1证券研究报告行业 评级：上次评级：行业报告|请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明强于大市强于大市维持2023 年09 月10 日（评级）行业深度研究新能源消纳系列报告（三）虚拟电厂：电力交易多样化，促进消 纳的新 模式作者：分析师 孙潇雅 SAC 执业证书编号：S11105200800092请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明摘要随着近年稳定的火电等优质发电资源的发电占比下降、发电功率及电能质量具有波动性的新能源发电占比提升，我国电网出现调控能力下降的问题，亟需调峰调频等灵活资源以保证电力系统的安全稳定运行。对 分 布 式能源、各类可中断（如充换电站）、可调负荷资源（如楼宇 空 调 系统）等可调节的资源的调控需求，催生了具备分布式资源聚合调控能力的虚拟电厂。虚 拟 电 厂收益模式：可参与多品类全周期的电能交易，我国现行机制下主要是电网辅助服务、需求响应市场。电 网 调 峰辅助服务市场：目前我国华北、华中、上海、山东、浙江、甘肃等地区已有相关政策文件，对虚拟电厂参与调峰市场的准入条件（可调容量、信息采集能力、持续响应时间等）、报价与出清（包括日前、日内市场，部分地区涵盖中长期、实时市场）、结算方式（华北、浙江市场考核偏差电量）等做出了规定。电 网 调 频辅助服务市场：目前浙江、江苏两个地区明确虚拟电厂可分别作为第三方独立主体、综合能源服务商的身份参与电网调频辅助服务市场，并获得收益。浙江地区可参与一次调频&二次调频；江苏地区可参与一次调频。需 求 响 应市场：从用户的需求侧引导调节电力负荷、促进新能源消纳。根据2023 年5 月国家发改委发布电力需求侧管理办法（征求意见稿），到2025 年各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%，其中年度最大用电负荷峰谷差率超过40%的省份达到5%或以上。据国 家 电 网测 算，通过 虚拟 电厂 满足5%的峰值负荷，在建设、运营、激励等环节的投资需求约500-600亿元。横 向 对 比海外虚拟电厂，目前国内虚拟电厂的交易规则相对缺乏多样性，且针对性不足，未来可期待电力市场交易机制进一步多样化、市场 化，带动国内虚拟电厂收益能力的进一步提升。德国、美国等地的虚拟电厂可参与电能量、辅助服务、容量等多个市场，更健全的市场交易机制构建了海外更为完备的虚拟电厂商业模式和市场生态链。其中：德 国 虚 拟电厂交易机制更多为促进新能源机组（尤其是100KW 以上的分布式机组）的消纳。可再生能源法 明确规定所有100KW+可再生能源发电项目必须参与电力市场交易销售，分布式可再生能源项目倾向于选择交由虚拟电厂运营。美 国 鼓 励虚拟电厂等灵活性资源参与电网调度，从而提高综合能源利用效率。美国虚拟电厂商业模式主要是作为需求相应资源，通过社区、工商业区等形式实现用户侧光伏、储能设施、电动汽车等能源汇集，为电网提供服务。XVDWyRtOmPqRsMmPtOoRmNbR8Q7NsQqQnPnOkPqQuNjMqRrQ7NpPzRvPtOmMxNqNnO3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明摘要 市 场 参 与主体：国内以电网、发电集团为主导，海外市场已涌现出形成规模的独立第三方运营商。在政策法规、市场机制、技术手段等方面普遍相对更完善的背景下，海外虚拟电厂运营主体更加多元化、市场化。当前海外虚拟电厂的市场参与主体主要包括：1）虚拟电厂平台建设方：独立第三方运营商、电网公司、大型电力公司等；2）虚拟电厂参与方：包括大型电力公司（具备发电、负荷资源）、装备制造商（具备分布式能源资源）、社区用户等。目 前 海 外虚拟电厂已涌现成规模的独立第三方运营商，最 具 代 表性的分别是德国的Next Kraftwerke、美国特斯拉的Autobidder。德国-Next Kraftwerke：公司并网发电装机容 量从2018年的4600MW 增加至2022 年4 月的万 兆瓦，目前在德国、比利时、奥地利、法国、波兰、荷兰、瑞士、意大利运营13000 多个分布式能源单元，运用的电力设备涵盖生物质、风电、太阳能、电池储能、电动汽车等。美国-特 斯拉 智慧 能源 平台Autobidder：2017 年推出的智慧能源管理平台，旨在实现“车+桩+光+储+荷+智”生态系统整合，当前涵盖功能包括电力交易的数字化软件、分布式能源交易管理系统、虚拟电厂交易和控制平台，开源复杂算法库等。