新型电力系统深度报告

　　3、电力需求侧响应的市场空间及商业模式

　　3.1、电力需求侧响应市场空间广阔

　　根据《电力需求侧管理办法》(征求意见稿)中的有关要求，到2025年各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%，其中年度最大用电负荷峰谷差率超过40%的省份达到5%或以上(峰谷差率为统计时间内峰谷差与最高负荷的比值)，负荷监测能力达到经营区域内最大用电负荷的70%以上，负荷控制能力达到经营区域内最大用电负荷的10%以上;到2030年，形成规模化的实时需求响应能力，结合辅助服务市场、电能量市场交易可实现电网区域内可调节资源共享互济。电网企业依托新型电力负荷管理系统开展负荷精准调控，各地负荷监测能力应逐步达到本地区最大用电负荷的70%以上，负荷控制能力应逐步达到本地区最大用电负荷的10%以上。各地10kV(6kV)及以上高压电力用户应全部纳入负荷管理范围。

　　(1)电力需求侧响应发展的三个阶段分别为邀约型、交易型和自治型。目前我国还处在邀约型的第一阶段，由政府机构组织发出邀约信号，组织资源完成需求响应。第二阶段为交易型，是在电力现货市场和辅助服务市场建成后，通过电力交易引导市场主体加入电力市场以获得收益。第三阶段发展为自治型，能够实现灵活调度电力资源、通过信息强化市场主体参与力度。

　　(2)数字化、智能化技术助力新型电力系统发展。数字信息技术是新型电力系统的重要驱动。为适应新能源在源网荷储多环节的接入、交互和调度，“云大物移智链边”等数字技术将在新型电力系统中广泛应用。负荷侧方面，通过微电网、虚拟电厂、综合能源管理服务(智慧楼宇、智慧园区、智慧家庭、车联网等)等技术加持，用户将积极参与需求侧响应，从而提升电力系统灵活性，最终实现“源网荷储”的协同运行、灵活互动。电源侧方面，未来将建设更多的风光发电基地和分布式电源设备，数字化技术可以为供给侧的灵活调度提供有力的技术支持。电网侧方面，推动分布式智能电网广泛应用，促进分布式新能源并网消纳，利用电网智能巡线、智能变电站、边缘智能等数字化技术，保障电网的高效运转和安全运行。

　　(3)电力需求侧响应和综合能源服务的市场空间测算。微电网/区域性综合能源服务是虚拟电厂的“下沉市场”，短期服务于电网调度，长期形成大小网兼顾的配合模式。电力需求侧响应市场空间：主要包括电网数字化和电力需求侧响应各级架构，核心为电改进度(峰谷价差倒逼电改政策，完善商业模式是盈利的前提);各级架构的软件(功率预测、调度、交易、负控软件等)。23-25年我国县级负荷管理平台资产存量市场空间分别为6/30/60亿元，县级负荷管理平台渗透率将于2025年达到100%。2024/2025/2030年我国虚拟电厂平台资产存量市场空间分别为113/204/320亿元。2024/2025/2030年我国聚合商、虚拟电厂邀约型市场运营空间分别为66/238/504亿元。2024/2025/2030年我国聚合商、虚拟电厂市场型市场运营空间分别为59/219/526亿元。

　　综合能源服务市场空间：根据清大科越招股说明书(申报稿)中援引自中国电力企业联合会《综合能源服务发展情况研究》中的有关数据，预计2020-2025年，我国包括能源互联网在内的综合能源服务产业市场潜力规模将由0.5万亿元增长到0.8~1.2万亿元;2035年步入成熟期，市场潜力规模约在1.3~1.8万亿元。

　　(4)国内虚拟电厂项目情况

　　目前，国内的虚拟电厂仍处于邀约型(需求响应为主)的试点和探索阶段。虚拟电厂把分布式能源、储能、可调负荷等分散在电网的各类可调资源相聚合，进行协同优化运行控制和市场交易，实现电源侧的多能互补与负荷侧的灵活互动，搭建与电力系统与可调资源之间的桥梁。

　　3.2、海外虚拟电厂模式与公司梳理

　　3.2.1、电力市场化打开全球虚拟电厂市场空间

　　电力市场化为虚拟电厂厚植创新发展土壤。为保证电力市场供需平衡，峰谷分时电价机制(Time-of-usetariffs)和电力交易通过市场手段鼓励用户调整用电量，释放需求侧灵活性，实现削峰填谷，有助于提高可再生能源的渗透率。

