环保及公用事业行业智慧能源系列专题报告：AI助力新型电力系统建设虚拟电厂前景广阔.pdf

敬请阅读末页的重要说明 证券研究报告|行业深度报告 2023 年 05 月 18 日 推荐推荐（维持）（维持）智慧能源系列专题报告（四）智慧能源系列专题报告（四）周期/环保及公用事业 虚拟电厂是虚拟电厂是 AI 在新型电力系统建设中的极佳落地场景，结合在新型电力系统建设中的极佳落地场景，结合 AI 赋能，虚拟电赋能，虚拟电厂即是实现需求侧响应的智能化升级手段，也是聚合海量可调节异质资源参与厂即是实现需求侧响应的智能化升级手段，也是聚合海量可调节异质资源参与电力市场的可靠途径。随着顶层设计完善、统一电力市场和市场化电价交易机电力市场的可靠途径。随着顶层设计完善、统一电力市场和市场化电价交易机制建立以及运营基础不断夯实，虚拟电厂将在制建立以及运营基础不断夯实，虚拟电厂将在 AI 助力新型电力系统建设中发挥助力新型电力系统建设中发挥重要作用，迎来广阔市场空间重要作用，迎来广阔市场空间。虚拟电厂是虚拟电厂是 AI 在新型电力系统建设中的极佳落地场景。在新型电力系统建设中的极佳落地场景。ChatGpt 等大语言模型的出现，加速了 AI 在各行业应用的落地。随着新型电力系统信息化和智能化不断提高，AI 在电力系统中有广泛的应用场景，包括电力系统自动化控制、电力调度、电力市场交易、生产安全管控和运维检修等方面。在电力调度、电力市场两个方向，AI 赋能虚拟电厂是极佳的落地场景。虚拟电厂是一套智慧能源管理系统，可将电网中分布式可调节资源聚合起来作为一个“虚拟”的电厂参与电力市场交易，需要联通源网荷储多个环节，基于发电量、用电量、电价等数据信息制定更加经济合理的电力分配方案，依据实际情况与用电规律对电力生产进行合理安排，同时对负荷端进行智能控制，AI 接入有望在这些环节极大提升分析可靠性和响应速度。虚拟电厂助力解决削峰填谷、可调节资源聚合问题虚拟电厂助力解决削峰填谷、可调节资源聚合问题。电力市场一方面尖峰负荷供应不足，另一方面弃风弃光现象频发，两者矛盾表明我国用电主要问题是尖峰时段保供难、低谷时段消纳难，通过需求侧响应调节负荷用时实现“削峰填谷”尤为重要。另外我国用户侧灵活异质资源呈现数量多、体积小、总量大、种类各异的特点，聚合这些海量可调节资源参与电力市场面临挑战。传统需求侧响应手段主要依赖于市场补贴，未实现市场化和与电力系统的连续闭环响应，虚拟电厂依托 AI 赋能和现代信息通信及控制技术，可以灵活高效的参与负荷调节，是实现需求侧响应的智能化升级手段。冀北虚拟电厂成功商业示范运行，聚合 11 类可调节资源参与电力市场，经济效益良好，表明虚拟电厂是聚合各类可调节资源参与电力市场的可靠市场化途径。我国虚拟电厂行业发展前景广阔。我国虚拟电厂行业发展前景广阔。欧洲虚拟电厂以发电资源聚合为主，美国以聚合用户侧资源为主。得益于完善的电力市场交易机制和市场化电价交易机制，国外虚拟电厂商业化模式成熟。我国虚拟电厂处于邀约制向市场制转型阶段，市场化程度不高。随着虚拟电厂建设与运营管理方案出台、管理中心建立和两项国际标准获批，虚拟电厂顶层设计不断完善。冀北虚拟电厂参与调峰辅助服务市场、深圳虚拟电厂参与电力现货市场取得商业化成功，论证了虚拟电厂盈利模式可行，运营基础不断夯实。未来随着统一电力市场体系的建成，电力中长期、现货、辅助服务市场一体化设计、联合运营实现，AI赋能虚拟电厂快速整合、优化、调度、决策各层面数据信息，增强统一协调控制能力，对标国外成熟行业现状，我国虚拟电厂发展前景十分可期。推荐标的。推荐标的。建议关注国能日新、南网科技、云涌科技、恒实科技、国网信通（上述 5 家由计算机组覆盖）；东方电子、国电南瑞、金智科技（上述 3 家由电新组覆盖）等。风险提示：风险提示：虚拟市场试点项目建设不及预期虚拟市场试点项目建设不及预期；全国统一电力市场体系、市场全国统一电力市场体系、市场化电价机制建设不及预期化电价机制建设不及预期预期预期等等。