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在可持续发展浪潮中，能源转型成为全球寻求低碳发展的共识。中国正积极推进实现“双碳”目标，加速构建新型电力系统。面对新能源的间歇性、随机性、波动性，大规模风光基地可使用特高压输电通道促进消纳，并结合大型火电作为调节资源予以应对；对于区域范畴，虚拟电厂以其天然的资源聚合与调节能力，成为电力系统稳定运行的重要支持，通过释放源储荷资源内在的调节潜力，促进新能源有效利用、推动能源结构优化，实现成本、清洁、安全共赢的电力系统可持续发展，为能源体系从化石燃料转向可再生能源保驾护航。本文将根据虚拟电厂产业的发展趋势、最前沿的热点，结合普华永道对当前国内虚拟电厂产业特点的分析，为能源企业寻找制胜之道。
随着新能源的蓬勃发展和用电需求的激增，中国电力系统正处于转型的十字路口。截至2023年底，我国发电装机容量达2.92亿千瓦，其中光伏和风电占比36%，新能源发电量年复合增长率高达23.86%，预计2035年占比将达50%。这一变革对电网调节能力提出新挑战。面对这一挑战，可调节负荷资源的增长提供了新的思路，通过让非连续性生产型工业、第三产业用电及节能降耗、工商业储能、电动交通等可调节负荷主动调节平滑用电曲线，匹配发电曲线，为新型电力系统低成本高效运营提供了可能。
普华永道认为转负荷之“挑战”为调节之“资源”，以虚拟电厂为主体，电力市场价格为信号，引导电力系统从“源随荷动”向“源荷互动”的新模式转型，是区域内实现新能源的高效消纳和保障电网平稳运行的重要手段。
根据聚合资源类型与业务目的不同，虚拟电厂表现出两类模式。
成熟模式下，虚拟电厂主要通过聚合负荷侧资源，参与需求响应来实现源荷平衡，相较于电源侧增加容量和储能侧增加灵活性调节能力展现出显著的经济性和灵活性优势。
灵活性资源潜力凸显
资料来源：国家电网，普华永道分析
进阶模式下，虚拟电厂的调节能力将从负荷侧扩展至电源侧、储能测。虚拟电厂的“聚合”能力使其能够整合不同种类能源的特性，如将经济性高但稳定性低的风光能源与经济性低但稳定性高的调节型能源（如煤电、气电、小水电、生物质发电）相结合，打造既经济又稳定的能源产品，在电力市场上获得竞争优势。
虚拟电厂组合各类能源提供经济稳定性俱佳的产品
资料来源：国家电网，普华永道分析
在中国，虚拟电厂现阶段以成熟模式为追求目标，主要通过聚合需求侧资源，响应政府的需求响应邀约，实现源荷互动，优化存量资产利用。在持续落实扩大需求响应的效用同时，中国也在探寻从邀约型向市场型阶段迈进，未来随着我国电力市场化的推进，虚拟电厂将能够像实体电厂一样响应市场价格信号，通过整合调度各类资源参与电能量市场和辅助服务市场，保障电力系统的稳定运行。
我国虚拟电厂当前仍在发展早期阶段，面临机制仍在完善、市场化化程度仍在加强、聚合方参与类型单一等问题。普华永道认为，随着电力市场化改革的推进，虚拟电厂调节容量的提高，虚拟电厂的商业潜力将逐步显现，吸引用户参与，激励多元玩家进入，并进一步推动虚拟电厂行业规模化发展，向电力系统输送低成本高质量的调节能力。
虚拟电厂行业趋势
趋势一：乘电改东风，虚拟电厂迎来市场化
随着电力市场化改革的不断深化，市场交易电量的占比持续提升，交易类型日益多样化。新能源发电比例的稳步增长，特别是风电和光伏的快速发展，正在激发辅助服务市场和日内现货市场的活力，增强市场价格的弹性，为虚拟电厂（VPP）的盈利模式提供了更广阔的空间。
从2017年到2023年，市场交易电量占比持续增长。2023年，全国电力市场交易电量达到5.7万亿千瓦时，同比增长7.9%，占全社会用电量的61.4%，其中，中长期交易电量占市场化电量比重超90%，其他现货市场、辅助服务市场、容量市场和储能市场等虽然仍处于起步阶段，但发展迅速。
全国市场交易电量占比持续增加
资料来源：国家能源局、普华永道分析