相较之下，现阶段国内虚拟电厂市场建设仍处初期探索阶段，形成区域级规模的市场参与主体主要为电网公司主导的示范项目。目前国网、南网均有电网公司主导的虚拟电厂示范工程，形成了一定规模的的区域性虚拟电厂交易平台：南 网 区 域：2023 年7 月，南方电网公司分布式源荷聚合服务平台在广东广州、广东深圳、广西柳州三地同步开展虚拟电厂多功能联合调控，在多省区同步实现了调频、直控等快速响应。目前该平台已聚合广东、广西区域内新型储能、电动汽车充换电设施、分布式光伏、非生产性空调、风光储充微电网等各类分布式资源，聚合分布式资源规模10751MW，其中可调节能力1532MW。国 网 区 域：当前国网体系下多个市场主体均已开启虚拟电厂应用（包括省级电网公司、国网子公司等），如华北电网开展了虚拟电厂参与辅助服务市场交易、国家电网浙江综合能源公司智慧虚拟电厂平台、国网冀北公司建设的泛在电力物联网虚拟电厂示范工程等。如23年8 月，国网信通产业集团信通研究院联合高邮市政府、国网扬州供电公司、国电投中能合纵公司共同策划和参与的江苏“绿心”高邮县域城市虚拟电厂正式投运，截至23年8 月，高邮市一期“绿心”虚拟电厂已初步接入11家工商业用户，负荷总计356MW，其中楼宇负荷41MW、工业负荷280MW、电动汽车充电桩3.3MW。4请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明摘要 关 键 技 术：完成各类资源的“聚合”和“解聚”，作为统调并网对象参与电力市场交易。虚拟电厂系统主要分为三层逻辑结构：站控层、过程层和资源层，由下往上看：1）资源层：可调节资源；2）过程层：各类智能终端（包括协议转换接口、微型纵向加密及通信模块）；3）站控层：即虚拟电厂系统管理平台。虚 拟 电 厂参与需求侧响应、辅助服务市场等电力市 场 交 易，应用功能的实现需要各个逻辑层级纵向协调配合。上行-聚合分布式资源、对用户资源的功率及可调节能力进行预测并上报至电力调控中心，考验虚拟电厂对个用户资源的功率预测能力。涉及技术包括机器学习和改进算法等，对电厂运行情况、天气数据、市场价格信号、电网数据等进行预测，从而实现更准确的电力市场预测，帮助发电机组和工业用户更灵活、更快地响应价格变化。下行-解 聚分 布式 资源，分 配调 节功 率需 求并 完成 对用 户资 源设 备的 控制，考 验虚 拟电 厂尽 可能 减少 通信 延时 的能 力，进而 提高 系统 负荷 控 制 和响应能力。虚拟电厂系统站控层接收电力调控中心下发计划及需求后，若能缩短从站控层指令下发到数据返回测试时间，更快速地执行优化计算及指令分解，可实现更快速的负荷控制、提高虚拟电厂的调频性能。投 资 机 会：对比已发展多年的德国、美国市场，我国虚拟电厂当前收益模式相对更少、尚未能形成具有区域级规模的第三方独立运营商。但我们认为，中 国 虚 拟电厂的发展前景广阔，有望在电力市场化改革背景下加速完成商业模式探索、实现更大规模的应用：发电端：中国分布式新 能源电站数量呈快速增长趋势，虚拟电厂可以聚合分布式电站、统一调度管理，有效促进消纳、提高电网稳定性；负荷端：从用户的需求侧引导调节电力负荷，发挥需求侧资源削峰填谷、促进电力供需平衡。技术层面：云计算、大 数据、物联网、移动互联、人工智能、区块链技术的加速发展，将有望为虚拟电厂系统平台更高效地完成“聚合”和“解聚”功能提供更高的技术可行性。5请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明摘要 投 资 机 会：增量机会包括平台运营商、智能终端供应商。基于我们前文对虚拟电厂的市场参与主体、关键技术判断，我们认为国内虚拟电厂的加速发展，有望带动的增量机会包括：虚拟电厂站控层平台运营商、过程层 智能终端供应商。建议关注：1、虚 拟电厂站控层（平台运营商）：与电网公司、发电集团等合作：【国能日新】（计算机、公用环保团队联合覆盖）、【东方电子】、【国网信通】（电力设备与新能源、计 算 机 团队联合覆盖）、【恒实科技】；第 三 方 独立运营商：【安科瑞】、【苏文电能】（建筑团队覆盖）、【朗新科技】。2、虚 拟电厂过程层（智能终端供应商）：除 了 在 用电信息采集终端已有相关产品布局外，公司亦布局开发了虚拟电厂站控层解决方案的【威胜信息】（通信、机械军工团队联合覆盖）；主 要 向 国网和南网及相关下属成员企业提供用电信息采集系统的【新联电子】。