行业规模行业规模 占比%股票家数（只）221 4.5 总市值（亿元）33059 4.0 流通市值（亿元）28140 4.0 行业指数行业指数%1m 6m 12m 绝对表现-1.01.8 14.6 相对表现 2.2-1.915.7 资料来源：公司数据、招商证券 相关相关报告报告 1、智慧能源系列专题报告（三）：中特估值体系视角下，关注成长型电力央企价值重塑机会2023-04-12 2、智慧能源系列专题报告（二）火转绿篇：“煤炭+硅料”成本双优化，“火转绿”标的确定性增强2023-03-28 3、智慧能源系列专题报告（一）算力篇：从 ChatGPT 看算力增长对电力行业的影响2023-03-22-20-1001020May/22Sep/22Dec/22Apr/23(%)环保及公用事业沪深300AIAI 助力新型电力系统建设，虚拟电厂前景广阔助力新型电力系统建设，虚拟电厂前景广阔 敬请阅读末页的重要说明 2 行业深度报告 正文正文目录目录 一、虚拟电厂是 AI 在新型电力系统建设中的极佳落地场景.4 1、电力系统转型，AI+虚拟电厂是极佳落地场景.4 2、虚拟电厂概念不断发展完善，分类标准多.5 二、虚拟电厂助力解决削峰填谷、可调节资源聚合问题.7 1、我国用电尖峰负荷供应不足，负荷低谷时段风光消纳难.7 2、需求侧响应是“削峰填谷”重要手段，政策重视程度高、市场规模大.9 3、用户侧灵活资源海量增加，有效聚合问题凸显.10 4、AI+虚拟电厂是实现需求侧响应的智能化升级手段.12 5、虚拟电厂是聚合各类可调节资源的可靠市场化途径.13 三、对标欧美成熟行业现状，我国虚拟电厂发展前景广阔.15 1、各国虚拟电厂发展目标差异化明显.15 2、顶层设计不断完善，运营基础不断夯实.16 3、虚拟电厂产业链现状.17 四、推荐标的.20 五、风险提示.20 图表图表目录目录 图 1：虚拟电厂示意图.5 图 2：虚拟电厂发展历程图.5 图 3：全社会用电功率和全国发电装机容量对比（万千瓦）.7 图 4：我国历年发电装机结构及风光占比（万千瓦）.8 图 5：2014 年以来我国年均弃风弃光率.8 图 6：2022 年 1 月份以来我国每月弃风弃光率.8 图 7：风光发电出力曲线.8 图 8：我国需求侧响应规模预测（万千瓦）.10 图 9：2025 年需求响应预计规模构成（万千瓦）.10 图 10：分布式光伏发电并网容量及增长率（兆瓦）.11 图 11：我国电动汽车保有量（万辆）.11 图 12：我国电化学储能规模（兆瓦）.11 qRnOqQpNoNsRyQnPoOnNmN7NaO8OmOoOoMmPiNnNmRfQoMnMaQrQnRuOsOsOwMpNsP 敬请阅读末页的重要说明 3 行业深度报告 图 13：2022 年电化学储能应用场景结构.11 图 14：用户侧可调节规模容量（万千瓦）.11 图 15：虚拟电厂的关键技术.12 图 16：满足 5%的峰值负荷投资对比（亿元）.12 图 17：冀北虚拟电厂可调节负荷.14 图 28：Next Kraftwerke 装机规模及发展历程.15 图 19：PowerWall 屋顶太阳能系统充电示意图.15 图 20：PowerWall 屋顶太阳能系统放电示意图.15 图 21：冀北虚拟电厂架构.16 图 22：虚拟电厂参与电力市场交易管理规范.17 图 23：我国虚拟电厂产业链图谱.18 图 24：虚拟电厂部分相关上市公司营业收入（亿元）.19 图 25：虚拟电厂部分相关上市公司毛利率.19 表 1：AI 在电力系统中的应用方向.4 表 2：虚拟电厂分类.5 表 3：近年来各省市限电政策.7 表 4：各省市需求侧响应政策梳理.9 表 5：2025 年和 2023 年需求侧响应市场规模测算.10 表 6：各省市虚拟电厂政策梳理.12 表 7：2023 年虚拟电厂新能源消纳市场规模测算.14 表 8：分布式光伏市场规模测算.14 表 9：我国虚拟电厂典型试点运行项目.16 表 10：虚拟电厂行业部分上市公司.18 敬请阅读末页的重要说明 4 行业深度报告 一、一、虚拟电厂是虚拟电厂是 AI 在新型电力系统建设中的极佳落地场景在新型电力系统建设中的极佳落地场景 1、电力系统转型，电力系统转型，AI+虚拟电厂是虚拟电厂是极佳落地场景极佳落地场景 AI 在新型电力系统在新型电力系统建设建设中应用场景广泛。中应用场景广泛。ChatGpt 等大语言模型的出现，带动了对人工智能在各行业应用落地的探索。未来我国要建成智能友好、高度数字化、智慧化、网络化的新型电力系统，电力系统信息化和智能化将不断提高，AI 在新型电力系统中将有广泛的应用场景，包括电力系统自动化控制、电力调度、电力市场交易、生产安全管控和运维检修等方面。2023 年 1 月 6 日，国家能源局发布新型电力系统发展蓝皮书（征求意见稿）提出：智慧融合是构建新型电智慧融合是构建新型电力系统的基础保障。力系统的基础保障。新型电力系统以数据为核心驱动，呈现数字与物理系统深度融合特点。