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

AI助力新型电力系统建设，虚拟电厂前景广阔

智慧能源系列专题报告（四）

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AI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AI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。

□虚拟电厂是AI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。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。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。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：虚拟市场试点项目建设不及预期；全国统一电力市场体系、市场化电价机制建设不及预期预期等。

行业规模

占比%

行业指数

%	1m	6m	12m
绝对表现	-1.0	1.8	14.6
相对表现	2.2	-1.9	15.7

资料来源：公司数据、招商证券

正文目录

一、虚拟电厂是AI在新型电力系统建设中的极佳落地场景，
1、电力系统转型，AI+虚拟电厂是极佳落地场景， 4
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.. ...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
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.
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.. ...18

一、虚拟电厂是AI在新型电力系统建设中的极佳落地场景

1、电力系统转型，AI+虚拟电厂是极佳落地场景

AI在新型电力系统建设中应用场景广泛。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1：AI在电力系统中的应用方向

应用方向	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

虚拟电厂是AI在新型电力系统中的极佳落地场景。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。

图1：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。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NextKraftwerke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2：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。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2：虚拟电厂分类

分类	特点	代表项目	市场参与机制
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
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：NextKraftwerke、国网冀北电力、政府新闻网站、招商证券

二、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

装机容量高速增长，尖峰负荷供应不足。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3：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3：近年来各省市限电政策

限电省市限电措施

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

资料来源：新闻资料、招商证券

“双碳”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%。

图4：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5：2014年以来我国年均弃风弃光率

资料来源：wind、招商证券

图6：2022年1月份以来我国每月弃风弃光率

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。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7：风光发电出力曲线

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，政策重视程度高、市场规模大

需求侧响应是实现削峰填谷的重要手段。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5-10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4：各省市需求侧响应政策梳理

时间	省份	政策文件	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：2元/kWh 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：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=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=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：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：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：3500元/MWh 虚拟电厂可响应容量下限0.3MW；可中断负荷：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	申报响应负荷最小单位为1kW；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：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。响应补偿：约时削峰响应:8元/kW·次实时削峰响应：12元/kW·次
2022. 01. 19	安徽	《安徽省电力需求响应实施方案（试行）》	填谷响应：3元/kW-次容量补偿：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：固定5元/kW；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<4h，最高25元/kW
2021. 06.08	浙江	关于开展 2021年度电力需求响应工作的通知	日前削峰：电量补贴：4元/kWh封顶；小时级：电量补贴：固定 4元/kWh；容量补贴：旺季0.25元/kW·月；分钟级：电量补贴：固定4元/kWh；容量补贴：旺季1元/kW·月；秒级：电量补贴：固定4元/kWh；容量补贴：旺季0.1元/kW·月填谷：容量补贴：5元／（kW·日）
2021.05.21	陕西	2021 年陕西省电力需求响应工作方案	削峰经济型非居民：调控时间≤2h，10元/kW-次,调控时间>2h， 15元/kW·次削峰经济型居民：调控时间<2h，5元/kW·次，调控时间>2h，8 元/kW·次削峰紧急型非居民：调控时间<1h，25元/kW·次，调控时间>1h， 35元/kW·次

2018.6.15江苏江苏省电力需求响应实施细则 (修订版)

削峰：调控时间<1h，10元/kW，1h<调控时间<2h，12元/kW，调控时间>2h，15元/kW

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。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8：我国需求侧响应规模预测（万千瓦）

资料来源：中国电力报、国家电网、招商证券

图9：2025年需求响应预计规模构成（万千瓦）

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300+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5：2025年和2023年需求侧响应市场规模测算

	2025年	2030年
需求响应容量 (万千瓦) 响应时间 (小时) 削峰容量 (万千瓦)	7000	8849
需求响应容量 (万千瓦) 响应时间 (小时) 削峰容量 (万千瓦)	4429	2 5599 60
削峰价格 (元/千瓦) 削峰市场规模 (亿元)		12
填谷容量	318.9 2571	403. 2
填谷价格 (元/千瓦）		3250
填谷响应次数 (次/年)		6.5
填谷市场规模 (亿元/年)		30
合计	50.1 369	63.4 466.5

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。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。

