新能源IT系列：从虚拟电厂商业模式看千亿空间-华西证券.pdf

华西计算机团队 2022年8月24日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 仅供机构投资者使用 证券研究报告|行业深度研究报告 分析师刘泽晶 SAC NOS1120520020002 邮箱liuzj1hx168.com.cn 新能源IT系列（十） 从虚拟电厂商业模式看千亿空间 核心逻辑  技术角度看虚拟电厂定义 响应时间 虚拟电厂调节出力应与指令调节方向一致，且可在120 秒内跨出调节死区 调节精度 偏差率（实际电量-计划电量）/（日前申报调节容量0.25 小时）100。以每15 分钟为一个时段计算偏差率并进行考核，要求“负荷类”虚拟电厂≤15，“一体化”虚拟电厂不超过≤10。 数据交互要求 数据接入要求、通信接口要求、安全防护要求、网络传输要求、计量采集要求五方面 山西省虚拟电厂建设与运营管理实施方案要点 1.6 案例“粤能投”虚拟电厂运营平台  “粤能投”虚拟电厂管理平台是南方电网首个基于市场交易规则设计的虚拟电厂。  “粤能投”虚拟电厂管理平台按照广东电力市场规则要求，创建完整商业模式，以省、地、区、站点的分层模式打造“网格式”服务，提供 日前邀约、日内可中断、实时直控三类产品，依据客户类型打造直控与非直控响应能力，确保做到“可观、可测、可调、可控”。  目前已签约近800个电力用户，覆盖储能、工商业负荷、充电桩、智慧用电设施等各类柔性负荷资源，注册响应容量接近4GW，负荷聚合商 及大用户均可加入平台。下一阶段，平台将大力推进光伏等资源接入，预计2022年底聚合可紧急灵活调配柔性负荷资源1.18GW，全力支撑 广东电网构建不低于最高负荷35的总体响应规模目标。平台预计将持续孵化虚拟电厂相关产品，并推动在南方电网五省复用。 16资料来源能源需求侧管理，东方电子，华西证券研究所 ‘粤能投’虚拟电厂管理平台开通互联网上线 粤能投获得综合智慧能源优秀示范项目奖牌 1.6 案例国网冀北虚拟电厂示范工程  国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂，启动于2019年12月，是业内公认的国内首个虚拟电厂。  该示范工程一期实时接入与控制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在 可调资源，容量约160WM，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。  冀北虚拟电厂整体分三级架构。下层灵活性资源将自身各类量测信息上报虚拟电厂，交易中心和电网中心向虚拟电厂下发电价激励与控制指 令；虚拟电厂进行信息整合与实时校正，并进行优化调度，自上而下控制分布式灵活资源。  冀北虚拟电厂智能管控平台是整个示范项目的“智慧大脑”，可实现设备数据和互动信息的计算、存储，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。 17资料来源国网冀北虚拟电厂与电力交易，华西证券研究所 冀北虚拟电厂智能管控平台国家冀北电力示范工程三级架构 1.7 虚拟电厂核心竞争力体现在技术与资源 18资料来源36氪研究院，科陆电子，华西证券研究所 虚拟电厂关键技术体系虚拟电厂在电网中的基本架构  客户资源虚拟电厂本质是化零为整，聚沙成塔；拉足够多客户做聚合，聚合的灵活性资源越多，调节能力就越强；同时客户资源意味着数 据，意味着能锁定优质客户并开展精准营销，形成一定的先发优势。  技术层面虚拟电厂的主要技术包括计量技术、通信技术、智能调度决策技术、信息安全防护技术等。目前大部分虚拟电厂试点实现了初步 的用户用能监测，鲜有项目实现虚拟电厂的优化调度及对分布式能源的闭环控制。  