中國虛擬電廠行業(yè)研究報告

1中國虛擬電廠行業(yè)研究報告中國虛擬電廠行業(yè)研究報告 1 2一、中國虛擬電廠行業(yè)發(fā)展背景 21.1中國電力能源供給端 31.2中國電力能源需求端 51.3中國電力能源服務(wù)端 61.4中國能源管理端 7二、全球虛擬電廠行業(yè)發(fā)展研究 82.1全球虛擬電廠市場發(fā)展歷程 82.2歐洲虛擬電廠市場發(fā)展現(xiàn)狀 2.3美國虛擬電廠市場發(fā)展現(xiàn)狀 3.1中國虛擬電廠政策驅(qū)動 3.2中國虛擬電廠市場驅(qū)動 3.3中國虛擬電廠模式及框架 3.4中國虛擬電廠典型運營項目 3.5中國虛擬電廠典型運營項目 203.6中國虛擬電廠技術(shù)方向 212電力中長題角所31.1中國電力能源供給端風(fēng)光發(fā)電裝機量遞增，對應(yīng)峰谷調(diào)撥及合理消納需求旺盛從每年新增發(fā)電裝機量來看，風(fēng)光電裝機量雖然存在一定的投資周期性，但是長期來看，仍是比較核心的成長型電力資產(chǎn)。結(jié)合其在全天候場景下存在明顯的“波動性”、“低出力”特征。從長期的投資收益角度考慮，需要結(jié)合“補貼疊加充分交易”來實現(xiàn)經(jīng)濟效益和綠色效—————開電(nn…n4風(fēng)光發(fā)電規(guī)模擴大，未來有放消納成為綠色經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的首要目標(biāo)從能源發(fā)電結(jié)構(gòu)來看，中國能源發(fā)電量占比中，風(fēng)光發(fā)電的占比出現(xiàn)明顯的擴大趨勢。當(dāng)然聚焦2022年，可以看到，發(fā)電量相對占比出現(xiàn)了一定程度的下滑?？紤]到發(fā)電裝機量(前置投資因素),有效并網(wǎng)量(后置消納因素)。當(dāng)下節(jié)點，需要有效的解決風(fēng)光電長期、合理消納的問題。才能在相對理想的條件下，實現(xiàn)在2025年達(dá)到16.5%發(fā)電占比的目標(biāo)。當(dāng)然，從整個電力網(wǎng)絡(luò)的有效運營角度來看，有效解決其“峰谷調(diào)撥”及“合理消納”問題，將成為能源市場持續(xù)繁榮的重中2015-2022年中國能源發(fā)電量結(jié)構(gòu)2015-2022年中國能源發(fā)電量結(jié)構(gòu)76v*風(fēng)8中%)*mmge51.2中國電力能源需求端.第三產(chǎn)業(yè)+居民電力消費比重還年升高，彈性系數(shù)分布區(qū)間長期上移從整體電力消費結(jié)構(gòu)來看，第三產(chǎn)業(yè)+居民用電的消費比重逐年升高，一方面對應(yīng)了整體中國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)發(fā)展中，泛口徑下的高端制造業(yè)和軟基于全產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的背景下，用電終端(包括居民用戶)的用電依賴性也在逐漸增強。結(jié)合長周期下的，在未來國內(nèi)經(jīng)濟增速維持溫和增長的前提下，考慮到第三產(chǎn)業(yè)+居民用電的分布式+儲能滲透率逐漸提升，電力消費彈性系數(shù)，大概率會進入低波動、高運行的新區(qū)間。61.3中國電力能源服務(wù)端.分布式儲能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，將成為電力供需結(jié)構(gòu)矛盾的核心節(jié)點結(jié)合前面討論的新能源發(fā)電的并網(wǎng)量級矛盾、結(jié)果矛盾來看，新型儲能技術(shù)的規(guī)模化，一方面能夠在時間層面解決“并網(wǎng)錯峰”的現(xiàn)實問題；同時也能主動促進電力負(fù)荷端的“源荷一體化”改善。從產(chǎn)業(yè)供需兩端，改善電力能源的市場化應(yīng)用的問題。同樣以新能源汽車相關(guān)配套的充電樁為例，伴隨著其作為電力負(fù)荷端的基礎(chǔ)設(shè)施密度的快速增長，“光儲沖放一體”模式，結(jié)合BEV的先天儲能屬性，亦能從負(fù)荷端，實現(xiàn)分布式源荷載體的經(jīng)濟及社會效益優(yōu)化。2022年2022年Q1-Q3中國新型儲能裝機規(guī)模(新增投運)·72022年-2023年中國充電樁保有量*2022年-2023年中國充電樁保有量*臨車高建力電鞋1.4中國能源管理端.擴張，未來負(fù)荷的主動優(yōu)化的需求，也推動從過往相對中心化的被動聚合，向主動聚合過渡。