图10：分布式光伏发电并网容量及增长率（兆瓦）

资料来源：wind、国家发改委、招商证券

图11：我国电动汽车保有量（万辆）

资料来源：wind、汽车工业协会、招商证券

图12：我国电化学储能规模（兆瓦）

资料来源：wind、中商产业研究院、招商证券

图13：2022年电化学储能应用场景结构

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14：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

4、AI+虚拟电厂是实现需求侧响应的智能化升级手段

AI+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。

虚拟电厂削峰填谷成本优势明显。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15：虚拟电厂的关键技术

资料来源：《2022年中国虚拟电厂行业洞察报告》、招商证券

图16：满足5%的峰值负荷投资对比（亿元）

资料来源：国家电网、招商证券

政策端不断助力虚拟电厂建设。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6：各省市虚拟电厂政策梳理

时间	部门	政策名称	内容
2022.08.18	科技部等	案》	《科技支撑碳达峰中和实施方建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数” 综合虚拟电厂
2021.11.03	北京市政府	《北京市“十四五”时期国际科开展百兆瓦级虚拟电厂研发和应用技创新中心建设规划》
2022.08.11	上海市发改委	《上海市能源电力领域碳达峰发挥智慧减碳虚拟电厂项目示范作用实施方案》
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	划（2021-2025年）》	《重庆市能源发展“十四五”规支持虚拟电厂等新型需求侧管理模式发展
2022.04.13	广东省政府	划》	《广东省能源发展“十四五”规探索能源需求侧管理、主动需求响应、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	年山东省电力现货市场结算试运行工作有关事项的通知》	《关于进一步做好2022年下半鼓励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” 境三年行动计划（2021年-2023 年）》	积极服务保障各类虚拟电厂、储能等先进技术应服务水平持续优化用电营商环用；建设虚拟电厂、源网荷储示范项目
2022.02.02	河南省政府	和碳达峰碳中和规划》	《河南省"十四五"现代能源体系布局建设一批能源云平台、智能电站、虚拟电厂、分布式能源站、储能示范项目
2022.04.20	湖北省政府	划》	《湖北省能源发展“十四五”规探索推广V2G、商业储能、虚拟电厂、“光伏+” 等新型商业模式
2022.10.08	湖南省工信厅	侧管理第五批参考产品（技术）品（技术）和第七批示范企业（园区）的通知》	《关于征集工业领域电力需求虚拟电厂列入工业领域电力需求侧管理参考产
	2022.01.18安徽省发改委	《安徽省电力需求响应实施方广泛发动各类市场主体参与需求响应案（试行）》
2022.04.10	河北省发改委	展规划》	《河北省“十四五”新型储能发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”
2022.06.23	山西省能源局	施方案》	《虚拟电厂建设与运营管理实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	发展规划》	《内蒙古自治区“十四五”能源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，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、虚拟电厂等资源参与市场化交易
2022.09.05	宁夏区政府	四五”规划》	《宁夏回族自治区能源发展“十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试点建设虚拟电厂平台集群行动计划》
2022.03.11	成都市发改委	域市级预算内基本建设投资项目》	《2022年生态文明建设储能领探索智慧能源、虚拟电厂等多种商业模式
2017.01.22	南京市政府	施意见》	《南京市促进智能电网发展实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、虚拟电厂是聚合各类可调节资源的可靠市场化途径

虚拟电厂聚合各类可调节资源成功商业化。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类可调资源，分布包括张家口地区、廊坊地区和秦皇岛地区，容量达358MW。通过聚合各类需求侧资源参与调峰市场，在负荷不足时段提升用电量，同时为用户带来收益，实现了用户、电网和发电厂商三赢局面。

图17：冀北虚拟电厂可调节负荷

资料来源：国网冀北电力公司、招商证券

虚拟电厂参与调峰市场经济效益良好。冀北虚拟电厂2020年11月至2021年4月试运行期间，已在线连续提供调峰服务超过3200小时，累计增发新能源电量3412万千瓦时，虚拟电厂运营商和用户收益624.2万元，平均收益0.18元/千瓦时。

