一、虚拟电厂综述
虚拟电厂（Virtual Power Plant,简称VPP）是一种将分布式发电、需求侧响应和储能资源统一协调控制，响应电网调度指令的物联网技术。虚拟发电厂可以看作是一种先进的区域性电能集中管理模式，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。
虚拟电厂通过分布式新能源发电单位整合而成，同时带有储能、制定发电计划、传输电力等功能，能够有效实现新能源电力的高效传输和消纳，未来有望解决新能源电力供给不稳定的问题。
虚拟电厂概述
资料来源：中国储能网，华经产业研究院整理
具体来看，虚拟电厂是一套能源管理系统，把分布式电源、储能、电动汽车等多种可调节资源有机结合，通过通信技术与控制技术，对可调节资源进行调控和优化。“虚拟”是指其没有实体电厂的存在形式；“电厂”是指其具有电厂的某些属性，如提供调峰调频等辅助服务、参与电力市场并获得收益等。
虚拟电厂核心及主要功能介绍
资料来源：公开资料整理
二、虚拟电厂产业链
虚拟电厂最具吸引力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。虚拟电厂充当分布式资源与电网运营商、电力交易市场之间的中介，代表分布式资源所有者执行市场出清结果，实现能源交易。从其他市场参与者的角度来看，虚拟电厂表现为传统的可调度发电厂。
与传统调电厂相比，虚拟电厂强调数据分析和运营，参与电力交易市场。虚拟电厂的数据分析功能包括采集并分析处理区域中各对象的运行数据，如发电机组的出力和运行效率、用电负荷随时间变化的规律等，并能对这些数据提供有效的检索和调用手段。虚拟电厂的运营和交易功能包括建立区域内的发电费用、用电收益及安全约束模型，进行优化计算，收集市场情报、制订发电计划、签订中远期市场交易合同等。
资源聚合商是虚拟电厂运营的关键角色。资源聚合商主要依靠互联网和大数据技术，整合优化、调度决策各层面的数据信息，增强虚拟电厂的统一协调控制能力，可以通过调节用户负荷来提供削峰填谷等辅助服务，为市场提供更多、更灵活的服务。同时，资源聚合商还可以引导分布式电源、储能等分布式能源以最佳的方式参与电力市场交易，包括签订交易合约、确定竞价方式等问题，并要达到预期的利润水平。
虚拟电厂产业链
资料来源：闪迅边缘云，华经产业研究院整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国虚拟电厂市场竞争态势及行业投资潜力预测报告》
三、虚拟电厂相关电力行业现状
1、分布式发电情况
“碳达峰、碳中和”目标驱动新能源和分布式电源高速发展。从光伏发电领域来看，我国分布式光伏发电并网装机容量逐年增长，增速加快。据统计，2021年我国分布式光伏发电并网装机容量为107.5GW，同比增长37.56%。
2015-2021年中国分布式光伏累计装机容量及增速
资料来源：中国光伏行业协会，华经产业研究院整理
从风电领域来看，据国家电网数据，2030年国家电网经营区下的分布式电源装机将达到290GW，占总装机量10%左右，其中：分布式光伏装机达到260GW、分散式风电装机量达到30GW。
2020-2030年国家电网分布式风电累计装机容量
资料来源：国家电网，华经产业研究院整理
2、电力需求侧
从区域电力输送来看，据中电联数据，我国跨省及跨区输送电量持续提升。2021年我国跨省输送电量为1.60万亿千瓦时，跨区输送电量为0.69万亿千瓦时。
2017-2021年中国全国跨省及跨区输出电量情况
资料来源：中电联，华经产业研究院整理
从电力交易市场来看，2022年我国电力交易市场飞速发展。据中电联数据，2021年我国电力市场交易电量累计为37787亿千瓦时，同比增长19.34%。2022年1月电力市场交易电量累计为4970.8亿千瓦时，同比增长97.80%，实现飞速增长。