风 险 提 示：电 力 市 场交易推进不及预期 分 布 式 可再生能源电站、充换电站等可调节资源投资不及预期 虚 拟 电 厂相关技术发展不及预期前 言：虚 拟 电厂 聚 合 可灵 活 调节 的 分布 式 能源，参与电力市场交易的新方式6请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明新能源占比提升、电力系统灵 活性下 降，催 生电网对 灵活性 资源的聚 合、调 节需求7虚拟电厂：聚合灵活性资源、参与电力市场交易，从而提高电网调控能力、获取收益资料来源：考虑碳交易与需求响应的虚拟电厂参与电力市场调度策略 郁海彬等，天 风证券研究所 可 再 生 能 源具备 弱可观 性、弱可 控性、弱 可测性等 特性，近 年装机渗 透率的不 断提高使 得电力系 统的灵活 性下降，形成了电 网调 控 能 力 的加 强 需求。随着近年稳定的火电等优质发电资源的发电占比下降、发电功率及电能质量具有 波动性的 新能源发 电占比提升，我国电网出现调控能力下降的问题。新 的电源结 构变化下，电力系 统的安全 稳定运行 有了加强 需求。同 时，某些 时段可再生能源出力过剩，弃风弃光问题同样凸显。在此背景 下，为提 高电网调 控能力、促进新能 源消纳，我国电网 亟需调峰 调频等灵活资源，以保证电力系统的安全稳定运行。目前我国发电侧集中式风电、光伏电站的消纳问 题主要通 过强制配储、直接参与电力市场交易等方式完成，但由于 分布式能 源容量较小、地理位置分散、出力间歇性等问题，电网调 度机构很 难直接对其进行有效调控、达到提高电网调控能力&促进 新能 源消 纳能 力的目的。对 分 布 式 能源的 调控需 求催生具 备分布式 资源聚合 调控能力 的虚拟电厂（VirtualPowerPlant，VPP）。虚拟电厂将风电、光伏、可控分布式能源、储 能、柔 性负荷等多种 分布式 资源聚合为一 个虚拟 整体，通过智能管理手段对外制定竞标策略、整体参与 电力市场 交易从而获得市场收益，对内协调成员运行并合理分配收 益。虚拟 电厂因可有效聚合分布式资源，并对地理位置与组成无特 定要求，成为了一种灵活性强、适应度高、经济性好的新兴调控方 式。图1：虚 拟 电 厂 结 构及 商业 模式1、收益模式：虚拟电厂 可 通过 参 与 调峰/调频辅助服务市场、需求侧响应市场等 方式获 取收益8请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明作为新型的独立市场主体，可 参与多 品类全 周期的电 能交易（现行机 制下主 要是辅助服务、需求侧响应）9收益模式1：参与电网调峰辅助服务市场资料来源：国内虚拟电厂市场机制与应用综述 冯家贤，华北电力调峰 辅助服务市场 运营规则2022 修订版，天 风证券研究所 虚拟电厂参与调峰辅助服务市场，是指在电网调 峰能力不 足时段，调整自身 用电曲线（包括减 少出力、增加负荷 等），缓 解电网负荷高峰资源不足。目前我国的华北、华中、上 海、山东、浙江、甘肃等地 区已有相 关政策文 件，对虚 拟电厂参 与调峰市 场的准入条件、报价与出清、结算方式等做出了规定。归纳看：准入 条件：对虚拟电厂可调容量、信息采 集能力、持续 响应时 间等做出要求；较为 特殊的是弃风 弃光问 题较为突出的 甘肃地 区，规定用户侧电储能可与新能源电厂签订协议形成 虚拟电厂，以解决 弃风弃光 问题或参 与电网调 峰调频。报价、出 清、结算 方面：主要 包括 日前、日内 市场，部 分地 区 涵盖 中长 期、实时 市 场；结算 方面 华北、浙江 市场 考核 偏差 电 量。表1：国 内 部 分 地 区虚 拟电 厂调 峰 市场 机制地区 政策文件 准入条件 报价与出清 结算华北华北电力调峰辅助服务市场运营规则(2022 年修订版)不少于10MW 的稳定调节电力、30（M W h）的稳定调节电量华北市场包括日前市场和日内市场，按照集中报价、市场统一边际出清的方式开展，在省网（控制区）下备用不足时，由需求省网（控制区）提出购买需求，向调峰资源充足省网（控制区）购买调峰辅助服务（以下简称“调峰服务”），通过省间联络线计划调整的方式实现。华北市场：服务费用=调峰电量*出清市场*出清价格；省网市场有30%偏差电量惩罚华中新型市场主体参与华中电力调峰辅助服务市场规则 单次调节容量大于2.5（M W h），最大调节功率大于5MW报量报价，最大调峰能力低于20MW 不报价；分低谷和腰荷申报，市场申报最低限价0.12 元/（M W h）；可参与省间和省内市场，具有日前和日内市场。