适应新型电力系统海量异构资源的广泛接入、密集交互和统筹调度，“云大物移智链边”等先进数字信息技术在电力系统各环节广泛应用，助力各环节实现高度数字化、智慧化、网络化的革新升级，有效支撑源网荷储海量分散对象的协同运行和多种市场机制下系统复杂运行状态的精准决策，推动以电力为核心的能源体系实现多种能源的高效转化和利用。表表 1：AI 在电力系统中的应用方向在电力系统中的应用方向 应用方向应用方向 具体技术具体技术 电力系统无功电压控制 电力系统电压无功控制作为电力系统自动化水平中的一个重要组成部分，具有复杂性、非线性、模糊性及控制要求实时性强等特性，因此在有些方面用传统的数学模型分析来描述很难达到，人工智能逐渐被用来解决这些难题。电力调度 人工智能根据调度的目标在满足网络运行约束条件下制定出最优调度方案，主要分为机组组合优化、机组调度优化两方面。在机组组合优化方面主要目的是在满足电力系统网络约束的情况下，制定最优的机组投切方案，从而减少投入成本，提高经济效益。电力市场 在配电侧，人工智能在配电系统监控中的应用可以实现更加精准而高效的数据收集，在大大节约人工成本的基础上实施远程抄表与自动报表生成，用户也可以根据这些数据和表格进行准确的分析预算，电网公司根据用电效率与用电成本等进行有效的成本考核与管理。在用电侧，随着智能电表的普及和智能客服机器人的应用，广大用户已经在享受着人工智能带来的便利。生产安全管控 智能生产安全管控在人员安全方面，结合人脸识别、光学字符识别等技术，进行作业人员身份资格验证、工作信息自动采集、自动巡视等实现高效的作业现场安全监管服务。设备安全方面，在电力配送的过程中会应用到大量的整流与变频设备，这些设备所产生的谐波具有一定的危害，而使用人工智能技术构建设备分布可视图，智能评估设备的运行状态，自动取设备的相关信息，智能分析设备的使用周期来跟踪设备的性能，帮助企业明确谐波的实际情况，可以有效预警电力系统中存在的风险，极大地减少由于设备运行故障引起的电力系统故障。运维检修 在线路巡检时通过巡检机器人、无人机、直升机、固定摄像头等多种方式采集巡检影像数据，构建典型缺陷样本库，通过视频处理分析、图像识别、深度学习等技术，打造巡检缺陷识别、诊断、检修一体化智能服务体系。资料来源：人工智能在电力系统中的应用与发展、招商证券 虚拟电厂虚拟电厂是是 AI 在新型电力系统中的极在新型电力系统中的极佳落地场景。佳落地场景。虚拟电厂（VPP）是一套智慧能源管理系统，可将电网中分布式清洁能源、可控负荷和储能系统等资源聚合起来作为一个“虚拟”的电厂参与电力系统运行和电力市场交易。虚拟电厂要联通源网荷储多个环节，基于发电量、用电量、电价等数据信息制定更加经济、合理的电力分配方案，依据实际情况与用电规律对电力生产进行合理安排，同时对负荷端进行智能控制，AI 接入有望在这些环节极大提升分析准确度和响应速度。通过 AI 赋能虚拟电厂，涵盖了 AI 在电力调度、电力市场两个方向的应用场景，是 AI 在新型电力系统建设中的极佳落地场景。敬请阅读末页的重要说明 5 行业深度报告 图图 1：虚拟电厂示意图虚拟电厂示意图 资料来源：虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述、招商证券 2、虚拟电厂概念不断发展完善，分类标准多虚拟电厂概念不断发展完善，分类标准多 虚拟电厂概念不断发展完善。虚拟电厂概念不断发展完善。虚拟电厂概念起源于上世纪 90 年代，为 Shimon 博士提出的虚拟公共设施中的一种。2000 年后虚拟电厂概念开始在欧洲国家落地，2009 年德国的 Next Kraftwerke 公司成立，标志着虚拟电厂开始大规模商业化。近年来我国一些城市也开始 VPP 试点项目，特别是 2022 年，由国网冀北电力和中国电科院提出的两项VPP 国际标准获国际电工委员会（IEC）批准通过，标志国家电网在 VPP 标准制定领域处于国际领跑地位。图图 2：虚拟电厂发展历程图：虚拟电厂发展历程图 资料来源：Next Kraftwerke 官网、政府网站、招商证券 虚拟电厂分类标准多。虚拟电厂分类标准多。按照主要聚合对象的不同，虚拟电厂可分为需求侧资源型、供给侧资源型和混合资源型。目前北美以聚合可控负荷为主，欧洲以聚合分布式电源为主，澳洲以聚合用户侧储能为主。虚拟电厂市场参与机制可分为邀约型、市场型和自主型。邀约型为政府部门或电力调度机构发出邀约信号，各个聚合商、虚拟电厂以可控负荷为主进行响应，共同完成邀约、响应和激励流程。