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        虛擬電廠行業深度報告

        東吳證券發布時間:2023-08-11 12:59:51  作者:曾朵紅、謝哲棟

          1.什么是虛擬電廠?

          什么是虛擬電廠?根據IEC,虛擬電廠是聚合優化“源網荷儲”清潔發展的新一代智能控制技術和互動商業模 式。其重點對分布式電源、儲能、可調負荷等未納入電網調度的各類資源進行聚合和控制,服務電網并實現 盈利。 虛擬電廠主要分為三類,我國目前主要以需求側資源型為主。虛擬電廠主要分為需求側資源型、供給側資源 型和混合資源型三類,我國虛擬電廠起步較晚,試點項目主要以需求側資源型為主。

          虛擬電廠與實體電廠、微電網有何不同?

          虛擬電廠是一種非實體的智能控制技術,在 電力系統的定位是參與及聚合優化,只能運 行于并網模式:虛擬電廠通過聚合和優化 DER組合達到調節資源的目的,始終與公網 相連,不能像微電網一樣以離網模式獨立存 在。

          虛擬電廠的發展歷程

          海外VPP發展較早且相對成熟,國內起步較晚。歐洲以聚合分布式電源為主,北美以聚合可控 負荷為主,澳洲以聚合用戶側儲能為主,日本以聚合用戶側儲能和分布式電源為主。國內起步 較晚,目前處于試點階段,江蘇、上海等地陸續開展需求側管理,冀北、深圳、山西等地區 VPP項目已投入電網調度運行和電力市場運營。

          虛擬電廠的發展分為邀約型、交易型、自治型三個階段,我國正處于邀約型到交易型的轉型 升級階段。邀約型VPP通過需求響應來削減峰荷,交易型VPP通過現貨市場交易達到電力平 衡,自治型VPP能實現能源改革,項目主體逐步從政府轉變為運營商,市場主體活力提升。

          虛擬電廠功能與價值

          虛擬電廠具有四大層面六個切入點的價值:虛擬電廠在電力生產的各個環節發揮重要作用,在 電力系統層面對“源網荷”均有積極影響,在監管側促進競爭降低成本,在運營商側引入新的 商業模式,從產業鏈來看創造綜合收益、提供增值服務。

          虛擬電廠的關鍵技術

          虛擬電廠的技術中資源評估是前提,調度控制是核心,信息通信是基礎,資源分配是關鍵。 智能計量是直觀獲取用電數據的工具,其他技術包含市場運營、優化運行和物聯網技術。通 過加快虛擬電廠關鍵技術研發,實現調控模式從“源隨荷動”向“源荷互動”轉變。

          虛擬電廠:商業模式因地區而異

          不同地區虛擬電廠的商業模式有所差別:歐美等發達地區普遍采用基于社區(用戶)的商業 模式,歐洲還有以發電、售電、第三方運營商和電網公司為主體進行組合的多種商業模式, 亞太地區則多采用交易或獨立運營模式,具體模式因國家政策和電力系統運行特點而異。

          2.海外虛擬電廠和電力市場

          德國:虛擬電廠高度成熟,Next Kraftwerke龍頭領航

          電力市場自由度高、競爭開放,存在平衡市場,利于VPP深度參與各大模塊。1)發電和批發 市場方面,德國采取拍賣競爭方式,電價由供求決定,自由度高,利于VPP平等競爭,并發揮 自身靈活性優勢對市場做出反應;2)輸電和配電市場方面,德國存在平衡市場機制,輸電系 統運營商實時購買或銷售電力以保持平衡,VPP可利用自身靈活性從此運營套利。

          高度注重可再生能源,契合VPP屬性。1)零售市場上,德國消費者可自由選擇供應商,VPP 的可再生屬性使其成為大量環保消費者首選;2)德國施行可再生能源法(EEG),可再生能 源型電力生產者具有優先購電定價權,并將獲得補貼,這既促進了VPP生產的電力整合入電網, 又大幅提升了VPP的盈利能力。

          商業模式高度成熟,“發電側+需求側”雙側多核驅動收入增長。虛擬電廠依靠聚合、優化、 參與能源市場、電網服務、靈活性服務、客戶服務六種主要商業模式獲取收入。Next Kraftwerke在發電側擁有強聚合能力,聚合光電沼氣等多類電廠形成聯動效應,以此優化電力 輸出,需求側則借德國自由市場之便利,在平衡能源市場與靈活性服務上大放異彩,發揮自身 受青睞的可再生能源屬性,在客戶服務上提供定制方案。