服务卖出省的费用=调峰电量*（电网代理购电价格-日前调峰价格-输电价格1-输电价格2）上海上海电力调峰辅助服务市场运营规则可调容量1MW 及以上；参与实时调峰虚拟电厂信息采集时间周期小于15min，响应时间小于15min，持续时间小于30min报量报价，报价上限：上海市场日前市场报价100 元/(M W h)，而实时市场价格400 元/(M W h）；具有日前、日内和实时市场。补偿费=实际执行两*报价；实际执行量=实际发用电曲线与基准曲线积分插值山东山东电力辅助服务市场运营规则（试行）（2021 修订版）实时采集周期小于60s，可调节电力大于10MW，连续调节时间大于4h报量报价，报价上限为400 元/(M W h)；可参与日前、日内和实时市场。日前费用=50%日前价格和日内实时价格的较大值*实际调用量；实时费用=实时价格*实际调用量浙江 浙江省第三方独立主体参与电力辅助服务市场交易规划调节容量大于2.5（M W h）、调节功率大于5MW，持续响应时间大于1h报量报价，可参与中长期、日前和日内市场；低谷和尖峰时段填谷出电价上限为400 元/(M W h）和500 元/(M W h），削峰电价上限为500 元/(M W h）。实际调峰量大于中标量120%，小于70%部分不补偿；中长期按合同结算；参考华东“两个细则”，日前和日内按填谷收益和调峰收益分别结算甘肃甘肃省电力辅助服务市场运营暂行规则 允许用户侧电储能与新能源电厂签订协议形成虚拟电厂，在新能源弃风弃光时使用电储能，或参与电网调频调峰报量报价；日前申报、日内调用，申报交易时段、15min 充放电力、交易价格等，非现货时期报价上限0.5 元/(k W h），现货时期报价上限0.3 元/(k W h）。调峰补偿费用为调峰电量与出清价格乘积，由传统机组和新能源分摊10收益模式2：参与电网调频辅助服务市场资料来源：国内虚拟电厂市场机制与应用综述 冯家贤等，天风证券研究所 调频辅助服务 市场主 要包括一次调 频、二 次调频。目前，浙江、江苏两个地 区明确 虚拟电厂可分 别作为 第三方独立主 体、综合能源服务商的身份参与电网调频辅助服务市 场，并获 得收益。具体 看：参 与 服 务 方式：浙江地区可参与一次调频&二次调频；江苏地区可参与一次调频；二次调频即虚拟 电厂通过 灵活调控 其内部分布式资源，使其整体外特性追踪调度机构 下达的自 动发电控 制信号（AGC），提供调频 服务。例 如，虚拟 电厂可通过控制策略安排电动汽车参加电网 调频，将 光 伏或风电 与储能结 合构成联 合系统参 加电网调 频，有效 改善电网 经济效益与调频性能。报 价、出 清、结 算：浙江地区采取市场化报价形式出清；江苏地区由统调火电机组报价，储能 电站、辅 助服务提 供商（即虚拟电厂）以市场最高成交价出清。两个地 区对调频 性能均有 考核。表2：国 内 部 分 地 区虚 拟电 厂调 频 市场 机制地区 政 策文件 准 入条件 报 价与出清 结算浙江 浙江省 第三方 独立主 体参与 电力辅 助服务 市场交 易规划 额 定充/放电 功率大 于5MW、持 续响应 时间大 于2h报 量报价；可参 与中长 期、日 前和日 内市场；一次 调频出 清价格 上限为120 元/(M W h)，二次调频 出清价格 上限为60 元/（M W h）一 次调频 性能指 标小于0.6 时 不予补 偿；参 考华东“两个 细则”调频收益江苏 江苏电 力辅助 服务（调频）市 场交 易 规则（试行）汇 集单站 充/放电功 率大于5MW，总充/放电 功率大 于10MW 的储 能电 站，持 续 时间大于2h报 量不报 价，市 场最高 价出清；参与 日前 市 场，日 内调 用基 本补偿 费=调频性 能*调频容 量*投 运率；调用补 偿费=调频历 程*调频 性能*里程 单价11收益模式3：参与需求响应市场资料来源：万里扬能源官网，天风证券研究所 除 发 电 侧 的灵活 性电源 调节外，从用户的 需求侧引 导调节电 力负荷、促进新能 源消纳同 样重要。负荷聚合商聚合用户侧响应资源参与需求响应市场，可以有效挖掘传统高载能工 业负荷、工商业可 中断负荷、用户侧 储能、电 动汽车充 电设施、分布式发 电、智慧用电设施等资源响应潜力，既能发挥需求侧资 源削峰填 谷、促进 电力供需 平衡，又 能为用户 创造收益。2023 年5 月国家发改委发布 电力需求侧管理办法（征求意见稿），其中提及：积 极 拓 宽 需求响 应主体 范围：各类经营性电力用户均可参与需求响应，有序引导具备响应能力的非经营 性电力用 户参与需 求响应。