虚拟电厂：重塑电力生态的智慧中枢

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【融中咨询行研报告】 虚拟电厂：重塑电力生态的智慧中枢 目录 1. 虚拟电厂行业现状分析.............................................................................................................................6 1.1 背景..........................................................................................................................................................6 1.2 行业定义及发展历程.........................................................................................................................6 1.2.1 定义及分类................................................................................................................................6 1.3 行业现状分析....................................................................................................................................... 8 1.3.1 政策梳理及发展方向.............................................................................................................8 1.3.2 宏观经济影响...........................................................................................................................9 1.3.3 技术发展进程.........................................................................................................................10 1.4 市场规模及竞争格局.......................................................................................................................12 1.4.1 行业市场规模.........................................................................................................................12 1.4.2 竞争格局..................................................................................................................................12 1.5 产业链图谱......................................................................................................................................... 13 2. 行业深入分析.............................................................................................................................................15 2.1 需求侧资源型分析.......................................................................................................................... 15 2.1.1 商业模式梳理....................................................................................................................... 15 2.1.2 场景痛点及用户需求梳理................................................................................................16 2.1.3 解决方案梳理....................................................................................................................... 16 2.1.4 企业展示.................................................................................................................................16 2.2 供给侧资源型分析.......................................................................................................................... 17 2.2.1 商业模式梳理....................................................................................................................... 17 2.2.2 场景痛点及用户需求梳理................................................................................................18 2.2.3 解决方案梳理....................................................................................................................... 19 2.2.4 企业展示.................................................................................................................................19 2.3 混合资源型分析...............................................................................................................................19 2.3.1 商业模式梳理....................................................................................................................... 19 2.3.2 场景痛点及用户需求梳理................................................................................................20 2.3.3 解决方案梳理....................................................................................................................... 21 3. 行业未来发展趋势....................................................................................................................................23 3.2 行业或产品走向...............................................................................................................................23 3.3 行业趋势风险研判.......................................................................................................................... 