掘金虚拟电厂

杜鹏

近期，虚拟电厂被资本市场追捧，概念股纷纷大涨。其中，深交所中小板上市公司金智科技4月下旬以来最大涨幅246%，目前总市值超过70亿元。

7月13日，就虚拟电厂问题，金智科技回复投资者称，“公司在虚拟电厂领域涉及的产品及业务包括源网荷储能源聚合调控平台、分布式光伏系统建设及运维、区域分布式光伏集中管控系统、电化学储能相关设备的制造及系统集成、电力辅助服务等，目前正在积极推广应用。”

虚拟电厂并非仅是资金炒作，而是在双碳大背景下催生出来的新机遇，受到政策扶持，未来市场空间巨大。

虚拟电厂指利用软件系统和信息通信技术，将分布式发电、储能和可控负荷资源聚合并进行电力调度的协调优化，从而实现电力系统供需平衡的电力管理系统。

虚拟电厂的产业链由上游基础资源、中游系统平台和下游电力需求方共同构成。分布式电源、储能、可控负荷的发展共同构成了上游基础资源，重点应用于包括工业、建筑和居民领域。中游资源聚合商主要依靠物联网、大数据等技术，整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，实现虚拟电厂核心功能——协调控制，是虚拟电厂产业链的关键环节。产业链下游为公共事业企业（电网公司）、能源零售商（售电公司）及一切参与电力市场化交易的主体。

在能源供给侧，实现“双碳”目标是中国发展虚拟电厂的大背景。

绿色低碳的可持续发展理念已逐渐成为共识，全球主要国家相继针对碳排放问题提出了相应的计划和措施，并对能耗做出具体要求。中国提出的目标是力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。

在双碳共识下，多国选择通过提升电能占终端用能的比例来实现降低碳排放的目标，全球范围内以风电、太阳能为主的新能源装机量及发电量占比显著提升。据统计，目前中国风电、太阳能装机量占比分别为12.8%和11.5%，政策目标提出，到2030年，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上，新能源将逐渐占据未来中国电力系统的主导地位。

与传统火电、水电相比，风电及太阳能等可再生能源发电布点分散，易受天气等环境因素影响，因此发电功率呈现明显的间歇性和波动性特征，将对电网出力端形成较大的冲击，影响到电力系统的稳定性维护。同时，峰谷差问题催生的储能、分布式电源的大规模装机也增加了出力资源的数量，调度复杂度大幅提升。

面对这些问题，虚拟电厂（VPP）能够有效聚合分布式电源和储能电站等资源，依靠物联网等技术，处理风电、光伏等出力端带来的不确定性，帮助电网实现协调优化控制，加强新型电力系统内部各单元间的协同，从而提升电力系统的灵活性与稳定性。

在能源需求侧，新能源汽车充电、户用及工商业节能管理的应用，带动可控负荷大幅增长。虚拟电厂通过有效利用可控新增负荷，有效降低新增负荷对电网的冲击，甚至可以实现对电网的削峰填谷。

从新能源电动车的角度看，以家用充电为例，在傍晚的用电高峰期，大规模的电车充电需求将加剧电网的峰谷差。而应用虚拟电厂技术，能够将用电时间推后，在不影响充电效果的情况下适当降低充电速度，减缓电力峰谷差。

“十三五”期间，江苏、上海、河北等地开展了电力需求响应和虚拟电厂的试点工作。其中，江苏省率先于2015年出台官方文件《江苏省电力需求响应的实施细则》指导电力需求的调控。此后，中国虚拟电厂进入研发、探索阶段，2019年，国家电网建成国内首个虚拟电厂“国网冀北虚拟电厂”，实现了发电和用电的自我调节。

到目前为止，北京、上海、广东、江苏、浙江等地先后开展虚拟电厂项目试点。

国网冀北虚拟电厂实时接入并控制了蓄热式电采暖、可调节工商业、电动汽车充电站等11类、19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵蓋张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。