鼓励推广新型储能、分布式电源、电动汽车、空调负 荷等主体 参与需求 响应。提 升 需 求 侧响应 能力：到2025 年，各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%，其中年度最大用电负荷峰谷差率超过40%的省份达到5%或以上。到2030 年，形成规模化的实时需求响应能力，结合辅助服务市场、电能量市 场交易可 实现电网 区域内可 调节资源共享互济。据 新形势下“十四五”后三 年中国电 力需求形 势研判，2025 年全国全社会最大用电负荷预计将达15.4 亿KW-16.6 亿KW，以最低要求3%测算对应2025年全国需求响应能力将达4.6-4.98GW。建 立 并 完 善与电 力市场 衔接的需 求响应价 格机制：根据“谁受益、谁承担”的原则，支持具备条件的地区，通过实施尖峰电价等手段提高经济激励水平。鼓励需求响应主体参 与相应电 能量市场、辅助服 务市场、容量市场 等，按市 场规则获 取经济收 益。图2：虚 拟 电 厂 参 与需 求侧 响应12收益模式3：参与需求响应市场-以江苏市场为例资料来源：江苏省人民政府网，江苏省电力需求响应实施细则（修订征 求意见稿），天风证券研 究所 实际案例层面，我们以2022年发布江苏省电力需求响应实施细则（修订征求意见稿）的江苏市场为例：电 力 用 户（如负荷集成商）参与市场的方式为：1）每年年初自愿申报参与需求响应；2）省负荷管理中心对申报成功的用户进行阶段性响应邀约（邀约时段一般为迎峰度夏和度冬相对应的时间节点），用户应邀后省电力负荷管理中心可根据电力供需形势随时调用需求响应资源。需求响应原则上1 天不多于2 次、每次不超过2 小时，不可抗力情况下，按照调度指令执行。需 求 响 应分为约定需求响应和实时需求响应两种方式：1）约定需求响应：在响应日或响应时段前，电力用户将收到省电力负荷管理中心发出的响应执行通知，告知响应时间段及响应量。电力用户在确定参与响应后，可协商确定计划响应量，并在响应时段自行调整用电负荷完成响应过程。2）实 时 需求 响应：省电力负荷管理中心通过江苏省电力需求侧管理平台或新型电力负荷管理系统与电力用户电能管理系统等完成指令发送、响应量确认和负荷下降全过程。用 户 参 与需求响应时，采用的用户设备需求：1）参与约定需求响应：用电设备须实现用电信息在线监测（数据采集周期为15 分钟，包括用电信息采集系统、调度系统、调度一体化电量系统），并接入省电力需求侧管理平台；2）参与实 时 需 求响应：设备应具备可立即中断或快速中断的负荷特性，响应方式以自动需求响应为主，响应速度应至少达到分钟级，数据采集周期为30 秒，上报省电力需求侧管理平台。图3：江 苏 省 电 力 需求 响应 实施 流 程13横向对比：海外交易规则更为成熟且各有侧重，预计未来中国交易机制有望进一步多样化资料来源：电力市场机制建设是虚拟电厂发展基础 霍沫霖等，天风证 券研究所 依赖成熟的电力市场机制，德国、美国等地的虚 拟电厂可 参与电能 量、辅助 服务、容 量等多个 市场，更 健全的市 场交易机 制构建了海外更为完备的虚拟电厂商业模式和市场生态 链。分地 区看：德 国：核 心目的 是为促 进新能源 机组（尤 其是100KW 以 上的分布 式机组）的消纳。德国可再生能源法 明确规定，所有100KW+可再生能源发电项目必须参与电力市场交易销售，分布式可再生能源项 目倾向于 选择交由 虚拟电厂 运营。德 国的虚拟 电厂交易机制更为丰富，值得一提的是 平衡 市场 机 制：每个 发电 厂和 用户 会被 分配 到平 衡基 团，由平 衡基 团责 任方 确保 平衡 区内总发电量+总外购电量=总用电量，因而虚拟电厂 成为市场 参与者/平衡 组 降低 偏差、避 免不 平衡 费的 重要 手段。美 国：鼓 励虚拟 电厂等 灵活性资 源参与电 网调度，从而提高 综合能源 利用效率。美国虚拟电厂商业模式主要是作为需求相应资源，通过社区、工商业区等形式实现用户侧光伏、储能设 施、电动 汽车等能 源汇集，为电网提 供服务。对 比 海 外 的虚拟 电厂，目前国内 虚拟电厂 交易机制 相对简单（电网调 峰调频辅 助服务+需 求侧响应），且未 能针对各 省份的发展 背 景 和 能源 结 构制 定 政策（类 比德 国的 促进 分布 式电 站消 纳、美国 的负 荷侧 灵活 性资 源管 理）。往未来看，中国虚拟电厂的市场交易机制具备进一步多样化、市场化的空间。