调度know-how我们认为，在虚拟电厂控制各种分布式能源发电设备、储能系统以及可控负荷的过程中，充分了解每种负荷的调节及控制 方式并对其协调控制是关键和难点。虚拟电厂需要服从电网的调度指令，同时通过类似于调度的手段去做调节，我们认为其与调度密切相关。 因此，过去在调度方面有积累的企业具有优势。 02 商业角度看虚拟电厂 19 2.1 虚拟电厂业务场景  虚拟电厂的主要业务场景包含辅助服务、需求响应、市场化交易、能效管理。  在现阶段，虚拟电厂更多的是通过调度灵活性资源提供需求响应及辅助服务。随着电力市场机制的逐步完善以及售电市场的建设，以虚拟电厂 为核心的售电公司将逐步参与电力市场化交易。  需求响应辅助服务通过价格补偿机制引导参与市场，获取补贴收益。补偿来源方面，根据2021年新版电力辅助服务管理办法，辅助服 务费用按照“谁受益、谁承担”的原则；用户可结合自身负荷特性，承担必要的辅助服务费用或按照贡献获得经济补偿。对于不具备提供调节 能力或调节能力不足的电力用户、聚合商、虚拟电厂应参与分摊电力辅助服务费用，或通过购买电力辅助服务承担电力辅助服务责任。  市场化交易虚拟电厂可以通过虚拟电厂管理平台参与市场化交易，获得代理服务费或收益分成，也可针对内部负荷开展电量销售、结算等。  能效管理阶梯电价下，虚拟电厂作为一个聚合整体可以通过进行内部优化调度为签约的高耗能用户节省电费，拿取分成。 20资料来源国网冀北虚拟电厂与电力交易，华西证券研究所 虚拟电厂参与电力交易 能效管理流程示意图 发 电 厂 新型储能 自备电厂 传统高载能工业负荷 工商业可中断负荷 电动汽车充电网络 聚合商、虚拟电厂等 2021年新版电力辅 助服务管理办法扩 大辅助服务提供主体 2.2 盈利能力催化1完善专项政策，进一步明确商业模式  国家及各省份积极推动需求响应、辅助服务政策完善，虚拟电厂参与各类电力市场的身份仍需进一步开放。  需求响应方面上海、江苏、广东、浙江、山东、河南等14个省区出台了需求响应新政策。  辅助服务方面2021年12月，国家能源局关于印发新版电力辅助服务管理办法，进一步扩大电力辅助服务新主体、丰富电力辅助服务 新品种、完善用户分担共享及市场形成价格新机制。目前江苏、湖北、辽宁、湖南、河南、安徽、福建、贵州、江西等省区，以及东北、华 东等五大区域出台或对电力辅助服务政策进行了修订。同时，华北、华中、浙江、江苏等地能源主管部门开放了虚拟电厂等第三方主体和用 户资源参与调峰辅助服务身份。  虚拟电厂政策还有待完善，亟待出台国家和省级层面专项政策。  目前，国家层面还没有出台专项的虚拟电厂政策，省级层面仅有上海、广东、山西分别出台了关于同意进一步开展上海市电力需求响应和 虚拟电厂工作的批复（2020.9.16）、广州市虚拟电厂实施细则（征求意见稿）（2021.6.30）和虚拟电厂建设与运营管理实施方案 （2022.6.23）。 21资料来源国家能源局，能源新媒，华西证券研究所 2021年新版电力辅助服务管理办法扩大辅助服务提供主体 主要虚拟电厂试点目前重点参与市场 需求响应 备用 调峰 调频 现货市场 江苏 √ 上海 √ √ √ 冀北 √ 广东 √ 准备中 山东 √ √ √ 2.2 盈利能力催化2电力现货市场建设加速，推动价格发现  现货市场是价格形成的关键。在电力市场诸多环节中，现货市场承担着价格发现职能，是市场化反映最 充分、最关键的一部分。  电力现货市场建设加速，省级电力现货市场覆盖范围进一步扩大。2017年8月，国家发改委、国家能源 局印发关于开展电力现货市场建设试点工作的通知，明确在南方（以广东起步）、浙江、山西、山 东、福建、四川等8个地区开展第一批电力现货试点。2021年5月，国家发改委、国家能源局发布关 于进一步做好电力现货市场建设试点工作的通知，选择上海、江苏、安徽、辽宁等6省市为第二批电 力现货试点。电力现货试点对推动我国多层次统一电力市场体系建设意义重大。 