同時，未來亦存在分布能高滲透率場景下的依賴主動聚合方式下的有效精益控制，實現(xiàn)公共效益和個體效益的雙聚合方法負(fù)荷特征來牌：《負(fù)荷聚合技術(shù)及其應(yīng)用),文瑞出街研究起自主研究及繪制。8通通料心通通料心是二、全球虛擬電廠行業(yè)發(fā)展研究2.1全球虛擬電廠市場發(fā)展歷程政策環(huán)境對比：各國基于本國電力市場現(xiàn)狀，在推動切入點存在差異結(jié)合各國在自身市場環(huán)境下的政策差異，可以看出，宏觀層面碳中和目標(biāo)是較為一致的長期目標(biāo)。另外考慮到電力市場交易天然具備較強的壟斷性稟賦和安全性要求，所以幾乎都是“電力市場改革+虛擬電廠技術(shù)商業(yè)化”并行推動。并且從投資視角來看，虛擬電廠明顯具備“強政策驅(qū)動”+“強技術(shù)投資前置”的雙特征，所以核心市場主體更適配“資產(chǎn)運營收益”的投資模型。9量全球主要國家虛擬電廠政策區(qū)域和相關(guān)環(huán)境量*mm的V大利亞s4發(fā)展路徑對比：歐洲國家側(cè)重電源端整合，美國市場側(cè)重需求側(cè)管理追溯至歐洲的能源行業(yè)上游，能源緊缺性和可再生能源的蓬勃發(fā)展互為因果，所以如果長期有效的解決多形態(tài)能源的電源側(cè)資源整合是其需要核心解決的主要問題。同時，考慮到各國下游能源需求結(jié)構(gòu)的明顯差異性，跨區(qū)協(xié)作以及長效交易也是其在電源端推動虛擬電廠建設(shè)的主要原因。在美國市場，一方面由于大部分州的電力市場上游基本處于寡頭壟斷狀態(tài)(部分州是基于行政原因，部分州是基于市場原因),新進入者和技術(shù)商業(yè)化玩家考慮到市場進入成本、資源整合成本等問題，主要在需求響應(yīng)側(cè)進行項目建設(shè)。2.2歐洲虛擬電廠市場發(fā)展現(xiàn)狀電力市場現(xiàn)狀：市場結(jié)構(gòu)相對完善，形成跨區(qū)互聯(lián)動態(tài)出清網(wǎng)絡(luò)歐洲統(tǒng)一電力市場在整體歐盟的一體化框架下，主要目標(biāo)為三個方向：1、引入競爭機制，同時提高運營效率和經(jīng)濟效益；2、因為各國能源稟賦差異較大，促進能源資源整合，提升能源系統(tǒng)安全；3、基于低碳目標(biāo)，促進清潔可再生能源滲透。當(dāng)然，其近30年電力體制改革，一方面形成了輸電網(wǎng)資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)和經(jīng)營權(quán)的有效獨立等一系列市場化制度，另一方面也建設(shè)成了相對有效的統(tǒng)一電力交易市場。虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀：以德國市場為典型案例，多樣性虛擬電廠主體參考目前德國市場的商業(yè)化路徑和案例，不同參與主體其實在運營端明顯具備規(guī)模優(yōu)勢和資源優(yōu)勢，更加著重于資產(chǎn)優(yōu)化的商業(yè)邏輯。以創(chuàng)新電力設(shè)備廠商為代表的的需求側(cè)玩家，更具備服務(wù)主體的靈活性，并且長期來看能夠?qū)崿F(xiàn)從“設(shè)備滲透”向“服務(wù)能力”的業(yè)務(wù)升級。聚合型玩家雖然在商業(yè)模式底層更偏向輕資產(chǎn)運營模式，但是考慮到其天然的“平臺性”+“聚合性”,在實現(xiàn)全鏈路服務(wù)、全資源覆蓋的拐點前，將始終處于強資本支出狀態(tài)。H0中T)2.3美國虛擬電廠市場發(fā)展現(xiàn)狀電力市場現(xiàn)狀：以PJM電力市場為代表的集中式電力市場美國整體電力市場主體相對多元化，同時分布較為分散?；陔娏κ袌鲇行Х?wù)的用戶數(shù)量來看，市屬電力公司占比15%,私有電力公司占比68%,農(nóng)村電力合作社占比13%,電力經(jīng)銷商占比4%。PJM作為第一個電力聯(lián)營組織，目前無論在時間維度的多周期覆蓋，還是多商品品種、多參與主體的覆蓋，均較為全面。其中，其市場機制中，關(guān)于“電能與輔助服務(wù)聯(lián)合出清機制”(實現(xiàn)整體社會效益最大化)、“虛擬申報機制”(增加非實體主體參與度，提高交易流動性)、“雙結(jié)算機制”(綜合對沖價格風(fēng)險)。計金輸電權(quán)交國約)是B里三、中國虛擬電廠行業(yè)發(fā)展研究3.1中國虛擬電廠政策驅(qū)動.促進性、監(jiān)管性政策并舉，制度建設(shè)向市場化方向漸進改革從長期來看(5年以上的周期下),國內(nèi)的電力市場改革一直處在推進中。