市场型为电力现货市场、辅助服务市场和容量市场建设后，虚拟电厂聚合商依据自身商业模式参与这些市场获得收益。自主型为可随着可聚合的资源种类、规模和空间的增长，虚拟电厂相当于“虚拟综合电力系统”，可以灵活制定运行策略从市场获得收益。表表 2：虚拟电厂分类：虚拟电厂分类 分类分类 特点特点 代表项目代表项目 市场市场参与参与机制机制 需求侧资源型 可以参与市场出售电力，并视实际情形参与辅助服务市场 德国 VPP 市场型 1990s 1997年，Shimon首次提出虚拟电厂（VPP）概念2000-2006 2001年起，欧洲兴起以中小型分布式发电为主要目标的VPP研究项目2006-至今北美得州：电动汽车型VPP+现货市场北美加州：聚合商DERP-VPP欧洲：德国Next Kraftwerke-欧洲电力交易中心EPEX2016 江苏开展全球单次规模最大需求响应2019-今澳洲：特斯拉墙-澳大利亚能源市场运营机构AEMO2019 冀北VPP投运，参与华北调峰市场上海：黄浦智能楼宇，参与需求侧管理2022 山西：发布虚拟电厂建设运营实施管理方案深圳：建立虚拟电厂管理平台2022.11IEC首批VPP国际标准获批通过19972002200720122017202220272032 敬请阅读末页的重要说明 6 行业深度报告 供给侧资源型 聚合发电侧资源参与电力市场交易 江苏 VPP、上海VPP、广州 VPP 邀约型 混合资源型 聚合多种资源和功能 北美 VPP、澳洲VPP、冀北 VPP 国外为市场型+自主型；冀北 VPP 为邀约型 资料来源：Next Kraftwerke、国网冀北电力、政府新闻网站、招商证券 敬请阅读末页的重要说明 7 行业深度报告 二、二、虚拟电厂助力解决削峰填谷、可调节资源聚合问题虚拟电厂助力解决削峰填谷、可调节资源聚合问题 1、我国用电尖峰负荷供应不足，负荷低谷时段风光消纳难我国用电尖峰负荷供应不足，负荷低谷时段风光消纳难 装机容量高速增长，装机容量高速增长，尖峰负荷供尖峰负荷供应不足应不足。2015 年以来，我国发电装机容量逐年保持 6%以上的高速增长，从 15 亿千瓦增长至 2022 年 26 亿千瓦，全社会用电功率从 2015 年 6.3 亿千瓦增长至 2022 年 9.8 亿千瓦，占装机总容量稳定在 40%左右，但近年来社会面限电停电现象时有发生，多省市出台限电、有序用电政策，对国民经济和居民生活造成一定影响，表明我国用电尖峰负荷供应不足。图图 3：全社会用电功率和全国发电装机容量对比（万千瓦：全社会用电功率和全国发电装机容量对比（万千瓦）资料来源：wind、国家能源局、招商证券 表表 3：近年来各省市限电政策：近年来各省市限电政策 限电省市限电省市 限电措施限电措施 江苏省 21 年 8 月份部分地区限电 15 天，纺织业、钢铁、水泥等高耗能的企业受影响 广东省 21 年 9 月 16 日起执行每周“开二停五”的五级有序用电方案，错峰时间为 7:00 至 23:00 浙江省 22 年 8 月 8 日,启动 C 级 1250 万千瓦有序用电措施，部分企业“开 3 停 4”四川省 22 年 8 月 14 日，发布限电令新规定，要求工业电力用户“让电于民”，停工停产 6 天 云南省 22 年 9 月 11 日，发布做好能耗双控通知，要求加强重点行业管控 山东省 22 年 9 月 18 日，省发改委发布有序用电的紧急预警通知 安徽省 21 年 9 月 22 日，省能源局下发通知，开始实施有序用电 湖南省 21 年 9 月 22 日，国网湖南电力下发预警通知，严格控制电力、电量 陕西省 21 年 9 月，新建成两高项目不得投产，已建成项目限产 60%资料来源：新闻资料、招商证券“双碳“双碳”目标下，我国新能源装机不断增加目标下，我国新能源装机不断增加。碳达峰、碳中和政策不断推进我国新能源装机建设，2012 年至 2022年，全国发电总装机容量从 11.6 亿千瓦增长至 25.6 亿千瓦，复合年均增速 8.3%，风光发电装机容量从 0.6 亿千瓦增长至 7.6 亿千瓦，复合年均增速 27.8%，占全国发电总装机比例从 2012 年的 5.6%提升至 2022 年 29.4%，发电量达到 1.19 万亿千瓦时,占全社会用电量的 13.8%。