　　(1)美国电价形成机制

　　以较早电力市场化的加州为例，非居民用户强制实行峰谷分时电价，售电公司根据用户分类、最大需电量等标准，提前划分出百余种电价资费标准，电费与分时电价、冬夏时令等因素有关，不按照批发市场调整每日电价。居民可自愿选择实行分时电价，电价在一年内会进行多次调整。由加州非营利性的独立系统运营商(CAISO)负责监管电力系统、输电线路和电力市场的运行。

　　(2)德国电价形成机制

　　2022年，德国可再生能源发电量再创新高，占总用电量的46.3%。德国政府要求可再生能源电厂参与市场交易，因为中型电厂单独参与电力市场交易的边际成本较高，虚拟电厂可以通过整合电力资源为其提供服务。德国实行分时电价，终端用户可以自由选择售电公司。形成日前、日内电力现货市场(在欧洲电力现货交易所EPEXSPOT交易)、电力期货市场(在欧洲能源交易所EEX交易)与多级调频辅助服务市场的电力市场结构。日间电力市场允许接近实时的电力交易。允许供过于求、可再生能源发电过剩等原因导致的负电价。平衡基团是电量平衡的核心机制。平衡基团中，必须通过买入或卖出电量达到平衡，该机制使电量像证券一样可以交易，同时预测服务公司对可再生能源发电量提前预测。完善的平衡基团机制、精准预测和弹性负荷，为德国虚拟电厂的高水平发展奠定了重要基础。

　　3.2.2、NextKraftwerke:欧洲最大的虚拟电厂与可再生能源电力交易商之一

　　德国私营公司NextKraftwerke(NEXT)成立于2009年，是欧洲最大的虚拟电厂之一，也是欧洲最大的可再生能源电力交易商之一。截止2022年Q4，公司已拥有15346个聚合单元，聚合装机容量达12.29GW，占德国2022年净发电装机容量的5.39%，2019年参与电力交易规模为15.1Twh。主营业务为能源现货市场交易、电力销售、用户结算、虚拟电厂相关业务等。NEXT公司主要通过以下三种方式获利：

　　NEXT公司的主要产品及服务包括：

　　(1)电力交易

　　交易品种主要包括EPEX现货、EXAA以及其他欧洲电力交易品种。交易方式则涵盖日内交易、日前交易、短期交易平台、平衡服务、期货平台和场外交易。NEXT提供实时数据和预测服务，有利于参与者及时了解市场信息并做出相应决策。NEXTRA是公司开发的一款电力交易和投资组合管理软件，为发电厂、聚合商和消费者用户提供数据分析、数据预测、市场参与、能源管理等功能。数据分析功能可以对用户上传的发电、购电、电力消费和电力计量数据进行实时分析;数据预测功能可以预测和量化投资组合中的不平衡数据，帮助消费者做出更好的商业决策;市场参与功能可以帮助消费者参与电力市场交易，从而获得更好的价格和更高的收益;能源管理帮助聚合商和发电厂更好地通过软件平台管理资产。

　　(2)电力调度

　　市场价格变化巨大(日前交易市场电力价格每天变化24次，EPEX现货市场电力价格每天变化96次)，期间价格差异可能超过50欧元/kWh。供电参与者可以通过在电价高峰时发电，电价低谷时让资产休息，创造灵活性收入;需电参与者则可以在电价低谷时使用电力，电价高峰时减少用电，以降低能源成本。NEXT公司的专业分析员将为参与者提供高质量的时间表，其中包括短期电力交易所价格信息，使得参与者可以通过上述方式获益。

　　(3)平衡电网

　　通过虚拟电厂聚合风电场、太阳能电厂、沼气发电厂、水电厂等可调资源，形成规模优势，帮助稳定和平衡其公司分布地区的电网，从而为电力供给者创造收入。

　　虚拟电厂将具有较短反应时间的小型发电资源进行聚合，可以提供更长的时间尺度和更高的灵活性。NEXT为7个欧洲输电系统运营商区域提供电网辅助服务。2016-2019年，公司营业收入大幅增加，从2016年的2.83亿欧元增长至2019年的7.35亿欧元，2019年营收同比增长46.85%。受新冠疫情影响，2020年营收有所下降。随着疫情影响减弱，2021年营收回升，同比增长3.87%。NEXT公司聚合装机容量逐年攀升，2022年聚合容量首次超过1万兆瓦。公司聚合装机容量自2009年成立以来，总体增势迅猛，可以反映虚拟电厂服务的市场需求较大。2019年，NEXT公司成为德国最大的光伏电站聚合商;2021年被壳牌公司收购，壳牌的目标是帮助NEXT公司自2030年起每年销售560Twh电力。