能源及电力市场的强政策导向，从纯技术产品的思路去有效拓客，但是同时需要考虑政策波动性，对实际客户群体的影响。那就需要从市场需求的最底层，去考虑合适的切入点。这也是“新能源功率预测服务”能够成为核心业务的主要逻辑。即同时兼顾足够庞大的普适需求，同时又具备“向上兼容”的产品拓展能力。从公司的业务分布区域来看，跟前文中所提到我国“风光资源分布”+“虚拟电厂示范区域”有强相关性。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。国能日新公司业务发展历程国能日新公司2022年业务区域分布2008年2011年2013年•公司前身在北京设立•主要业务为：火力发电厂锅炉设备等相关节能系统及控制台的研发、生产销售•专注于新能源产业相关信息化软件的研发与应用•预测功率系统初步商业化，并且进入业务加速阶段2017年2018年•获得国电投、北京聚能合生、万荣资本，天使轮投资•国能有限公司改制为股份公司•进军海外，首个海外并网光伏AGC/AVC项目顺利完成2019年•财通创新投资Pre-A轮•以提升预测精度和电站运营效率为核心的“高精度功率预测系统—风鸟”正式推出2020年2021年2022年-至今•创新研发了电力市场交易辅助决策系统•荣获北京市“专精特新”小巨人企业•荣获国家“专精特新”小巨人企业•深交所创业板上市IPO•控股子公司“国能日新智慧能源江苏有限公司”,作为虚拟电厂的运营主体。•为工商业储能用户提供一套更专业的“全家桶式”储能系统一体机与能量管理系统整体解决方案25.9%20.9%18.3%11.5%10.5%10.1%2.2%0.6%西北华北华东华中华南西南东北海外41©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.3国能日新发电侧+电网侧+配电侧+用户侧，源网荷储一体化布局逐渐成形结合公司目前的业务扩展方向，其实可以看到两条较为清晰的产品拓展路径：1、基于产品类型，从技术底层、业务前置的“新能源功率预测服务”向应用中层、运营中台的“控制系统”+“能源管理系统”升级。结合其新业务的拓展方向，电力交易、储能管理、虚拟电厂，未来一旦形成规模化，基本上具备了典型的复合型能源“商业+技术”平台的所有业务特征。2、基于客户主体，聚焦至“功率预测服务”来看，从单站-集中-区域的客户主体过渡，基本实现的该业务场景下的客户层级穿透。从整体的业务路径来看，已基本涵盖了“发电侧”+“电网侧”+“配电侧”+“用户侧”的覆盖。当然后两者的有效拓展。还值得持续关注。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。国能日新公司2022年业务新业务（电力交易、储能智慧能源管理、虚拟电厂）电网新能源管理系统新能源并网控制新能源电站智能运营系统新能源发电功率预测主要产品•单站功率预测产品•集中功率预测产品•区域功率预测产品应用客户•风电场、光伏电站•发电集团•各级电网公司主要产品•自动发电控制系统（AGC）•自动电压控制（AVC）•快速频率响应系统应用客户•风电场、光伏电站主要产品•新能源消纳分析、承载力评估•数据管理应用客户•各级电网公司主要产品•智能监测、告警管理、运维管理、统计分析应用客户•集中式/分布式电站主要产品•电力交易•储能智慧能源管理•虚拟电厂应用客户•风光电厂、售电公司、能源公司、电力交易商•风电场、光伏电站•负荷用户42©2023.8iResearchInc.www.iresearch.com.cn4.3国能日新核心业务基本盘稳定，延伸业务增长加速，技术研发持续投入结合上文的定性分析，从公司近5年的营收结构上来看，公司的整体业务持续保持25%复合增速，其中核心业务“新能源发电功率预测”亦保持了27%复合增速。结合近几年因为新能源并网细则的影响，基于预前抢装产生的客户需求波动性，对公司业务结构的影响相对可控，包括其对存量电站客户主体的有效拓展，均间接证明了其产品能力的竞争优势。