42%41%41%41%41%39%40%38%8.2%7.7%6.9%5.8%9.5%7.9%7.9%0%10%20%30%40%50%05000010000015000020000025000030000020152016201720182019202020212022全社会用电功率全国发电装机容量用电占装机功率比值装机YOY 敬请阅读末页的重要说明 8 行业深度报告 图图 4：我国历年发电装机结构及风光占比（万千瓦）：我国历年发电装机结构及风光占比（万千瓦）资料来源：中能传媒研究院、国家统计局、招商证券 弃风弃光现象弃风弃光现象频发，风光消纳问题突出频发，风光消纳问题突出。随着风光装机容量增加，弃风弃光问题开始凸显，具体表现为负荷高峰发电量不足，负荷低谷发电量无法消纳。2015 年我国弃风率为 16.3%，弃光率为 14%，2016 年弃风弃光率达到历史最高，分别为 22%、20%，虽然近年来采取一系列措施解决风光消纳问题，弃风弃光率逐年下降，2022 年平均弃风率和弃光率分别约为 3%和 2%，但个别月份弃风率仍高达 5%，弃光率高达 4%，风光消纳问题依然突出。图图 5：2014 年以来年以来我国我国年均弃风弃光率年均弃风弃光率 图图 6：2022 年年 1 月份月份以来以来我国我国每月弃风弃光率每月弃风弃光率 资料来源：wind、招商证券 资料来源：wind、招商证券 保证电力系统稳定和运行效率，“削峰填谷”势在必行。保证电力系统稳定和运行效率，“削峰填谷”势在必行。一方面是用电尖峰时段供应不足，一方面是低谷时段风光难以消纳，两者的矛盾表明我国用电主要问题是尖峰时段保供难，低谷时段消纳难，主要原因是随着风光发电装机容量占比越来越高，风光发电不稳定、波动性大问题凸显，其中风电受季节影响较大，光伏受光照时长影响，风光发电出力曲线与负荷曲线不匹配，缺电力而非电量。采取必要措施调节负荷实现“削峰填谷”，对保证电力系统稳定和运行效率、保障国民经济生活尤为重要。图图 7：风光发电出力曲线风光发电出力曲线 5.6%7.2%8.7%11.3%13.4%16.3%18.7%20.4%24.1%26.5%29.4%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%0500001000001500002000002500003000002012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022火电水电核电风电太阳能风光占比8.0%16.3%22.0%12.0%7.7%4.2%3.5%3.1%3.2%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022弃风率弃光率1.8%3.5%3.9%5.2%5.3%3.0%2.1%1.4%2.2%1.9%2.7%2.4%4.5%0.00%2.00%4.00%6.00%弃光率弃风率 敬请阅读末页的重要说明 9 行业深度报告 资料来源：电力工程技术、招商证券 2、需求侧响应是“削峰填谷”重要手段需求侧响应是“削峰填谷”重要手段，政策重视程度高、市场规模大，政策重视程度高、市场规模大 需求侧响应是实现削峰填谷需求侧响应是实现削峰填谷的重要的重要手段手段。要满足尖峰负荷需求，仅通过提升装机容量经济性差、资源浪费现象严重，还会加深低谷电量消纳问题，不具备可行性。而通过需求侧响应调节负荷用时，既能在用电高峰实现“削峰”，又可在负荷低时实现“填谷”，对提高电力市场的稳定性和运行效率意义重大，同时具备经济性和可行性，各省市纷纷出台政策鼓励需求侧响应，明确规定了削峰填谷价格，其中削峰价格从 2 元/千瓦时到 35 元/千瓦次不等，取决于是否紧急型和非居民用户，大部分省市在 510 元/千瓦时区间，填谷价格范围在 0.35 元/千瓦时到 8 元/千瓦次，按填谷时段 4 小时计，平均填谷价格约为 5 元/千瓦次。表表 4：各省市需求侧响应政策梳理：各省市需求侧响应政策梳理 时间时间 省份省份 政策文件政策文件 补贴标准补贴标准 2022.06.14 宁夏 宁夏回族自治区电力需求响应管理办法 削峰响应：削峰响应：2 元/kWh 填谷需求填谷需求：0.35 元/kWh 2022.06.07 山东 关于印发 2022 年全省迎峰度夏有序用电方案2022 年全省迎峰度夏有序用电用户轮停方案 紧急型：紧急型：第一档不超过 2 元/kW月；第二档 3 元/kW月；第三档 4 元/kW月 2022.05.24 福建 2022 年全省电力可中断负荷需求响应工作方案的通知 申报价格上限申报价格上限=资金来源预算/（电力调控中心提供的年度预计负荷缺口*缺口预计持续时间）；用户需求响应补贴金额用户需求响应补贴金额=该用户实际响应负荷*响应时长*补贴价格系数*补贴单价。