2017-2022年中国各电力交易中心累计组织完成市场交易电量及增速情况
资料来源：中电联，华经产业研究院整理
3、电力储能端
电化学储能技术在中国同样连续多年保持了快速增长的态势。根据CNESA的统计，2015-2019年，中国电化学储能项目在电力系统的新增装机规模由0.02GW增加至0.75GW。截至2019年，中国电力系统中已投运电化学储能项目累计装机规模为1.2GW，同比增长175%。2020年和2021年预计达到1.48/1.76GW。
2015-2021年中国电力系统电化学储能装机情况
资料来源：CNESA，华经产业研究院整理
四、虚拟电厂行业企业竞争情况
虚拟电厂在欧美发达国家发展较为成熟。在欧美各国已有一些可供借鉴的小规模示范项目。自2001年起，欧洲各国就开始开展以集成中小型分布式发电单元为主要目标的虚拟发电厂研究项目，参与的国家包括德国、英国、西班牙、法国、丹麦等。现已实施的虚拟电厂项目有德国卡塞尔大学太阳能供应技术研究所的试点项目、欧盟虚拟燃料电池电厂项目、欧盟FENIX项目等。
国外主要虚拟电厂一览
资料来源：冀北电力交易中心，华经产业研究院整理
国内虚拟电厂受益标的公司主要有国电南瑞、国网信通、恒实科技。具体来看相关企业布局情况如下：
国内企业在虚拟电厂布局情况
资料来源：公开资料整理
五、虚拟电厂行业未来发展前景
1、虚拟电厂是储能云网平台的重要应用之一，微网可以看作是虚拟电厂的职能单元。总的来说，虚拟电厂的关键技术包括协调控制技术、交易运营技术、智能计量技术、信息通信技术。储能云网平台实现储能及新能源电站的多方参与、联合生产以及统一调度，达到资源最优调配。例如，可通过建立省级-区域-站级的3层调控模型，实现平台电网、投资商、供应商、用户等产业链各方效益最优化。通过储能云网平台将分布式储能资源或零散分布、不可控的负荷资源转化为随需应变的“虚拟电厂”资源，利用虚拟电厂的聚合功能，形成规模化“削峰填谷”响应，实现储能资源的最大化利用。
2、利用区块链技术的安全可信、公开透明以及分布式多中心的特点，可构建防伪溯源、数据共享、跨境交易的配电物联网信用生态体系。在虚拟电厂领域，区块链有广阔的应用前景。
从虚拟电厂的构建和运营来看：1）源端，区块链可对设备进行唯一性认证并进行出力核查。2）网端，可构建去中心化云平台，实现各类数据信息“可信、可管、可控、可知”的传输，结合用户侧需求响应与发电侧出力信息进行智能调度，提升供需两端匹配效率。同时可利用账本技术，采用可信交易积分等手段完善信用体系，提高交易效率。3）荷端，可对负荷进行唯一性认证，鼓励负荷端节能减排或参与电力市场交易。
3、国家层面大力推进虚拟电厂、电力市场建设，完善激励政策，加强能源监管。
一是统筹推进电力中长期交易、现货市场和辅助服务市场建设。做好各交易品种之间的衔接；全面深化电力辅助服务市场，完善跨省跨区辅助服务交易机制，推动建立电力用户参与辅助服务的费用分担共享机制。加强能源市场秩序监管。指导建立市场自律监督工作机制，督促市场运营机构做好市场监控和风险防控，建立健全在线监测系统。
二是尽快启动虚拟电厂顶层设计。建议由国家层面出台虚拟电厂指导性文件，明确虚拟电厂定义、范围；积极培育“聚合商”市场主体；建立虚拟电厂标准体系；可以明确能源主管部门牵头建设虚拟电厂。
三是建设虚拟电厂基础设施与系统平台。政府部门统筹规划，可以充分引入华为、阿里、腾讯等互联网企业技术优势，建设虚拟电厂的基础设施与系统平台，为广大用能企业提供智慧能源服务。四是加快完善激励政策和市场化交易机制。丰富虚拟电厂激励资金，来源可包括尖峰电价中增收资金、超发电量结余资金、现货市场电力平衡资金等。加快完善虚拟电厂与现货市场、辅助服务市场、容量市场的衔接机制。
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