表3：德 国 虚 拟 电 厂商 业模 式及 具 体市 场机 制商业 模式 具体 内容电 力现货 市场参 与现 货 电力 市 场，尤 其是 日 前市 场 和日 间 市场。德国 可再生 能源法 修正 案规定，所有100KW 以上 的新增可 再生能 源机组 都必须 进行直 接销 售，并 鼓 励中 型 可再 生 能源 发 电机 组 接入 到 虚拟 电 厂，在 批发 市 场上 销 售电 量。平 衡市 场参 与平 衡 市场，提供 二 次控 制 备用 和 三次 控 制备 用。虚 拟 电厂 通 过现 货 交易 或 输电 系 统运 营 商招 标 参与 平 衡市 场，为 平 衡责 任 方提 供 备用服 务，通 过容 量 价格 和 平衡 能 量价 格 获得 收 益。虚 拟电 厂 在二 次 备用（5 分 钟激 活时 间，最 小投 标 单位5 兆瓦）和三次 备用服 务（15 分钟激活 时间，最小 投 标单 位5 兆瓦）尤其 活跃。再 调度参 与再 调 度解 决 电网 阻 塞，从 阻塞 费 用节 省 或者 阻 塞价 格 中获 利。输 电 系统 运 营商 根 据平 衡 责任 方 提交 的 计划 对 下一 日 的用 电 负荷 趋 势做出 分析，预测 市 场交 易 是否 会 导致 阻 塞及 影 响程 度。在 电 网发 生 阻塞 时，输 电 系统 运 营商 可 以要 求 进行 再 调度，调整 常 规发 电 厂和 可 再生能 源发 电 量，即 下调 一 地的 发 电商 交 易协 定 的并 网 电量，同时 上 调另 一 地的 发 电商 并 网电 量。参 与可中 断负荷投标参 与可 中 断负 荷 投标，根据 所 提供 的 容量 和 能量 得 到补 偿。可 中断负 荷协议 条例 允许输 电系统 运营商 每周通 过输电 系统运 营商的 联合招 标平 台 发布750MW 的立即可 中断负 荷和快 速可中 断负荷 招标。容量补 偿基于 竞争性 拍卖的 结果，每周最 多为500 欧元/MW，能 量补偿 最多为400 欧元/MWh。在 提供可中 断负荷 服务期 间，负 荷中断 信号由 输电系 统运营 商直接 或通过 虚拟电 厂发送 给可提 供中断 负荷的 用户。2、市场参与主体：国内以 电网、发 电集团 为主导，海外市场现已涌现出形成规模 的第三 方运营 商14请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明目前国内虚拟电厂发展处于试 点示范 应用阶 段，类比 海外市 场，待商 业模式 进一步成熟后国内第三方聚合商数量 和规模 有望得 到发展15海外：市场参与主体包括电网、政府、电力公司、第三方运营商等资料来源：电力市场机制建设是虚拟电厂发展基础 霍沫霖等，天风证 券研究所 在政策法规、市场机制、技术手段等方面普遍相 对更完善 的背景下，海外虚 拟电厂运 营主体更 加多元化、市场化。当前海外虚拟电厂 的市场参 与主体主要 包括：1）虚拟电厂平 台建设方：独立第三 方运营商、电网公司、大型电 力公司等；2）虚拟 电厂参与方：包 括 大 型 电力公 司（具 备发电、负荷资源）、装备 制造商（具备分布 式能源资 源）、社 区用户等。分地区看：1、德 国：虚拟 电厂运营 商包括独 立运营商、大型电 力公司、设备制造 商。独 立 运 营 商：典型公司包括Next-Kraftwerke、GETEC Energie、Entelios 等，通过聚合多种发电、负荷设备，基于大数据的智能算法，使可再生能源发电机组和工业用户更加灵活、快速的 响应价格 信号。大 型 电 力 公司：作为平衡集团责任方，将自己的分布式能源资源聚合到虚拟电厂中，利用灵活 性资源满 足用户需 求。装 备 制 造 商：将业主的分布式能源资源聚合到虚拟电厂中。表4：根 据 经 营 业 务范 围，德国 虚 拟电 厂运 营商 可分 为三 类虚拟 电厂 运营 商 种类 经营 业务 范围独立 虚拟 电厂 运营 商独立 运营 商拥 有信 息和 通 信技 术知 识或 能源 管理 技 术，不具 有分 布式 能源 资 源，不从 事电 力供 应业 务，通 常通 过参 与电 力市 场 获取 收益。德国 独立 运营 商的 聚 合规 模相 对较 大。Next Kraftwerke、GETEC Energie、Entelios 等 三家 独立 运 营商 聚合 规模 已经 分别 达 到9016 兆瓦、3000 兆 瓦以 上、1000 兆 瓦以 上。大型 电力 公司大型 电力 公司 具有 发电 资 源、用户 负荷 资源。他 们 将自 己的 分布 式能 源资 源 聚合 到虚 拟电 厂中。