2022.04.30 重庆 2022 年重庆电网需求响应实施方案（试行）削峰响应：削峰响应：工业用户：10 元/千瓦/次；电动汽车充换电站、冻库等用户：15 元/千瓦/次 填谷响应：填谷响应：1 元/千瓦/次 2022.04.16 广东 广东省市场化需求响应实施细则（试行）日前邀约：日前邀约：3500 元/MWh 虚拟电厂可响应容量下限 0.3MW；可中断可中断负荷：负荷：5000 元/MWh 虚拟电厂可响应容量下限 0.3MW 2022.04.07 河北 河北省电力需求响应市场运营规则 申报响应负荷申报响应负荷最小单位为 1kW；响应补贴价格响应补贴价格最小单位为 0.1 元/kWh 2022.03.30 贵州 贵州省电力需求响应实施方案（试行）响应价格响应价格：单位为元/千瓦时响应价格的上限 Pi 根据市场运行情况另行通知。2022.01.19 安徽 安徽省电力需求响应实施方案（试行）响应补偿响应补偿：约时削峰响应：8 元/kW 次实时削峰响应：12 元/kW 次填谷响应：3 元/kW-次 容量补偿容量补偿：约时备用容量：旺季 1 元/kW 月，淡季 0.5 元/kW 月实时备用容量：旺季 2 元/kW月，淡季 1 元/kW月 2021.12.30 广西 广西电力市场化需求响应实施方案（试行）响应价格暂定为上限 2.5 元/kWh 2021.07.05 天津 天津市 2021 年夏季电力需求响应实施细则 紧急型：紧急型：固定 5 元/kW；邀约型：邀约型：固定 2 元/kW、竞价上限 3 元/kW日前响应每天不超过 2 次，累计时间4h，最高 20 元/kW 2021.06.18 湖北 湖北省电力需求响应实施方案（试行）日内响应每天不超过 2 次，累计时间2h，15 元/kW次 削峰经济型居民：削峰经济型居民：调控时间2h，8元/kW次 削峰紧急型非居民削峰紧急型非居民：调控时间1h，35 元/kW次 敬请阅读末页的重要说明 10 行业深度报告 2018.6.15 江苏 江苏省电力需求响应实施细则（修订版）削峰：削峰：调控时间1h，10 元/kW，1h调控时间2h，15 元/kW 填谷：填谷：谷时段：5 元/kW 平时段：8 元/kW 资料来源：政府网站、招商证券 政策引导下，各地纷纷开展需求响应试点工作政策引导下，各地纷纷开展需求响应试点工作。2017 年至 2021 年底，仅国家电网累计开展削峰需求响应 191 次，响应用户 255024 户，响应容量 7680.66 万千瓦；填谷需求响应 85 次，响应用户 36795 户，响应容量 4457.71 万千瓦。根据中国电力报和国家电网，2025 年全国需求侧响应规模有望达到 7000 万千瓦，2060 年将达 3.6 亿千瓦，年均复合增长率约为 4.8%。图图 8：我国需求我国需求侧侧响应规模预测响应规模预测（万千瓦）（万千瓦）图图 9：2025 年需求响应预计规模构成（万千瓦）年需求响应预计规模构成（万千瓦）资料来源：中国电力报、国家电网、招商证券 资料来源：国家电网、招商证券 需求侧响应市场庞大，每年可产生需求侧响应市场庞大，每年可产生 300+亿收入。亿收入。根据预测 2025 年全国需求侧响应规模 7000 万千瓦，2030 年 8849万千瓦。参考国家电网数据，假设削峰和填谷容量占比分别为 63%、37%，响应次数分别为 60 次/年、30 次/年，响应时间 2 小时，参考江苏省政策，削峰价格 12 元/千瓦，填谷平均价格 6.5 元/千瓦，我们测算，2025 年我国需求侧响应市场规模约为 369 亿元/年，2030 年约为 466.5 亿元/年。表表 5：2025 年和年和 2023 年需求侧响应市场规模测算年需求侧响应市场规模测算 2025 年年 2030 年年 需求响应容量（万千瓦）7000 8849 响应时间（小时）2 削峰容量（万千瓦）4429 5599 削峰响应次数（次/年）60 削峰价格（元/千瓦）12 削峰市场规模（亿元）318.9 403.2 填谷容量 2571 3250 填谷价格（元/千瓦）6.5 填谷响应次数（次/年）30 填谷市场规模（亿元/年）50.1 63.4 合计合计 369 466.5 资料来源：中国电力网、国家电网、招商证券 3、用户侧灵活资源海量增加，有效聚合问题凸显用户侧灵活资源海量增加，有效聚合问题凸显 用户侧用户侧灵活资源灵活资源海量增加。