虚拟电厂行业报告：乘“电改”东风，虚拟电厂迎发展机遇期
报告出品方：东吴证券
以下为报告原文节选
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1.什么是虚拟电厂？
什么是虚拟电厂？根据IEC，虚拟电厂是聚合优化“源网荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。其重点对分布式电源、储能、可调负荷等未纳入电网调度的各类资源进行聚合和控制，服务电网并实现盈利。
虚拟电厂主要分为三类，我国目前主要以需求侧资源型为主。虚拟电厂主要分为需求侧资源型、供给侧资源型和混合资源型三类，我国虚拟电厂起步较晚，试点项目主要以需求侧资源型为主。
虚拟电厂与实体电厂、微电网有何不同？
虚拟电厂是一种非实体的智能控制技术，在电力系统的定位是参与及聚合优化，只能运行于并网模式：虚拟电厂通过聚合和优化DER组合达到调节资源的目的，始终与公网相连，不能像微电网一样以离网模式独立存在。
虚拟电厂的发展历程
海外VPP发展较早且相对成熟，国内起步较晚。欧洲以聚合分布式电源为主，北美以聚合可控负荷为主，澳洲以聚合用户侧储能为主，日本以聚合用户侧储能和分布式电源为主。国内起步较晚，目前处于试点阶段，江苏、上海等地陆续开展需求侧管理，冀北、深圳、山西等地区VPP项目已投入电网调度运行和电力市场运营。
虚拟电厂的发展分为邀约型、交易型、自治型三个阶段，我国正处于邀约型到交易型的转型升级阶段。邀约型VPP通过需求响应来削减峰荷，交易型VPP通过现货市场交易达到电力平衡，自治型VPP能实现能源改革，项目主体逐步从政府转变为运营商，市场主体活力提升。
虚拟电厂功能与价值
虚拟电厂具有四大层面六个切入点的价值：虚拟电厂在电力生产的各个环节发挥重要作用，在电力系统层面对“源网荷”均有积极影响，在监管侧促进竞争降低成本，在运营商侧引入新的商业模式，从产业链来看创造综合收益、提供增值服务。
虚拟电厂的关键技术
虚拟电厂的技术中资源评估是前提，调度控制是核心，信息通信是基础，资源分配是关键。智能计量是直观获取用电数据的工具，其他技术包含市场运营、优化运行和物联网技术。通过加快虚拟电厂关键技术研发，实现调控模式从“源随荷动”向“源荷互动”转变。
虚拟电厂：商业模式因地区而异
不同地区虚拟电厂的商业模式有所差别：欧美等发达地区普遍采用基于社区（用户）的商业模式，欧洲还有以发电、售电、第三方运营商和电网公司为主体进行组合的多种商业模式，亚太地区则多采用交易或独立运营模式，具体模式因国家政策和电力系统运行特点而异。
2.海外虚拟电厂和电力市场
德国：虚拟电厂高度成熟，Next Kraftwerke龙头领航
电力市场自由度高、竞争开放，存在平衡市场，利于VPP深度参与各大模块。1）发电和批发市场方面，德国采取拍卖竞争方式，电价由供求决定，自由度高，利于VPP平等竞争，并发挥自身灵活性优势对市场做出反应；2）输电和配电市场方面，德国存在平衡市场机制，输电系统运营商实时购买或销售电力以保持平衡，VPP可利用自身灵活性从此运营套利
高度注重可再生能源，契合VPP属性。1）零售市场上，德国消费者可自由选择供应商，VPP的可再生属性使其成为大量环保消费者首选；2）德国施行可再生能源法（EEG），可再生能源型电力生产者具有优先购电定价权，并将获得补贴，这既促进了VPP生产的电力整合入电网，又大幅提升了VPP的盈利能力。
虚拟电厂群雄并起：新兴公司蓬勃发展，老牌厂商扩展新业务。德国虚拟电厂市场发展较早，目前已有多个主要虚拟电厂主体开展成熟服务，分为1）以Next Kraftwerke为代表的新兴以虚拟电厂为核心业务的运营主体，和2）以Lichtblick为代表的老牌绿色电力供应商拓展新业务两类主体。两类虚拟电厂均以整合小型分散的可再生能源发电厂为主，聚合形成大型VPP，针对企业和家庭均开展服务。
Next Kraftwerke龙头领航。 Next Kraftwerke创立于2009年，于2021年被壳牌收购，十余年间发展迅速，具备高产能、多能源单元、强能源平衡能力，截止2022年底总产能达12.29GW，位列德国第一，已成为VPP市场龙头。
浓郁创新氛围催生完善软件控制系统，为VPP创设强平衡与优化能力。德国完善的IT产业与监管方对创新商业模式的支持提供了深厚人才基础，提供VPP灵活平衡能源市场和优化整合能源资源的强劲能力，使VPP 1）能够积极响应市场动态，从频率调节等电网稳定服务的辅助市场盈利，2）还可以获取TSOs的平衡市场利润，并从纯能源市场套利。