·我们测算了2023年虚拟电厂新能源消纳业务的市场规模，根据2022年风光发电量和装机增速，得到2023年预计发电量分别为6867亿和5033亿千瓦时，假设弃风率3%，弃光率2%，根据冀北虚拟电厂的新能源消纳度电收益0.18元，得到2023年市场规模约为68亿元。随着我国能源转型，新能源装机占比继续提升，未来这一市场规模将继续扩大。

表7：2023年虚拟电厂新能源消纳市场规模测算

风电	光伏
	风电光伏
2022年发电量 (亿千瓦时)	6867 5033
装机增速	17.7% 24.8%
2023年发电量预测 (亿千瓦时)	8080 6281
弃风/光率	3% 2%
弃风/光电量 (亿千瓦时)	249.9 128.2
度电盈利 (元/千瓦时)	0.18
市场份额 (亿元)	45.0 23.1
合计	68.1

资料来源：Wind、国家统计局、全国新能源消纳监测预警中心、招商证券

虚拟电厂聚合分布式光伏资源潜力巨大。国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展实施方案的通知》提出，到2025 年公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到50%，我国分布式光源将进入快速发展时期。2020年我国建筑总面积达700亿平方米，南墙和屋顶面积为300亿平方米，仅利用10%的面积安装光伏，按照光伏每平方米发电功率100W计，装机或可达到3亿千瓦，年发电量约3800 亿千瓦时，上网电价取1.1元/千瓦时，则市场规模可达4200亿元，虚拟电厂在聚合分布式光伏能源方面市场潜力巨大。

表8：分布式光伏市场规模测算

	分布式光伏
南墙屋顶面积（亿平方米）	300
光伏安装占比	10%
光伏面积（亿平方米）	30
发电功率（千瓦/平方米）	0.1
装机容量（亿千瓦）	3
年利用小时数	1281
光伏年发电量（亿千瓦时）	3843
上网电价（元/千瓦时）	1.1
市场规模（亿元）	4227.3

资料来源：《中国能源网》、招商证券

三、对标欧美成熟行业现状，我国虚拟电厂发展前景广阔

1、各国虚拟电厂发展目标差异化明显

欧洲以发电资源聚合为主要目标。欧洲虚拟电厂一方面通过帮传统电厂降成本获得服务费分成，另一方面直接参与电力交易和辅助服务获得分成。以德国Next Kraftwerke 为例，截止2022年已聚合15346个分布式能源单元，包括光伏、电池储能、电转气、电动汽车、参与需求侧响应的工业负荷等，发电装机容量达12300MW，2019年交易电量15.1TWh，2020 年营业收入约41亿人民币。

图28:NextKraftwerke装机规模及发展历程

资料来源：Next Kraftwerke官网、招商证券

美国虚拟电厂主要针对需求侧响应建立。通过控制电力价格、电力政策的动态变化来引导电力用户暂时改变其固有习惯用电模式，从而降低用电负荷或获取用户手中的储能来保证电网系统稳定性。代表是特斯拉公司的 PoWerWall 家用储能设备，该设备可在电价低谷或白天利用太阳能面板充电，在电网负荷过高时向电网输电，特斯拉通过奖励引导用户参加这一模式。在加利福尼亚，用户每向电网输送1度电，可以获得2美元（约合13.8元人民币）奖励。截至2022年8月，已经有2500名PowerWall用户加入，可以提供最高16.5兆瓦电力。

图19：PowerWall屋顶太阳能系统充电示意图

资料来源：特斯拉、招商证券

图20：PowerWall屋顶太阳能系统放电示意图

资料来源：特斯拉、招商证券

我国商业示范虚拟电厂以提供调峰服务为主。冀北虚拟电厂是我国首个虚拟电厂商业示范项目，通过聚合多个地区大量分布式可调节负荷，参与华北调峰辅助服务市场。按照《华北电力调峰辅助服务市场运营规则》规定，额定容量的50%-70%每档报价范围为0-300元/MW·h,40%-50%档位报价上限为400元/MW·h,40%以下各档位报价上限为500元/MW·h，调峰服务费用由相应火电企业、新能源企业进行分摊。冀北虚拟电厂试运行期间经济效益良好，为用户和运营商创造了可观收益。