海量增加。近年来我国分布式光伏飞速发展，并网容量保持每年 20%以上增长，2012 年分布式光伏并网容量 2.3GW，2022 年并网容量达 157GW。我国电动汽车保有量也连年递增，从 2014 年 22 万辆增长至 2022年 1310 万辆，复合年均增长率 67%，相应的充电桩业务也快速增长，根据国家能源局，2022 年充电桩数量同比增长接近 100%。我国电化学储能装机规模从 2016 年 243 兆瓦增长至 2022 年 7000 兆瓦，复合年均增长率达 75%，其中用户侧储能占比 12.9%，约 900 兆瓦。用户侧灵活资源呈现海量增加趋势。01000020000300004000025714429填谷容量削峰容量 敬请阅读末页的重要说明 11 行业深度报告 图图 10：分布式光伏发电并网容量分布式光伏发电并网容量及增长率及增长率（兆兆瓦）瓦）图图 11：我国电动汽车保有量（万辆）：我国电动汽车保有量（万辆）资料来源：wind、国家发改委、招商证券 资料来源：wind、汽车工业协会、招商证券 图图 12：我国电化学储能规模：我国电化学储能规模（兆兆瓦）瓦）图图 13：2022 年电化学储能应用场景结构年电化学储能应用场景结构 资料来源：wind、中商产业研究院、招商证券 资料来源：中电联电动交通与储能分会、招商证券 海量可调节资源海量可调节资源聚合问题凸显。聚合问题凸显。随着分布式光伏、用户侧储能、电动汽车充电桩等行业发展，我国用户侧灵活异质资源呈现数量多、体积小、总量大、种类各异等特点，难以直接参与电力系统运行。根据国网冀北电力，2021 年我国用户侧可调节资源约为 4000 万千瓦，占最大负荷比例 3.6%，预计 2030 年将增长至 11000 万千瓦，占最大负荷 8%。唤醒并聚合这些海量用户侧可调节资源参与电力市场，建立低碳、安全和经济的新型能源电力系统，需要一种能够协同优化运行控制和市场交易的途径。图图 14：用户侧可调节规模容量（万千瓦）：用户侧可调节规模容量（万千瓦）资料来源：国网冀北电力、招商证券 34.8%50.6%29.8%70.3%187.4%70.7%23.7%24.9%37.4%46.6%0%50%100%150%200%050100150200并网容量YOY22 58 109 153 261 381 492 784 1310 0200400600800100012001400243 390 1073 1710 3269 5117 7000 02000400060008000201620172018201920202021202212.88%48.40%38.72%用户侧电源侧电网侧40001100002000400060008000100001200020212030占最大负荷比例3.6%占最大负荷比例8%敬请阅读末页的重要说明 12 行业深度报告 4、AI+虚拟电虚拟电厂厂是实现需求侧响应是实现需求侧响应的的智能化智能化升级升级手段手段 AI+虚拟电厂实现需求侧响应更加灵活高效虚拟电厂实现需求侧响应更加灵活高效。传统需求侧响应通过电网邀约负荷用户参与，主要依赖于补贴，未实现市场化和与电力系统的闭环响应。虚拟电厂依托智能计量技术、协调控制技术和信息通信技术，依靠 AI 赋能，提升在计量、协调和控制环节的响应速度，对分布式能源进行聚合和协调优化，更加灵活高效的实现需求侧响应。虚拟电厂削峰填谷虚拟电厂削峰填谷成本成本优势明显。优势明显。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；而通过虚拟电厂，在建设、运营、激励等环节投资仅需 500-600 亿元，虚拟电厂参与调峰成本优势明显。图图 15：虚拟电厂的关键技术虚拟电厂的关键技术 图图 16：满足满足 5%的峰值负荷投资对比的峰值负荷投资对比（亿元）（亿元）资料来源：2022 年中国虚拟电厂行业洞察报告、招商证券 资料来源：国家电网、招商证券 政策端政策端不断不断助力虚拟电厂建设。助力虚拟电厂建设。政府层面已经意识到虚拟电厂是实现需求侧响应的重要智能化升级手段，出台了一系列相关规划和建设方案。根据我们统计，2021 年以来有 21 省份和直辖市明确提出支持虚拟电厂发展政策，北京、深圳和天津等地开展虚拟电厂试点项目，加快推进虚拟电厂建设，多个省份支持虚拟电厂、储能等市场主体参与电力市场交易。