從結(jié)構(gòu)上來看，其實整體市場的資源分布結(jié)構(gòu)亦持續(xù)保持“紡錘體”結(jié)構(gòu)。在短周期場景下(3年周期),電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的政策推動，以及相關(guān)主體市場(電力交易市場)的構(gòu)建目前明顯處于加速周期下，對應(yīng)至虛擬電廠市場，剛處于有長期制度基礎(chǔ)，短期市場基礎(chǔ)正在形成的商業(yè)化初期?！?03.2中國虛擬電廠市場驅(qū)動.電力交易市場建設(shè)是市場驅(qū)動主線，輔助服務(wù)市場處于拐點性節(jié)點回顧整個中國電力交易市場的變化，圍繞著電力交易主體以及區(qū)域性同時結(jié)合海外市場先進經(jīng)驗，進行試錯式漸進性改革。對應(yīng)的輔助服中國電力現(xiàn)貨市場及輔助服務(wù)市場建設(shè)路徑中國電力現(xiàn)貨市場及輔助服務(wù)市場建設(shè)路徑A.0***,心力色到市通的參t3.3中國虛擬電廠模式及框架量m基于投責(zé)周期和產(chǎn)業(yè)分布特征，虛擬電廠的類型可分為供給/需求兩從核心差異上來看，供給側(cè)虛擬電廠具備獨立發(fā)電機組，對應(yīng)有效的負(fù)荷匹配，調(diào)配彈性更高。但是，這也決定了其投資周期相對更長，固定調(diào)配成本更高。需求響應(yīng)側(cè)虛擬電廠，具備更強的技術(shù)協(xié)調(diào)性，可以在相對成熟的電力交易市場的基礎(chǔ)上，有效控制可轉(zhuǎn)移、可中斷負(fù)荷，具備更強的技術(shù)投資特征。當(dāng)然，從長期來看，混合型虛擬電廠基于兩者的優(yōu)勢更能兼顧經(jīng)濟效益和社會效益。曾力盛覆曾力盛覆TT從微觀試點向宏觀管理過渡，兼順能源安全、合理消納和經(jīng)濟收益平通過梳理，國內(nèi)已運行或者試運行的虛擬電廠相關(guān)項目，從最初的電網(wǎng)安全、新能源合理消納以及傳統(tǒng)投資替代為出發(fā)點。逐漸向省級電網(wǎng)系統(tǒng)的電力輔助服務(wù)和交易參與升級。同時，在電源/負(fù)荷兩端的有效聚合也開始呈現(xiàn)出規(guī)?；厔荩瑫r在一些垂直應(yīng)用場景下，諸如工業(yè)園區(qū)、冷鏈服務(wù)、數(shù)據(jù)中心等，也逐漸摸索出“網(wǎng)、站、點”三位一體的融合模式，以實現(xiàn)平臺化有效管理。3.4中國虛擬電廠典型運營項目國網(wǎng)冀北虛擬電廠：國內(nèi)最為成熟的虛擬電廠運行示范項目國網(wǎng)冀北虛擬電廠無論在物理架構(gòu)設(shè)計，還是線上平臺都具備極強的均維持了極高的技術(shù)應(yīng)用水平。并且在工程運營之初，就兼顧了電源供給側(cè)“調(diào)配輸”和負(fù)荷側(cè)“聚響并”的雙向特征，構(gòu)建了較為完整的虛擬電廠智能管控平臺。相較于國內(nèi)其他運營項目的有效覆蓋范圍和調(diào)控規(guī)模，國網(wǎng)冀北虛擬電廠示范項目，不僅圍繞著“云-管-邊-端”建立起了較為完善的管控架構(gòu)，在實際的運營中，也完成了從社會效益向經(jīng)濟效益從其參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場的實際效果來看，不僅具備了跨區(qū)域協(xié)同的管控經(jīng)驗，同時也具備了對電力市場的服務(wù)性有效接入的示范冀北虛擬電廠發(fā)展路徑及建設(shè)階段1在R在R狀F明a冀北虛擬電廠整體運行架構(gòu)冀北虛擬電廠智解管控平臺T3.5中國虛擬電廠典型運營項目.上海虛擬電廠：以點帶面，協(xié)同推進，兼顧資源多樣性和交易規(guī)模性上海地區(qū)本身就面臨著較為復(fù)雜多樣的負(fù)荷類型，同時在平臺化的目標(biāo)下，還需要考慮不同區(qū)域因為經(jīng)濟稟賦不同所對應(yīng)的聚合特征的差異性。同時，從長期發(fā)展路徑上來看，雙向發(fā)電用能的可協(xié)調(diào)性，以及在電力交易市場接入后的安全性、有效性也是其建設(shè)虛擬電廠過程中需要時刻錨定的目標(biāo)。無論從上海虛擬電廠的聚合資源類型的廣度，還有在參與輔助服務(wù)和電力交易的深度來看，其運營的有效性均得到了驗證。并且在當(dāng)下國內(nèi)電力交易市場機制尚待完善的背景下，能夠結(jié)合虛擬電廠的資源建設(shè)和平臺運營，實現(xiàn)相對盈利，也是可以作為典型案例進行在不同城市，不同區(qū)域場景下推廣的典型模板。Fa0201年A