冀北虚拟电厂的核心——智能管控平台可实现设备数据和互动信息的计算、存储以及集成能源运行管理、交易、服务功能，整合优化各类可调资源与电力系统实时交互。

从运营效果上看，2020年，冀北电网夏季空调负荷达600万千瓦，10%空调负荷通过虚拟电厂进行实时响应，等于少建一座60万千瓦的传统电厂;“煤改电”最大负荷将达200万千瓦，蓄热式电采暖负荷通过虚拟电厂进行实时响应，预计可增发清洁能源7.2亿千瓦时，减排63.65万吨二氧化碳。

中国东西部电力供需关系趋紧，电力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时。峰谷差问题可以依靠多种手段缓解，但总体来看，随着虚拟电厂技术的日渐成熟，虚拟电厂将成为削峰填谷投资成本最低的手段。

根据国家电网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足5%的峰值负荷需要投资4000亿元，而通过虚拟电厂，在建设、运营、激励等环节投资仅需500亿-600亿元，既满足环保要求，又能够降低投入成本。

2022年1月，《十四五现代能源体系规划》中提出，推动储能设施、虚拟电厂、用户可中断负荷等灵活性资源参与辅助服务。2022年6月，《北京市“十四五”时期电力发展规划》首次将虚拟电厂的建设纳入电力发展规划中。同月，山西能源局发布《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，要求加快推进虚拟电厂建设，扩大需求侧（储能）响应规模，提升新能源消纳及需求响应能力。

目前，中国可供参与虚拟电厂运营的控制资源体量庞大，可调负荷资源超过5000万千瓦，虚拟电厂也随基础资源的快速发展而受到重视。

当前中国虚拟电厂尚处于初级阶段，虚拟电厂聚合单元以需求侧响应以及参与电力市场辅助服务调峰调频获取收入，聚合商以虚拟电厂总收入的一定比例分成作为收益。

以广州市为例，虚拟电厂聚合商及电力用户可以参与电力市场交易，需求响应分为邀约、实时两种类型。在广州供电局在虚拟电厂管理平台发布响应邀约后，在次日/4小时后进行需求响应的模式为邀约需求响应，而在1分钟内即开始调整负荷的类型为实时需求响应，由于实时需求响应的时效性更强、调控难度更高，实时需求响应的补贴价格往往比邀约需求响应更高。

根据中金公司测算，虚拟电厂聚合商在2021年理论市场空间约为659亿元。

伴随虚拟电厂的渗透，市场预计虚拟电厂调节负荷量占比有望在2030年达到5%。虚拟电厂有望以更优的决策分析带来微电网电力交易利润的边际增长，聚合商将通过边际利润的分成获取收入。

中金公司测算，中国虚拟电厂行业有望在2030年触达1320亿元的理论市场空间。

面对虚拟电厂盛宴，上市公司中已有国能日新、朗新科技、国网信通、远光软件、恒实科技、国电南瑞等多家公司明确表示对虚拟电厂领域进行了不同程度的参与。

其中，拥有产业积淀与技术禀赋的厂商有望成为最大受益者。

资源整合能力构成当前虚拟电厂核心壁垒。

虚拟电厂为资源的聚合体，需要打通区域内部的分布式光伏、风电厂、主网、家庭、工业企业、充电站场站、储能装置、电动汽车等多元化的资源，同时虚拟电厂控制系统需要建立起虚拟电厂内部的协同机制。因此，虚拟电厂对厂商的资源整合能力具有较高的要求，行业门槛高筑，带有电力产业资源的厂商竞争优势凸显。

虚拟电厂投入运行后，行业长期的竞争关键在于技术侧。相比于传统电网调度，虚拟电厂将储能装置以及需求侧资源引入调控的范畴，调度的难度提升。

根据恒实科技公告，虚拟电厂的核心技术在于源网荷储协同调度技术，将需求侧资源作为常态化资源纳入电网调度系统，实现源网荷储协同调度，包含大规模源网荷储多维度协调优化控制方法、可中断负荷精准控制技术、基于安全约束的大规模精准负荷恢复技术、负荷优化实时建模技术等。

在中金公司看来，兼具技术与资源的厂商有望成为虚拟电厂行业的龙头。