22资料来源北极星储能网，瞭望，华西证券研究所 各省份电力现货市场建设情况 批次 省份 模拟试运行 调电试运行 结算试运行 批次 省份 模拟试运行 调电试运行 结算试运行 第一批 广东 ● ● ● 第二批 江苏 ● ● ● 蒙西 ● ● ● 安徽 ● ● ○ 浙江 ● ● ● 辽宁 ● ○ ○ 山西 ● ● ● 河南 ● ○ ○ 山东 ● ● ● 湖北 ● ○ ○ 福建 ● ● ● 上海 ○ ○ ○ 四川 ● ● ● 试点外省份 ○ ○ ○ 甘肃 ● ● ● 电力市场推动价格发现 2.2 盈利能力催化2统一电力市场加速推进，电力市场参与主体将急速扩容  明确到2025年，全国统一电力市场体系初步建成，2030年要基本建成。  2022年1月，国家发展改革委印发关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见， 明确了电力市场体系建设的架构、目标和重点任务。意见指出，到2025年，国家市场 与省（区、市）/区域市场协同运行，有利于新能源、储能等发展的市场交易和价格机制初 步形成。到2030年，国家市场与省（区、市）/区域市场联合运行，新能源全面参与市场 交易，市场主体平等竞争、自主选择，电力资源在全国范围内得到进一步优化配置。  统一电力市场体系在南网率先落地，全国统一电力市场建设提速。  试运行启动后，电力现货交易将由广东拓展到云南、贵州、广西、海南，实现中国南方五 省区的电力现货跨区跨省交易，每15分钟就能交易一次；中长期交易周期将全面覆盖年、 月、周；辅助服务市场的品种与补偿机制将进一步完善。按照规划，至2023年，南方区域 电力市场将形成跨区跨省与省内联合运营的统一大平台，开展多品种、高频率的跨区跨省 电力交易。  电力市场参与主体将急速扩容，交易电量快速增加。目前除居民、农业用电外，10千伏及 以上工商业用户原则上要直接参与市场交易直接向发电企业或售电公司购电，暂无法直 接参与市场交易的可由电网企业代理购电。南方电网预计，2022年全年，南方区域电力市 场累计市场化交易电量将达到1.11万亿千瓦时，接近广东、云南、贵州三省2021年全社会 用电量总和。至2023年底，市场化交易电量占比将达到80左右，参与交易的市场主体数 量将增加到800多万户，是之前的80倍。 23资料来源瞭望，华西证券研究所 南网统一电力市场体系解读 2.2 盈利能力催化3电价机制改革不断深入，打开盈利空间  我国持续深入电价机制改革。2021年10月，国家发展改革委印发关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知，明确燃煤发电 市场交易价格浮动范围扩大为上下浮动原则上均不超过20，让燃煤发电市场交易价格“真正”实现了“可升可降”。至此，交易电价市场 化形成机制基本形成，为电价运行开启了双向通道。 24资料来源华西证券研究所整理 电价机制改革持续深入 上海实行两部制电价 包灯照明电价 电力电价 上海首次生产、使用电能 按灯泡数量收取固定费用 1882年 电价政策 1930年-1945年 1979年-1984年 沿海地区出现缺电 1952年-1978年 电力工业实行国家所有 1949年-1951年 电力工业由省级政府负责 1985年-1994年 缺电问题日益突出 1995年-2002年 规范电价政策 2003年-2014年 市场化过渡 2015年-至今 还原电力商品属性 随燃料价格浮动电价 分档递增电价 全国统一目录电价 调整和统一全国电价水平 全国推广两部制电价 实行行业优待电价 照明电价（单一制电价） 大工业（两部制电价） 非工业和普通工业（单一制电价） 农业生产电价（单一制电价） 电解铝等高能耗行业 农业排灌打井 调整电价政策应对缺电 取消电解铝等优待电价 提高东北地区电价 实行峰谷分时和丰枯季节电价 颁布功率因数调整电费办法 集资办电打破一家办电 销售电价政策调整改革 上网电价政策调整改革 销售电价政策调整改革阶梯式收费 