作 为 平衡 基团 责任 方，此类 运 营商 可以利 用灵 活性 资源 以满 足 用电 客户 需求，从 而无 需 在日 间市 场购 电或 售电，或为 平衡 电力 付费；装备 制造 商 尤其 是小 规模 分布 式能 源 设备 的制 造商，主 要将 其 业主 的分 布式 能源 资源 聚 合到 虚拟 电厂 中。16 资料来源：国外虚拟电厂成功的启示 刘小聪等，含分布式电源的虚拟电厂参与现货市场交易模型研究 聂麟鹏，天风证券研究 所 英 国：由 独立虚 拟电厂 运营商推 动开发虚 拟电厂项 目，建立 了分别基 于电网公 司、社区（用户）、发电企 业的商业 模式。其中,基于电网公司的平台模式由政府监管、电网运营 商参与共 建；基于 社区（用 户）的商 业模式侧 重挖掘用 户间电能 互补潜力；基于发电企业的模式主要是解决聚合资源的整体优 化协调控 制的问题。美 国：虚 拟电厂 的建设 和运营主 体包括配 售电电力 公司、独 立第三方 虚拟电厂 公司，参 与方包括 电力公司、第三方 聚合商、居民 和 工 商 业用户 等。商业模式包括政府管理模式（非盈利的准政府机构负责运营管理）、电网 管理模式（电网公 司作为项 目执行者）、独立第三方管理模式（第三方节能服务 机构）。国家 商业模式 具体内容英国基于 电网 公司 的平 台模 式 由政 府监 管、电网 运营 商 参与 共建，主 要是 为负 荷 侧灵 活性 资源 提供 交易 平 台，以降 低电 网运 营和 升 级改 造成 本。基于 社区（用 户）的商 业 模式 侧重 挖掘 用户 间电 能互 补 潜力，增 加平 衡服 务方 面 潜在 盈利。基于 发电 企业 的模 式 解决 聚合 资源 的整 体优 化 协调 控制 的问 题。美国政 府管理模 式政府 给出 了基 于需 求响 应 的虚 拟电 厂项 目经 营管 理 的一 个非 盈利 的形 式，由 项目 所在 地的 电力 监管 部 门负 责审 批项目运 行的 费用 或效 益。电 网管理模 式美国 需求 响应 项目 常常 采 用的 运作 模式，电 网公 司 作为 项目 执行 者，通过 系 统效 益收 费的 方式 筹措 项 目资 金并 予以实施。独 立第三方 管理 模式 依靠 第三 方节 能机 构来 管 理需 求响 应项 目，由其 全 权负 责该 项目 的计 划执 行 资金 运营 和验 收等 管理 工 作。表5：英 国、美 国 虚拟 电厂 商业 模 式海外：市场参与主体包括电网、政府、电力公司、第三方运营商等17海外：第三方运营商龙头已现，壁垒在于智能算法实现电力市场更准确的预测资料来源：智慧能源管理平台支撑需求侧变革 吴建军等，天风证券研究所 国外 虚拟电厂 服务商普遍 应用先进 数字化平台，拥有优 化调控算法 等核心技 术，实现对 各类聚合 资源的智能 监测、管 理和调度。最 具 代 表 性的分 别是德 国的Next Kraftwerke、美 国特 斯拉 的Autobidder。德国-Next Kraftwerke：公司成立于2009 年，是德国最早成立及当前规模最大的虚拟电厂运营商；公司并网发电装 机容量从2018年的4600MW 增加至2022 年4 月的万兆瓦（其中超过6000 兆瓦来自太阳能）。目前公司在德国、比利时、奥地利、法国、波兰、荷兰、瑞士、意大利 运营着13000 多个分布式能源单元，运用的 电力设备涵盖 生物质、风电、太阳 能、电 池储能、电动 汽车等。核心业务：1）帮助新能源发电企业实时监测发电情况，降低发电成本或负电价带来的 损失；2）帮助客 户使用发 电设备为 电网提供短期柔性储能服务并赚取收益；3）根据电网状况调整 用电侧的 需求，将 电网侧需 求分配到 现货市场 的低价时 段。美国-特 斯 拉 智慧 能源 平台Autobidder：2017 年推出的智慧能源管理平台，旨在实现“车+桩+光+储+荷+智”生态系统整合，当前涵盖功能包括电力交易的数字化软件、分布式 能源交易 管理系统、虚拟电 厂交易和 控制平台，开源复 杂算法库 等。基 于 大 数 据的智 能算法 是独立第 三方虚拟 电厂运营 商的竞争 壁垒之一。独立第三方虚拟电厂运营商的竞争对手包括电力交易商、电力公司、能源领域技术公司等。我们认为，能够在 较为激烈的竞争中成长、快速扩大并网容量的独立第 三方运营 商，需要有超出同行业的技术发展，包括机器学习和 改进算法 等，对电厂运行情况、天气数据、市场价格信号、电网数据等进行预测，从而实现更准确的电力市场预测，帮助发 电机组和 工业用户更灵活、更快地响应价格变化，参与现货市 场的日前 和日间交易等获利。