图21：冀北虚拟电厂架构

资料来源：国网冀北电力公司、招商证券

2、顶层设计不断完善，运营基础不断夯实

我国虚拟电厂处于试点运行阶段。在政策引导下，各省市纷纷开展虚拟电厂试点项目，已建成的虚拟电厂最低容量在10 万千瓦级别，最高容量可达100万千瓦，每天可消纳几十万千瓦时新能源电量。类型主要为需求侧资源型和混合资源型，市场机制处于邀约型向市场型探索阶段，市场化程度不高。对比国外虚拟电厂，其商业化模式成熟主要得益于电力市场机制和市场化电价交易机制完善，未来我国虚拟电厂发展也将依赖于此。

表9：我国虚拟电厂典型试点运行项目

项目名称	时间	建设单位	规模
河北省虚拟电厂	2019.12	国网冀北电力	实时接入可调节工商业、储能、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。
浙江平湖县域虚拟电厂	2021. 06	国网平湖供电公司	可实现该市全域调峰2万至3万千瓦。以建设100 万千瓦虚拟电厂资源池计算，预计每年可节约3亿元电网新建投资成本，提高清洁能源消纳空间9600 万度电量，可减少碳排放约7.6万吨。
浙江丽水绿色能源虚拟电厂	2021.03	国网丽水供电公司	丽水绿色能源虚拟电厂由全市境内800 多座水电站组成，利用光纤、北斗通信等新技术，将全域水电发电信息聚合，进行智慧调度。
湖北武汉虚拟电厂	2021.06	国网武汉供电公司	可在武汉市东西湖、黄陂、汉口后湖、百步亭、徐东、南湖、东湖高新等区域局部降低监控负荷70万千瓦，折合电网基建投资12.8 亿，减少碳排放300 万吨。
上海虚拟电厂	2021.05	国网上海电力	已建成100万千瓦的虚拟电厂，两天内累计调节电网负荷56.2万千瓦，消纳清洁能源电量123.6万千瓦时，减少碳排放量约336吨。
安徽合肥虚拟电厂	2021.01	国网合肥供电公司	接入光伏电站达120 兆瓦，相当于新增一座可为18万户居民用户供电的电厂。预计三年内总容量占比将达到夏季降温负荷 400 万千瓦的近两成，相当于少建设一座80 万千瓦传统电厂。
华北国网综能虚拟电厂	2020.12	国网综合能源服务集团有限公司	累计对接筛查负荷20余万千瓦，成功接入可调负荷10万千瓦。按照当前接入水平计算，该虚拟电厂每天可创造23万千瓦时的新能源电量消纳空间。
广州市虚拟电厂	2021.09	广州供电局	已注册各类用户30家，完成签约15家，邀约响应约250 兆瓦，实时响应能力约15兆瓦。

资料来源：能源电力说公众号、招商证券

顶层设计不断完善。2022年1月18日《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》出台，规划到2025年，全国统一电力市场体系初步建成，虚拟电厂有望参照国外成熟商业模式从中受益，迈向市场化；2022年11月国网冀北电力两项国际标准获IEC批准通过，此标准是虚拟电厂领域全球首套国际标准，标志着我国在虚拟电厂领域实现了从追赶到领先的重大突破；2022年6月山西省出台《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，给出虚拟电厂参与不同电力交易市场规范；2022年8月深圳建立虚拟电厂管理中心，推动虚拟电厂建设管理更加规范化。

图 22：虚拟电厂参与电力市场交易管理规范

资料来源：《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》、招商证券

《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》：到2025年，全国统一电力市场体系初步建成，电力中长期、现货、辅助服务市场一体化设计、联合运营，跨省跨区资源市场化配置和绿色电力交易规模显著提高，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，全国统一电力市场体系基本建成，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。

运营基础不断夯实。冀北虚拟电厂在试运行期间参与华北（京津唐）调峰辅助服务市场，平均度电收益0.18元，国电投深圳能源发展有限公司虚拟电厂平台在参与电力现货市场功能试验中，平均度电收益0.274元，表明虚拟电厂参与电力辅助服务和现货市场取得商业化成功，盈利模式得到论证，虚拟电厂运营基础不断夯实。