当然，考虑到未来虚拟电厂市场随着国内电力市场改革的推进，相对应市场进入主体和规模化空间打开，也在一定程度上符合公司在相关方向的新募资投入。来源：公司官网，公开网络，艾瑞咨询研究院整理及绘制。国能日新公司2018-2022年营业收入结构国能日新公司2023年募投方向86.413.022.223.827.4总计（百万元）微电网及虚拟电厂综合能源管理平台（百万元）多应用场景下电力交易辅助决策管理平台（百万元）新能源数智一体化研发平台（百万元）补流（百万元）100115162199260291736475521114262054287111629201820182019202020212022其他（百万元）新能源电站智能运营系统（百万元）电网新能源管理系统（百万元）新能源并网智能控制系统（百万元）新能源发电功率预测（百万元）43后记“虚拟电厂”从技术发展上来看，不是一个非常新兴的方向，并且从能源互联网的角度来看，其很多技术的复用性也是存在的。但是，本篇报告结合全球市场的发展现状，来反观国内的相关行业现状，其实可以发现，“电力市场化改革”是未来多方主体和相关技术产品加速迭代的重要契机。当然，在这篇报告的撰写中，我们也听到了不同的声音：相较国外市场，国内虚拟电厂在发电侧、用户侧的政策依赖性（政策不确定性）过高。我们以为这个问题需要从两个角度去考虑：1、无论古今中外，“市场需求”大部分都是先行于“政策释放”的，这是当下我们去尽量的寻找“市场需求”下的成长企业的重要前提。2、政策本身需要兼顾“安全监管”和“需求释放”，单边政策在如今的经济环境下，是不具备持续性的。同样的，我们在行业研究、企业研究的维度，依然需要回归核心的技术方向，核心的业务竞争优势。一言以蔽之，“长期价值不会被短期波动所替代”。另，在撰写这篇报告的过程中，外部市场其实也面临很大的挑战，具体到咨询行业本身，其实有很多因为企业需求萎缩，产生对“乙方研究”角色的质疑。我们不否认，“需求萎缩+研究范式重构”是当下我们面临的挑战。但是，从企业角度来看，外部新鲜血液的吸纳永远都会被其内部的封闭系统所同化。所以，我们坚信，外部研究永远是有效沟通“企业”-“投资机构”-“政府”的桥梁。最后用一句话来致敬，我们的市场和所有在做研究的同业：“前进的事业必须被前进所替代”。44BUSINESSCOOPERATION业务合作官网企业微信新浪微博微信公众号www.idigital.com.cn400-026-2099ask@iresearch.com.cn联系我们www.iresearch.com.cn45LEGALSTATEMENT版权声明本报告为艾瑞咨询制作，其版权归属艾瑞咨询，没有经过艾瑞咨询的书面许可，任何组织和个人不得以任何形式复制、传播或输出中华人民共和国境外。任何未经授权使用本报告的相关商业行为都将违反《中华人民共和国著作权法》和其他法律法规以及有关国际公约的规定。免责条款本报告中行业数据及相关市场预测主要为公司研究员采用桌面研究、行业访谈、市场调查及其他研究方法，部分文字和数据采集于公开信息，并且结合艾瑞监测产品数据，通过艾瑞统计预测模型估算获得；企业数据主要为访谈获得，艾瑞咨询对该等信息的准确性、完整性或可靠性作尽最大努力的追求，但不作任何保证。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的观点均不构成任何建议。本报告中发布的调研数据采用样本调研方法，其数据结果受到样本的影响。由于调研方法及样本的限制，调查资料收集范围的限制，该数据仅代表调研时间和人群的基本状况，仅服务于当前的调研目的，为市场和客户提供基本参考。受研究方法和数据获取资源的限制，本报告只提供给用户作为市场参考资料，本公司对该报告的数据和观点不承担法律责任。法律声明THANKS艾瑞咨询为商业决策赋能