大面积小型分布式能源资源创设整合基础，积极响应能源转型政策构筑竞争优势。德国可再生能源发电发展成熟，但受地域风光资源分布原因，整体分布较为分散，为VPP聚合整理创设基础，提高VPP调节灵活度。由于整合的大部分均为可再生能源，VPP积极响应德国能源转型计划，推动能源系统去碳化，获取政府补贴，相较传统电厂构筑竞争优势。
商业模式高度成熟，“发电侧+需求侧”双侧多核驱动收入增长。虚拟电厂依靠聚合、优化、参与能源市场、电网服务、灵活性服务、客户服务六种主要商业模式获取收入。Next Kraftwerke在发电侧拥有强聚合能力，聚合光电沼气等多类电厂形成联动效应，以此优化电力输出，需求侧则借德国自由市场之便利，在平衡能源市场与灵活性服务上大放异彩，发挥自身受青睐的可再生能源属性，在客户服务上提供定制方案。
经营能力稳步增长，电厂产能突飞猛进。Next Kraftwerke拥有的总能源单元数从2019年9月的8100个迅速增长至2023年6月的15300个，CAGR为17.8%，并网绿色电厂数稳步增长；总产能从2019年9月的7100MW增长到2023年6月的12300MW，CAGR为15.8%，产能增长迅猛，市场份额巨大。
收入增长迅疾，度过前期投资阶段后利润进入高速增长阶段。 Next Kraftwerke的收入从2015年的2.73亿欧元迅疾增长至2021年的172亿欧元，CAGR达99.5%，收入增长迅猛，市场份额大幅攀升。由于虚拟电厂前期需要投入较多， Next Kraftwerke在2020年前利润极低或亏损，但2020年后已进入盈利阶段，2021年利润为9490万欧元，同比增长286%，盈利能力强，利润已开始高速增长。
美国：深耕加州市场核心，特斯拉多点盈利
碳交易市场成熟，峰值需求广阔。1）美国具备完善的碳交易体系，多数州实施可再生能源配额标准，而VPP具有高可再生能源发电比例，在市场上具备显著优势。2）美国国土面积广阔，在夏冬季均有不同州会面临供冷/供暖峰值需求，需要灵活调节，而VPP的强灵活性使其能够完美契合市场。
VPP市场一超三强格局，各有侧重差异发展。特斯拉为美国VPP龙头，深耕加州市场，利用机器学习技术整合优化家庭电池和工业发电两类VPP。AutoGrid则注重平台服务，不运营自有VPP，Stem利用AI优化能源利用，sunrun注重住宅能源市场。
特斯拉业务线广阔多点盈利。特斯拉业务涵盖平台、人工智能优化、小型绿色发电厂、家庭太阳能四大VPP领域，业务涵盖其他三强总和，在加州已有超5700户家庭加入VPP，并已与政府签订供电协议，成熟的Autobidder平台切合VPP灵活定价属性，多点盈利下VPP业务已步入星辰大海。
深耕加州核心业务，广泛布局全国市场。特斯拉在加利福尼亚的VPP参与的Powerwall业主数激增，22年6月参与家庭数为1262个，23年6月增长为7303个，同比+478%，现输出能力已达50MW，在22年贡献了577MWh的电量。此外，特斯拉还进军其他州，布局全国市场：22年12月，特斯拉获得批准在德克萨斯州创建一个“全州市场设计试点”虚拟电厂。
业务增长创新纪录，市场规模增速喜人。业务表现：特斯拉的电池储能系统（BEES）储能量在22Q4同比增长152％，创下新的季度记录。市场规模：全球虚拟电厂市场在22年市场规模达12亿美元，预计到2028年将达到46.3亿美元，CAGR为25.63％，美国为核心市场之一。
澳大利亚：聚焦家庭太阳能，EnergyLocals与Tesla合作共赢
高频定价市场创设巨大套利空间。澳大利亚电力批发市场施行实时定价制，价格每5分钟依据供求关系确定一次，VPP灵活定价能力完美匹配高频市场，可以迅速响应市场变化，达成日内交易套利。
政府设立定额可再生能源交付义务，辅助市场收益显著。澳大利亚政府规定零售商等实体每年必须交付一定数量的可再生能源证书（RECs），而VPP所整合的大量中小绿色电厂是RECs的生产者，VPP通过在辅助市场销售大量RECs获取可观收入。
专注整合住宅太阳能，聚焦电池储能系统技术。与美国、德国不同，澳大利亚的几大VPP厂商多关注住宅太阳能与电池业务，从家庭中整合绿色能源构建VPP，而多家庭整合的基础为电池储能系统技术。
老牌企业进军VPP，核心南澳大利亚市场。EnergyAustralia, Origin Energy,Tesla 等均为老牌能源强企进军VPP市场。由于地理因素，澳大利亚人口大多分布于南澳大利亚地区，导致住宅太阳能市场也聚焦于此，南澳市场竞争激烈，EnergyLocals通过与特斯拉合作市占率超50%一骑绝尘。
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精选报告来源：报告派
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