图4：Autobidder 能源交易管理18国内：虚拟电厂仍处试点探索阶段，参与主体以电网公司主导的示范项目为主 现阶段国内虚拟电厂市场建设仍处初期探索阶段，形成区 域级规模 的市场参 与主体主 要为电网 公司主导 的示范项 目。目前 国网、南网均有电网公司主导的虚拟电厂示范工程，形 成了一定 规模的的 区域性虚 拟电厂交 易平台：南网区域：2023 年7 月，分布式源 荷聚合服 务平台在 广州、深 圳、柳州 同步开展 虚拟电厂 联合调控，标志着 我国首个 区域级虚拟 电 厂 投 入运行。南方电网公司分布式源荷聚合服务平台在广东广州、广东深圳、广西柳州三 地同步开 展虚拟电 厂多功能 联合调控，在多省区同步实现了调频、直控等快速响 应。该平 台通过先 进的数字 互联技术，聚合了 三地储能 系统、可 控负荷、电动汽车等不同类型的分布式能源，并将碎片化电力 资源在更 大范围内 实现共享 互济和优 化配置；同时，按 照市场化 的手段，应用当前的响应规则，让电力资源参与系统调节获取 收益。截至23 年7 月，该平台已聚合广东、广西 区域内新 型储能、电动汽车 充换电设施、分布式光伏、非生产性空调、风光储 充微电网 等各类分 布式资源，聚合分 布式资源 规模10751MW，其中可调节能力1532MW。国 网 区 域：当 前 国网 体 系下 多个 市场 主体 均已 开启 虚拟 电厂 应用，对 比南 网区 域，国网 区域 虚拟 电厂 项目 的参 与主 体更 多（包括 省 级 电 网公司、国网 子公司等）。包括华北电网开展了虚拟电厂参与辅助服务市场交易、国家电网浙江综合能 源公司智 慧虚拟电厂平台、国网冀北公司建设的泛在电力物联 网虚拟电 厂示范工 程等。如23 年8 月，国网信通产业集团 信通研究 院联合高 邮市政府、国网扬州供电公司、国电投中能合纵公 司共同策 划和参与 的江苏“绿心”高 邮县域城 市虚拟电 厂正式投 运，该项 目围绕“供需对接平台、峰谷调度平台、指标交易平 台”功能 定位，构 建了“市 场化源网 荷储互动+能效服务+县域特 色能源市 场”新模式，实现了虚拟电厂以政府主导、电网公司 统筹、市 场化运营、全社会 参与的可 持续新业 态。截至23 年8 月，高邮市一期“绿心”虚拟电厂已初步接入11 家工商业用户，负荷总计356MW，其中楼宇负荷41MW、工业负荷280MW、电动汽车充电桩3.3MW。通过虚拟电厂协调调控，在迎峰度夏期间，采用日前邀约、日内调整、日后结 算的市场 化激励方 式，最大 可削减31.96MW负荷，约占当地去年最高压降负荷的20%。3、虚拟电厂关键技术：完成 各类资源 的“聚 合”和“解聚”，作为统调并网对象 参与电 力市场 交易19请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明考验市场参与者在站控层（虚 拟电厂 平台）、过程层（智能 终端）、资源层（灵活性资源）在应用功能上的协调 配合能 力20资料来源：虚拟电厂关键技术及其建设实践 刘健等，天风证券研究所 虚 拟 电 厂 系统主 要分为 三层逻辑 结构：站 控层、过 程层和资 源层，由 下往上各 个 逻 辑 层级 实 现的 主 要应 用功 能如 下：资源层：包括系统可接入的分布式发电、用户侧储能、各类可中断（如充换电站）、可调负荷资源（如楼宇空调系统）等。各用户 资源接入 虚拟电厂系统，参与 优化调 度计算及聚合 解聚算 法的执行，进 而与电 网进行互动，实现调频、调峰等目标。过程层：由各类智能终端组成（包括协议转换接口、微型纵向加密及通信模块），智能 终端安 装在用户资源 现场的 数据采集、通 信、控 制设备柜内，对资源的实时运行数据进行采集和测量，并通过 通信远程 传送至虚 拟电厂站控层进行优化调度计算。同时，智能终端接收 虚拟电厂 站控层下 发的控制命令，实现对资源的本地调节控制。站控层：即虚拟电厂系统管理平台，上行与电力调控中心通信，接收调度下发的调频、调峰AGC 指令；下行主要与智能终端的数据 通信，获 取接入用户资源的测量数据及用户资源模型建立及运行，基于所采 集的数据 实现对资源灵活性预测、聚合与解聚的优化计算，并下 发优化运 行结果自 动功率控制指令至智能终端设备。图5：虚 拟 电 厂 系 统主 要分 为3 层 逻 辑结 构系统结构：横向看，虚拟电厂系统主要分为站控层、过程层和资源层三层逻辑结构21资料来源：虚拟电厂关键技术及其建设实践 刘健等，天风证券研究所 虚 拟 电 厂 参与需 求侧响 应、辅助 服务市场 等电力市 场交易，应用功能