          美國:深耕加州市場核心,特斯拉多點盈利

          碳交易市場成熟,峰值需求廣闊。1)美國具備完善的碳交易體系,多數州實施可再生能源配 額標準,而VPP具有高可再生能源發電比例,在市場上具備顯著優勢。2)美國國土面積廣闊, 在夏冬季均有不同州會面臨供冷/供暖峰值需求,需要靈活調節,而VPP的強靈活性使其能夠完 美契合市場。

          VPP市場一超三強格局,各有側重差異發展。特斯拉為美國VPP龍頭,深耕加州市場,利用機 器學習技術整合優化家庭電池和工業發電兩類VPP。AutoGrid則注重平臺服務,不運營自有 VPP,Stem利用AI優化能源利用,sunrun注重住宅能源市場。

          特斯拉業務線廣闊多點盈利。特斯拉業務涵蓋平臺、人工智能優化、小型綠色發電廠、家庭太 陽能四大VPP領域,業務涵蓋其他三強總和,在加州已有超5700戶家庭加入VPP,并已與政府 簽訂供電協議,成熟的Autobidder平臺切合VPP靈活定價屬性,多點盈利下VPP業務已步入星 辰大海。

          澳大利亞:聚焦家庭太陽能,EnergyLocals與Tesla合作共贏

          高頻定價市場創設巨大套利空間。澳大利亞電力批發市場施行實時定價制,價格每5分鐘依據 供求關系確定一次,VPP靈活定價能力完美匹配高頻市場,可以迅速響應市場變化,達成日內 交易套利。

          政府設立定額可再生能源交付義務,輔助市場收益顯著。澳大利亞政府規定零售商等實體每年 必須交付一定數量的可再生能源證書(RECs),而VPP所整合的大量中小綠色電廠是RECs的 生產者,VPP通過在輔助市場銷售大量RECs獲取可觀收入。

          專注整合住宅太陽能,聚焦電池儲能系統技術。與美國、德國不同,澳大利亞的幾大VPP廠商 多關注住宅太陽能與電池業務,從家庭中整合綠色能源構建VPP,而多家庭整合的基礎為電池 儲能系統技術。

          老牌企業進軍VPP,核心南澳大利亞市場。EnergyAustralia, Origin Energy,Tesla 等均為老牌 能源強企進軍VPP市場。由于地理因素,澳大利亞人口大多分布于南澳大利亞地區,導致住宅 太陽能市場也聚焦于此,南澳市場競爭激烈,EnergyLocals通過與特斯拉合作市占率超50% 一騎絕塵。

          英國:差額合約下多類企業協同布局,VPP正處高速增長期

          去中心化自由市場鼓勵競爭。英國市場允許廠商自由進入,整體呈現去中心化特質,價格由供 求關系決定,使VPP可以積極介入生產側市場,利用靈活性低買高賣競爭獲利。 差額合約機制保證穩定收益,VPP現金流平穩前景大好。低碳能源生產商與英國政府可簽訂差 額合約,合約設定了一個保證價格,當市價低于保證價格時,政府會給予廠商補貼;市價高于 保證價格時廠商給予政府一定的利潤償還。差額合約機制使VPP擁有較為穩定的現金流和穩健 的財務狀況,保證未來投資發展與業務擴大。

          電池儲能增長迅速,電動車攜屋頂太陽能合力推動VPP發展。英國VPP市場始于2009年,超過 50%的VPP容量來自電池儲能,近五年受以特斯拉為代表的科技廠商在電池儲能技術的突破, 以及屋頂太陽能、家庭/電網電池、電動車等分布式能源資產滲透率的提高推動,市場增長迅猛。 預計2025年市場總產能將增長到20GW。 多類公司齊力布局,市場分散度較高。英國VPP市場主要參與者以Centrica為代表的大型公用 事業公司、以Limejump為代表的獨立聚合商,以及以Flexitricity為代表的科技公司。但由于 市場尚處于高速增長期,22年市占最高的Centrica也只有25%左右市占率,整體分散度較高。

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