23 表目录 表格 1 虚拟电厂行业政策梳理..............................................................................................................8 表格 2 中国虚拟电厂头部企业梳理.................................................................................................13 表格 3 虚拟电厂产业图谱................................................................................................................... 13 表格 4 虚拟电厂全产业链领域梳理.................................................................................................14 图目录 图表 1 虚拟电厂技术布局.................................................................................................................... 10 图表 2 2022-2030 年中国虚拟电厂市场规模预测（亿元）...................................................12 1. 虚拟电厂行业现状分析 1.1 背景 虚拟电厂已经成为打造低碳清洁、安全高效的现代能源供给和消纳体系的重要支撑手段。 作为能源智慧化的关键技术，虚拟电厂正在从一个技术性专有名词走上前台，成为政策、商 业模式、能源行业的热词。在电网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，推动绿色能源转型具有重要的现实意义。国外对虚拟电厂已经展开 20 多年 的研究探讨，在中国虚拟电厂还处于早期阶段，直接参与电力市场交易的项目较少，仍需要 政府补贴行业发展。 “十三五”期间，我国江苏 、上海、广东等地陆续开展了需求响应和 VPP 试点，出现了一 些标杆试点项目。同时，在“双碳”目标驱动下，新型电力系统构建及能源产业蓬勃发展的背 景下，VPP 技术发展潜力巨大、市场前景广阔，它的优势正在逐渐凸显： （1）VPP 具有挖掘负荷侧调节、削峰填谷、实现发电用电实施平衡、减轻日益增加的 电网负荷功能的作用，对一些分散的电源资源利用是一种非常好的方式； （2）VPP 可平抑新能源电力的强随机波动性，提升新能源消纳率，对多种分布式能源 进行聚合、优化调控管理，为电网提供调频、调峰等辅助服务。 （3）VPP 能够有效提升电网安全保障水平、推动能源绿色低碳转型，无论是新型电力 系统的建设，还是对整个社会的可持续发展，都有重要意义。 （4）VPP 能够帮助广大工商业用户节能降碳、挖掘用能灵活空间、提升能效、管理好 自己的用能。 1.2 行业定义及发展历程 1.2.1 定义及分类 虚拟电厂（Virtual Power Plant）是一种高级能源管理系统，它运用先进的信息通信技 术和软件架构，将地理上分布广泛的多种分布式能源资源（DERs）——包括但不限于太阳 能光伏、风能、储能系统、可控负荷（如可调节的工业用电、智能家居设备）、电动汽车以 及小型发电机等进行聚合与协调优化。其三个主要功能分别为聚合、调度、交易： 1. 聚合：将多个小型的分布式能源资源（DERs）及可调节负载等集中起来，形成一个 能够被集中控制和管理的整体，实现对分散资源的有效整合，提高能源利用效率并增强电网 的灵活性和稳定性。 2. 调度：据电力系统的需求和分布式能源资源的可用性来规划和调整各个单元的工作 状态（例如发电量或用电量），确保供电与需求之间的平衡，并且满足电网运营商对于频率 稳定性和峰值负荷管理的要求。 3. 交易：通过参与市场交易，虚拟电厂不仅可以根据市场价格变化灵活地出售多余的 电力或购买所需的电力，还可以通过提供辅助服务（如调峰、备用容量等）获得额外收入， 从而提高整个系统的经济效益。 1.2.2 发展历程 虚拟电厂在我国出现或兴起的时间并不长，但近年来的发展可谓方兴未艾。我国虚拟电 厂起步于“十三五”，但尚未形成成熟的承台解决方案，基本处于前期试点研究阶段。整体来 看，虚拟电厂的发展历程可大致分为三个阶段：初期邀约阶段、中期市场化、后期自主调度。 （2015-2019 年）在虚拟电厂发展初期的邀约型阶段，主要由政府部门或调度机构牵 头组织。 江苏是邀约型虚拟电厂的“试验田”。江苏电网负荷峰谷差大，2015 年，江苏率先出台季 节性尖峰电价政策，构建需求响应激励资金池，如同准备了一个“奖励宝箱”，激发了各方积 极性。此后，江苏不断优化激励模式和价格机制，首创“填谷”响应自主竞价机制，实现用电 负荷双向调节。2016 年，江苏开展了全球单次规模最大的需求响应，削减负荷 352 万千瓦； 2019 年，削峰规模达到 402 万千瓦，削峰能力基本达到最高负荷的 3% - 5% 。这期间，江 苏需求响应参与覆盖面不断扩大，从工业企业逐渐引入楼宇空调负荷、居民家电负荷、储能、 充电桩负荷等，汇聚了各类可中断负荷资源。 （2019-2020 年）随着电力市场逐步完善，虚拟电厂进入中期市场型阶段。 冀北电力交易中心开展的虚拟电厂试点是市场型虚拟电厂的典型代表。冀北虚拟电厂一 期接入 11 类可调资源，容量约 16 万千瓦。在服务“新基建”时，率先采用 5G 技术实现信息 快速传输。在商业运营中，它主要参与华北调峰辅助服务市场，根据系统调峰需求，实时聚 合调节接入资源用电负荷，在新能源大发期间增加用电需求（填谷），减少火电厂不经济的 深调状态，获取市场化收益。截至 2020 年 3 月底，虚拟电厂累计调节里程 757.86 万千瓦时， 实际最大调节功率达到 3.93 万千瓦，总收益约 157.46 万元。 （2021-至今）虚拟电厂发展的高级阶段是自主调度型。在这个阶段，虚拟电厂如同拥 有自主决策权的指挥官，能实现跨空间自主调度。 德国的 Next Kraftwerke 公司是这一阶段的佼佼者。该公司 2009 年启动虚拟电厂商业模 式，截至 2020 年 6 月，已实现对跨 5 个国家 9000 多个分布式能源和可调负荷的自主调度 管理。它通过中央控制系统，连接可再生能源发电资产、商业和工业电力用户以及储能系统。 其 NEMOCS 平台犹如智能大脑，具备聚合、监控、数据可视化、高性能数据处理、优化资 产运营和个体控制等功能。在实际运营中，Next Kraftwerke 公司利用市场价格波动优化发 电计划，增加利润，还为欧洲电网提供平衡服务，有效支持了能源转型。例如，在风电、光 伏等可再生能源发电不稳定时，它能迅速调整发电策略，保障电网稳定运行。 1.3 行业现状分析 1.3.1 政策梳理及发展方向 虚拟电厂是能源数字化转型的关键技术之一，通过智能聚合与优化调度分布式资源，实 现更高效、更灵活、更可持续的电力系统运行。近年来，国家层面密集出台了一系列支持虚 拟电厂发展的政策文件，构建了较为完善的政策框架体系。 表格 1 虚拟电厂行业政策梳理 时间 发文单位 政策名称 相关内容 政策性质 2022 年 8 月 工业和信 息化部 《加快电力装 备低碳创新发 展行动计划》 加快发展特高压输变电、柔性直流输电装备。 瞄准安全灵活、绿色低碳的输电网及技术装 备，持续开展不同电压等级、不同开断容量 的发电机断路器及高电压等级真空开关设备 的研制，加快大功率电力电子器件等研发。 规划型 2024 年 1 月 国家发展 改革委、 国家能源 局 《关于加强电 网调峰储能和 智能化调度能 力建设的指导 意见》 全面推进需求侧资源常态化参与电力系统调 峰。深入挖掘可调节负荷、分布式电源等资 源潜力，支持通过负荷聚合商、虚拟电厂等 主体聚合形成规模化调节能力，推动实施分 钟级、小时级需求响应，应对短时电力供需 紧张和新能源消纳困难问题。 规划型 2024 年 8 月 国家发展 改革委、 国家能源 局 《加快构建新 型电力系统行 动 方 案 （ 2024-2027 年）》 围绕“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供 需协调、灵活智能”二十字方针，分别从不 同角度对应提出专项行动，统筹推进新型电 力系统协调发展。 规划型 2024 年 12 月 国家发展 改革委、 国家能源 局 《电力系统调 节能力优化专 项行动实施方 案（2025-2027 年）》 着力针对各地区新能源合理消纳利用要求， 科学分析调节能力需求规模和特征，制定各 类调节资源合理配置和优化组合方案，优化 各类调节资源调用方式，优化电力系统调节 能力，加快推进新型电力系统建设 支持型 2025 年 3 月 国家发展 改革委、 国家能源 局 《关于加快推 进虚拟电厂发 展的指导意见》 到 2027