表表 6：各省市虚拟电厂政策梳理：各省市虚拟电厂政策梳理 时间时间 部门部门 政策名称政策名称 内容内容 2022.08.18 科技部等 科技支撑碳达峰中和实施方案 建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数”综合虚拟电厂虚拟电厂 2021.11.03 北京市政府 北京市“十四五”时期国际科技创新中心建设规划 开展百兆瓦级虚拟电厂虚拟电厂研发和应用 2022.08.11 上海市发改委 上海市能源电力领域碳达峰实施方案 发挥智慧减碳虚拟电厂虚拟电厂项目示范作用 2022.09.14 天津市政府 天津市碳达峰实施方案 加快推进虚拟电厂虚拟电厂建设，优化灵活性负荷控制，扩大需求侧响应规模。2022.06.15 重庆市政府 重庆市能源发展“十四五”规划（20212025 年）支持虚拟电厂虚拟电厂等新型需求侧管理模式发展 2022.04.13 广东省政府 广东省能源发展“十四五”规划 探索能源需求侧管理、主动需求响应、虚拟电厂虚拟电厂等面向终端用能的新业态新模式。2022.06.30 山东省发改委 关于进一步做好 2022 年下半年山东省电力现货市场结算试运行工作有关事项的通知 鼓励虚拟电厂虚拟电厂运营商参与电力市场交易 2021.05.31 浙江省发改委 浙江省全面提升“获得电力”服务水平 持续优化用电营商环境三年行动计划（2021 年-2023年）积极服务保障各类虚拟电厂虚拟电厂、储能等先进技术应用；建设虚拟电厂虚拟电厂、源网荷储示范项目 4000500-600010002000300040005000火电厂虚拟电厂 敬请阅读末页的重要说明 13 行业深度报告 2022.02.02 河南省政府 河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划 布局建设一批能源云平台、智能电站、虚拟电厂虚拟电厂、分布式能源站、储能示范项目 2022.04.20 湖北省政府 湖北省能源发展“十四五”规划 探索推广 V2G、商业储能、虚拟电厂虚拟电厂、“光伏+”等新型商业模式 2022.10.08 湖南省工信厅 关于征集工业领域电力需求侧管理第五批参考产品（技术）和第七批示范企业（园区）的通知 虚拟电厂虚拟电厂列入工业领域电力需求侧管理参考产品（技术）2022.01.18 安徽省发改委 安徽省电力需求响应实施方案（试行）广泛发动各类市场主体各类市场主体参与需求响应 2022.04.10 河北省发改委 河北省“十四五”新型储能发展规划 鼓励源网荷储一体化项目内部联合调度，鼓励电网企业联合社会资本建设以大规模共享储能为支撑的区域性“虚拟电厂虚拟电厂”2022.06.23 山西省能源局 虚拟电厂建设与运营管理实施方案 虚拟电厂虚拟电厂应接入省级智慧能源综合服务平台 2022.02.28 内蒙古区政府 内蒙古自治区“十四五”能源发展规划 鼓励聚合可调节负荷资源、储能和分布式新能源,发展供需智能互动的虚拟电厂虚拟电厂,促进新能源消纳利用 2022.07.22 吉林省政府 吉林省碳达峰实施方案的通知 大力提升电力系统综合调节能力，引导自备电厂、工商业可中断负荷、虚拟电厂虚拟电厂等参与系统调节 2022.08.09 海南省政府 海南省碳达峰实施方案 支持用户侧储能、虚拟电厂虚拟电厂等资源参与市场化交易 2022.09.05 宁夏区政府 宁夏回族自治区能源发展“十四五”规划 推进电力辅助服务市场建设，激励自主提供辅助服务 2021.06.30 广州市工信局 广州市虚拟电厂实施细则 将虚拟电厂虚拟电厂作为全社会用电管理的重要手段，以“激励响应优先，有序用电保底”的原则，引导用户参与电网运行调节 2022.06.06 深圳市发改委 深圳市培育发展新能源产业集群行动计划 试点建设虚拟电厂虚拟电厂平台 2022.03.11 成都市发改委 2022 年生态文明建设储能领域市级预算内基本建设投资项目 探索智慧能源、虚拟电厂虚拟电厂等多种商业模式 2017.01.22 南京市政府 南京市促进智能电网发展实施意见 开展可再生能源发电与储能协调运行、智能用电一站式服务、虚拟电厂虚拟电厂等重点领域的商业模式创新示范 资料来源：政府网站、招商证券 5、虚拟电虚拟电厂是厂是聚合各类可调节资源的可靠市场化途径聚合各类可调节资源的可靠市场化途径 虚拟电厂虚拟电厂聚合各类聚合各类可调节资源可调节资源成功商业化成功商业化。我国首家虚拟电厂商业示范项目冀北虚拟电厂已成功试运行，试运行期间接入与控制蓄热式电采