厂网分离电价-国发【2002】5号 发电侧竞价上网改革 标杆电价 环保、新能源、蓄水等上网电价 集资办厂实行还本付息电价 实行“燃运加价”政策 出台“二分钱”电力建设基金政策 销售电价政策调整和改革 集资办电基础上规范上网电 价政策 制定电气化铁路用电价格 “两改一同价”政策 经营期电价取代还本付息电价 取消价外加价，制止乱收费乱加价 上网电价-用户与发电企业协商 销售电价上网电价输配电价 生物质电价补贴 开放竞争性环节电力价格 单独核定输配电价 全国统一电力现货交易市场 虚拟电厂 新能源微电网 20.70 23.14 22.17 15.68 11.22 0 5 10 15 20 25 华能国际 华电国际 国电电力 上海电力 桂东电力 2022H1电价同比上涨幅度 0.5 1.1 1.3 2.2 2.3 0.6 0.8 0.9 1.7 2.2 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 中国 美国 法国 英国 德国 居民电价（2021） 工业用电（2021） 电价是决定虚拟电厂盈利能力的核心指标 2.2 盈利能力催化3电价机制改革不断深入，打开盈利空间  受惠于电价浮动放开，22H1发电企业上网电价普涨。  2022年上半年，从上网电价平均涨幅来看，煤电占比高的发电上市公司，受惠于去年10月燃煤上网电价调整政策，从目前电力市场成交情 况来看，普遍按照上浮20顶格价格成交，带动公司平均上网电价的大幅提升。  目前我国电价与国际相比处于低位。根据经济日报，今年以来，欧洲电价不断刷新历史新高，按当前汇率换算，欧洲主要国家的电价高达每 千瓦时4元左右，是我国居民电价的近10倍。随着市场化电价机制改革的不断深入，我们预计我国平均电价将维持上涨趋势。  我们认为，电价是决定虚拟电厂盈利能力的核心指标，峰谷电价差越大，虚拟电厂能为用户带来的价格激励越大。电价机制改革将为虚拟电 厂进一步打开盈利空间。 25资料来源Wind，GlobalPetrolPrices.com，华西证券研究所 部分公司2022H1上网电价涨幅情况 我国电价与国际相比处于低位（单位元/度） 虚拟电厂平抑前负荷曲线 虚拟电厂平抑后负荷曲线 虚拟电厂可对此部分负荷的价 值进行收益分成，则次部分价 值越大，对虚拟电厂越有利 2.3 虚拟电厂规模空间测算  我们从①投资建设和②运营两个方面考虑虚拟电厂的市场空间。  ①投资建设角度  （1）最大负荷根据中电联预测，到2025年，全国全社会用电量为9.5万亿千瓦时，最大负荷为16.3亿千瓦；  （2）可调负荷需求按照到2025年在全国构建最大负荷约5的可调节负荷资源库，则2025年全国可调负荷资源库容量约为8150万千瓦；  （3）投资成本根据虚拟电厂运营管理平台建设方案的调研结果，发电能力为10MW的商业楼宇型虚拟电厂的投资成本约为420万；根 据国家电网测算（2020年），若通过建设虚拟电厂满足其经营区5的峰值负荷需求，建设、运维和激励的资金规模约为400-570亿元，则倒 推得到每kW可调负荷的建设运维资金规模约为800元。  （4）根据我们的估算，到2025年，虚拟电厂的投资建设市场规模将超过300亿元，平均每年投资建设规模达到105200亿元。 26资料来源中电联，国家电网，华西证券研究所预测 2022E 2025E 全社会用电量（万亿kWh） 8.8 9.5 最大负荷（亿kW） 12.6 16.3 可调负荷需求 0.5 5 可调负荷资源库容量（万kW） 632 8150 投资成本（元/kW） 420 800 420 800 虚拟电厂总投资建设规模（亿元） 27 51 342 652 虚拟电厂年均投资规模（亿元） - 105 200 2.3 虚拟电厂规模空间测算  我们从①投资建设和②运营两个方面考虑虚拟电厂的市场空间。  ②运营角度  我们认为虚拟电厂的核心是解决95以上峰值负荷的问题，则核心是计算全社会5最大负荷的价值。  （1）可调负荷规模我们假设到2025年能在全国构建最大负荷约5的可调节负荷资源库，可以解决95以上峰值负荷的调节问题。  （2）虚拟电厂平抑的用电量我们假设到2025年，95以上峰值负荷约为50小时，且到2025年最大负荷为16.3亿千瓦（中电联预测）， 则虚拟电厂可平抑的用电量将超过95*16.3亿*50774.25亿kWh；  （3）虚拟电厂平抑负荷的价值我们预计，到2025年，尖峰负荷的平均电价约为2.5元/kWh（根据各省需求响应补贴政策估算）；  （4）若假设虚拟电厂与可调负荷对其平抑的用电负荷价值按11进行收益分成，则根据我们的估算，预计2025年虚拟电厂的运营市场规模 将达到968亿元。 27资料来源中电联，各省能源局，国家电网，华西证券研究所预测 虚拟电厂运营市场空间测算 2025E 2030E 最大负荷（亿kW） 16.3 18.9 可调负荷需求 5 8 虚拟电厂参与平抑的用电峰值负荷时长（小时） 50 150 虚拟电厂参与平抑的用电量（亿kWh） 774 2608 尖峰负荷的平均电价（元/kWh） 2.5 3.5 虚拟电厂平抑的负荷价值（亿元） 1936 9127 分成比例 50 50 虚拟电厂运营市场规模（亿元） 968 4563  （5）进一步，由于2030年新能源发电量占比将进一步提 升到48（中电联预测），发电端不稳定性进一步提升， 我们预计可调负荷需求升至8，虚拟电厂参与平抑的用 电峰值负荷时长进一步提升。  另外，由于全国统一电力市场的基本建成，市场化电价机 制进一步放开，尖峰负荷的平均电价达到度电3.5元。  则根据我们的估算，预计2030年虚拟电厂的运营市场规 模将超过4500亿元。 03 投资建议与风险提示 28 3.1 投资建议  投资建议信息技术是虚拟电厂的核心技术，电力IT企业核心受益。核心推荐东方电子国能日新朗新科技，受益标的还包括恒实科技、远 光软件、国电南瑞、国网信通、南网科技等。  1）东方电子电力IT小巨人，业务全面对标国电南瑞。虚拟电厂方面，公司的核心竞争力在于【调度】。公司在调度领域国网份额第二，仅 次于南瑞，南网份额与南瑞并驾齐驱；我们看好公司核心调度能力在虚拟电厂场景中的复用。公司已经有多个虚拟电厂的项目实施案例，其中 “粤能投”虚拟电厂管理项目是南网首个基于市场交易规则设计的虚拟电厂，我们判断下一阶段将在南方电网的五省进行复用。  2）国能日新发电功率预测龙头，电力交易市场有望拉动公司第二成长曲线。虚拟电厂方面，公司的核心竞争力在于【预测】。公司自2020 起开展虚拟电厂业务，虚拟电厂亦离不开对分布式光伏等资源的精准预测能力；同时，结合发电功率预测产品及电力交易策略产品，公司能形 成发电侧与负荷侧数据的打通与良性互动，为相关业务运营主体提升经济效益等。  3）朗新科技用户侧能源数字化领先龙头能源互联网唯一平台企业。虚拟电厂方面，公司的核心竞争力在于【聚合】。公司深耕用户侧20 年，运营“生活缴费”、“充电桩” 等场景，并发展电力大数据平台；“聚合充电桩”包括“新耀光伏云”业务让公司成为天然的聚合商。 公司具备相关储备能力，目前正积极考虑和规划虚拟电厂、需求响应等电力辅助服务方面的业务发展。（与华西通信组联合覆盖） 29资料来源Wind，华西证券研究所 重点公司盈利预测与估值 股票 代码 股票 名称 收盘价 （元） 投资 评级 EPS元 P/E 2021A 2022E 2023E 2024E 2021A 2022E 2023E 2024E 000682.SZ 东方电子 8.80 买入 0.26 0.34 0.47 0.60 34 26 19 15 301162.SZ 国能日新 102.88 买入 1.11 1.12 1.58 2.27 93 65 47 36 300682.SZ 朗新科技 30.05 买入 0.81 1.10 1.47 1.94 37 27 20 15 注PE根据8月23日收盘价计算。