AI赋能，前景可期。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，市场机制和市场化电价交易机制完善，叠加 AI 赋能增强虚拟电厂的数据整合处理能力、统一协调控制能力，提升计算准确性和响应速度，对标国外虚拟电厂行业现状，我国虚拟电厂发展前景十分可期。

3、虚拟电厂产业链现状

虚拟电厂产业链结构由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成。上游基础资源主要包括可调负荷、分布式电源和储能设备。可调负荷的重点应用领域主要包括工业、建筑和居民等。分布式电源指用户现场及附近配置较小的发电机组，包括小型燃机、小型光伏和小型风电、水电、生物质、燃料电池等一种或几种组合。储能设备可分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能；中游资源聚合商主要依靠互联网、大数据和AI等，特别是AI赋能虚拟电厂快速整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，提供最优化解决方案，增强虚拟电厂的统一协调控制能力，是虚拟电厂产业链的关键环节；产业链下游为电力需求方，由电网公司、售电公司和大用户构成。电网公司作为电网运营商，是电力市场的重要买方。售电公司包括独立售电公司、拥有配网运营权的售电公司和电网领域的售电公司。大用户主要指B端可直接参与电力批发市场交易的工商业电力大用户。

图23：我国虚拟电厂产业链图谱

资料来源：《2022年中国虚拟电厂行业洞察报告》、招商证券

虚拟电厂行业参与者众多。目前布局虚拟电厂业务的上市公司主要有东方电子、远光软件、国电南瑞、国网信通、恒实科技、天楹股份等。其中东方电子虚拟电厂项目已经在南网范围内重点推进，远光软件参与建设了虚拟电厂运营管理平台，国电南瑞已承建山西、浙江、江苏、福建等省的虚拟电厂示范项目，恒实科技建设了国网冀北虚拟电厂、国网湖南省电力有限公司智慧能源综合服务平台、东北电网调峰辅助服务等项目，并以能源聚合商身份开展冀北、湖南等地虚拟电厂业务。

表10：虚拟电厂行业部分上市公司

企业名称	主要布局
东方电子	在调度方面，公司已经具有成型的技术和市场基础，业务多年保持稳定增长。虚拟电厂项目已经在南网范围内重点推进，未来会在虚拟电厂的市场上占据一定份额。
远光软件	公司在已有的电力交易平台基础上，综合运用远光物联网、大数据和人工智能等技术基础，建设了虚拟电厂运营管理平台，能够实现分布式发电、储能、充电桩、工商业用户等分散资源的在线聚合和统一管理；在此基础上平台能够提供精准的负荷预测、市场价格预测以及交易申报策略智能决策等，支持虚拟电厂参与电力市场的需求侧响应、辅助服务和电力现货交易，支撑多种收益模式。
国电南瑞	公司在虚拟电厂关键技术和市场机制等方面已开展多年研究，可提供完整的虚拟电厂解决方案，拥有虚拟电厂平台、虚拟机组、调控终端等系列化成熟产品和不同类型虚拟电厂项目的建设经验，目前已承建山西、浙江、江苏、福建等省的虚拟电厂示范项目。
国网信通	公司虚拟电厂业务主要通过虚拟电厂系统优化调控，协调电网供需平衡，实现多种分布式电源、多元负荷资源的综合管理和优化配置，保证电网的平稳运行，提升可再生能源利用效率。目前公司在天津、上海等开展试点，并研究多类型用户需求响应潜力评估技术、虚拟电厂系统协调控制技术、用户负荷预测等前沿技术。
恒实科技	公司即是虚拟电厂技术方案提供商又是能源聚合商，在行业有负荷调控潜力辨识与评估技术、源网荷储优化调控技术和基于VPP的综合能源运营三大核心技术，形成自主知识产权的系列产品。参与建设了国网冀北虚拟电厂、国网湖南省电力有限公司智慧能源综合服务平台、东北电网调峰辅助服务等项目，并以能源聚合商身份开展冀北、湖南等地虚拟电厂业务。在此基础上，已积极筹划布局其他省份的虚拟电厂业务。
天楹股份	发展风电、光伏、储能等新能源产业，落地能源大数据等新业态，形成以区域性能源数据集中管理平台为核心的区域零碳能源互联网中心和智能网联中心，构筑未来城市虚拟电厂。