虚拟电厂的发展与电力改革呈伴随态势，随着电力改革的持续深化，电力交易市场化水平提高，虚拟电厂将加速迈入市场化阶段。在从邀约阶段迈入市场性阶段，辅助市场与电能量市场将逐渐成为虚拟电厂主要盈利点，根据市场特性，聚合优质资源，选取优势地区是当前阶段的布局重点。
各类虚拟电厂优势资源、优势市场特征
资料来源：国家电网，普华永道分析
一般而言，虚拟电厂的盈利潜力受到多种市场特征的影响，包括分布式资源的丰富程度、峰谷价差、电能量市场的活跃度、价格信号的明显性以及辅助市场的活跃度和品类的丰富性。分布式风光能源丰富意味着可聚合资源多、调节需求大，奠定了市场的素材与需求基础。电力市场水平高意味盈利性水平。所以对于灵活性资源丰富、电力市场进度较快的省份，可优先考虑虚拟电厂布局。
普华永道认为，随着电力市场化改革的不断深入，虚拟电厂作为电力市场的重要组成部分，将在未来电力市场中扮演更加关键的角色。这一进程中，根据市场特性，聚合优质资源，选取优势地区是当前阶段的布局重点
趋势二：多元玩家入局，技术主导产业未来
虚拟电厂产业涉及从上游的灵活性资源到中游的运营平台，再到下游的电力需求主体，是一个复杂而精细的系统。这一系统的核心在于利用先进的信息通信技术和软件系统，实现对分布式发电、储能系统、可控负荷、电动汽车等分布式能源资源的聚合和协调优化，以参与电力市场和电网运行，提供管理和辅助服务。
虚拟电厂产业链
作为未来电力系统调节能力的重要组成之一，其未来市场化下的盈利潜力依然会吸引多元企业布局。未来的参与方将不仅仅是传统手握资源的能源集团，多元主体可凭借渠道资源、数据资源与技术优势参与虚拟电厂运营，寻找规模化的机会。
技术优势强化虚拟电厂盈利能力打造自我强化循环
普华永道认为，虚拟电厂作为资源的调度方，聚合资源的规模很大程度决定其收入水平和发展空间，但技术能力与资源能力同等重要，决定了虚拟电厂的盈利能力，并进一步帮助虚拟电厂吸引高质量可聚合资源，打造自我强化循环。对于具有资源优势亟待布局技术能力打造虚拟电厂产业优势的传统能源企业，可以通过合作、服务采购、并购方式取得技术优势以提高市场竞争力。
趋势三：化挑战为机遇，车网互联打造优质聚合资源
随着新能源汽车的快速发展，预计到2030年，其保有量将突破1亿辆，渗透率将达到64%。这些车辆作为典型的负荷性资源，未来将发挥巨大的功效。通过虚拟电厂的聚合调控，新能源汽车可从波动性负荷转变为响应电网需求的灵活性资源。
资料来源：国家自然科学基金，国网能源研究院、普华永道分析
山东电网的实践已经证明了这一点。2023年1月，山东电网通过聚合电动汽车充换电站，参与需求侧响应进行填谷，促进了新能源的消纳，展现了新能源车作为优质聚合资源的价值。
随着我国电气化进程的加速，用电需求的激增无疑给电网带来了前所未有的挑战。然而我们也应看到可调节性资源的增长势头同样强劲。通过精准识别并有效管理这些可调节资源，虚拟电厂将能将挑战转化为机遇，打造优质聚合资源，推动电力行业的可持续发展。
普华永道服务
对于能源企业来说，面对不断变化的市场和技术环境，把握窗口期、抓住转型特征、实现自身能源转型并打造未来增长的二次曲线，这一进程仍将充满挑战。
普华永道依托全能源价值链的丰富经验与市场洞察，总结出能源企业在转型过程中的三大战略要务：业务增长、精益运营和多元协同。只有在这些方面做足功夫，企业才能够应对不断变化的市场环境，保持竞争优势，实现可持续发展。在这一进程中，普华永道结合自身服务经验与经典国内外案例，愿意成为能源企业可持续转型的最佳陪跑伙伴，为企业提供从战略规划到落地实施端到端的转型服务。
本次报告系能源转型系列的虚拟电厂篇，系列包括光伏、风电、储能、虚拟电厂、充电桩。氢能等细分领域的洞见报告，为企业转型提供更多的策略指导和实践方案。期待与您一起，见证并推动能源行业的可持续发展。
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