资料来源：公司公告、招商证券

相关上市公司营业收入整体上涨，毛利率较为稳定。营业收入方面，国网信通由于涉及资产重组（原为岷江水电，2019年与国网信产集团资产重组），在2019年营业收入大幅增加，2020年有所下滑后又保持增长，恒实科技2021年营业收入有所下滑，2022年开始增长，东方电子和远光软件则保持了连年的稳定增长。毛利率方面，远光软件由于软件行业研发费用占比较高且不计入营业成本的特点，毛利率较高，保持在60%左右，近年略有下滑，其他公司则相对稳定，国网信通保持在18%左右，恒实科技保持在25%左右，国电南瑞保持在27%左右，东方电子保持在32%左右。

图24：虚拟电厂部分相关上市公司营业收入（亿元）

资料来源：wind、招商证券

图 25：虚拟电厂部分相关上市公司毛利率

资料来源：wind、公司年报、招商证券

四、推荐标的

随着AI在新型电力系统应用场景落地，顶层设计不断完善，运营基础不断夯实，虚拟电厂将在我国新型电力系统建设中发挥重要作用，迎来广阔市场空间，行业相关参与公司将从中收益。目前行业参与者主要可分为三类，一是传统电力及电网设备提供商，如东方电子等；二是IT和技术方案解决提供商，主要依托能源领域系统开发、控制计量、数字化转型等技术方面的积累参与虚拟电厂建设，如恒实科技、远光软件等。三是新能源、新型储能等领域企业也开展虚拟电厂技术研发和布局，如天楹股份、电享科技等。

建议关注国能日新（计算机）、南网科技（计算机）、云涌科技（计算机）、恒实科技（计算机）、国网信通（计算机）；东方电子（电新）、国电南瑞（电新）、金智科技（电新）等。（上述标的分别由计算机组和电新组覆盖）

五、风险提示

1、虚拟市场试点项目建设不及预期：宏观经济、政策规划等因素影响导致虚拟电厂试点项目建设进度不及预期，进而影响参与企业业绩。

2、全国统一电力市场体系、市场化电价交易机制建设不及预期：受顶层设计规划等因素影响，全国统一电力市场体系、市场化电价交易机制建设不及预期，影响虚拟电厂行业盈利模式

分析师承诺

负责本研究报告的每一位证券分析师，在此申明，本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与，未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。

宋盈盈：CFA，清华大学环境工程本硕，北京大学国发院经济学双学士。2018-2020 年，任招商证券环保公用事业行业分析师。2020-2022年任招商证券美妆时尚行业分析师，重点覆盖珠宝、医美、美妆板块，2022年团队新财富排名第四位。2023年起任招商证券环保公用事业行业首席分析师。

评级说明

报告中所涉及的投资评级采用相对评级体系，基于报告发布日后6-12个月内公司股价（或行业指数）相对同期当地市场基准指数的市场表现预期。其中，A股市场以沪深300指数为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普500指数为基准。具体标准如下：

股票评级

强烈推荐：预期公司股价涨幅超越基准指数20%以上

增持：预期公司股价涨幅超越基准指数5-20%之间

中性：预期公司股价变动幅度相对基准指数介于±5%之间

减持：预期公司股价表现弱于基准指数5%以上

行业评级

推荐：行业基本面向好，预期行业指数超越基准指数

中性：行业基本面稳定，预期行业指数跟随基准指数

回避：行业基本面转弱，预期行业指数弱于基准指数

重要声明

本报告由招商证券股份有限公司（以下简称“本公司”）编制。本公司具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告基于合法取得的信息，但本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。本报告所包含的分析基于各种假设，不同假设可能导致分析结果出现重大不同。报告中的内容和意见仅供参考，并不构成对所述证券买卖的出价，在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。除法律或规则规定必须承担的责任外，本公司及其雇员不对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失负任何责任。本公司或关联机构可能会持有报告中所提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，还可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。客户应当考虑到本公司可能存在可能影响本报告客观性的利益冲突。

招商证券-环保及公用事业行业智慧能源系列专题报告(四)：AI助力新型电力系统建设，虚拟电厂前景广阔-230518.pdf