3.1. 虚拟电厂是未来智能电网的核心环节

3.1.1.灵活削峰填谷，有效调度电力资源

在新能源供能占比日益提升的未来，电网的备用将变得更稀缺，电网运行的安全稳定受到严峻挑战；同时终端电化导致供需矛盾转化为峰谷矛盾、波动性矛盾和时间性矛盾。上述矛盾迫使电力行业必须在电源的有序调度优化、通道的时空转化、负荷侧的有序响应上相出对策，虚拟电厂应运而生。

虚拟电厂（Virtual Power Plant, 简称 VPP）是一种将分布式发电、需求侧响应和储能资源统一协调控制，响应电网调度指令的物联网技术。具体而言，虚拟电厂通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能系统、可控复合、电动汽车等DER的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行，对外可等效成一个可控的电源管理系统。这个系统对外既可以作为“正电厂”向系统供电，也可以作为“负电厂”消纳系统的电力，起到灵活的削峰填谷等作用。从某种意义上讲，虚拟发电厂可以看作是一种先进的区域性电能集中管理模式，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。

图10：虚拟电厂运作模式

资料来源：公司公告，安信证券研究中心

虚拟电厂是一种新型电力系统，可对大规模新能源电力进行高效利用。以风能和太阳能为代表的新能源具有显著的间歇性和强随机波动性，以此为一次能源的发电方式不仅会将这些特性继承下来，还会随时空范围的变化产生规律性改变。因此，若将单一形式的多台新能源发电机组规模化地接入大电网，将产生较严重的系统稳定性问题，这将是制约新能源电力大规模开发利用的瓶颈。虚拟发电厂提供的新能源电力与传统能源和储能装置集成的模式，能够在智能协同调控和决策支持下对大电网呈现出稳定的电力输出特性，为新能源电力的安全高效利用开辟了新路径。

3.1.2.政策、产业、行业多因素共振，虚拟电厂恰逢其时

政策端：碳中和碳达峰推动能源消费方式变革。我国“十四五”时期经济社会发展以推动高质量发展为主题，以深化供给侧结构性改革为主线，以改革创新为根本动力，其中对碳中和、碳达峰工作进行了明确规划。2020年经济工作会上指出：“做好碳达峰、碳中和工作；我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和；要抓紧制定2030年前碳排放达峰行动方案，支持有条件的地方率先达峰；要加快调整优化产业结构、能源结构，推动煤炭消费尽早达峰，大力发展新能源，加快建设全国用能权、碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度；要继续打好污染防治攻坚战，实现减污降碳协同效应；要开展大规模国土绿化行动，提升生态系统碳汇能力。”这一重要宣示为我国应对气候变化、绿色低碳发展提供了方向指引、擘画了宏伟蓝图。开启了中国“双碳”形势下倒逼时间的绿色发展的进程。2021年是“十四五”开局之年，以虚拟电厂为首的综合能源服务有望加速发展。

图11：虚拟电厂发展的政策背景

资料来源：公司公告，安信证券研究中心

产业端：虚拟电厂已具备实际商用条件。电力市场改革不断深入，现货市场有序开展。在2019-2020年，公司就积极参与了冀北虚拟电厂试点项目建设，并作为能源聚合商试水冀北虚拟电厂电力交易市场。能源结构调整进入深水区，出现了结构性缺电的矛盾。2020年12月内蒙古、湖南、江西和浙江部分地区启动有序用电，近期全国诸多省市也出现了电力紧张、限产限电的情况，未来由于大量新能源装机带来的能源结构革命还会不时触发有序用电。民生工程用电需求增长迅速。气候的变化带来供热需求激增，传统的“北方供热、南方供冷”的格局正在逐渐被打破，而“碳达峰”的压力促使以燃煤为主的集中供热方式正在快速退出市场，“煤改电”需求增长迅速。

行业端：储能成本不断下降，储能技术日臻完善。储能技术逐渐朝多样化发展，压缩空气储能、储氢技术、固碳制氨技术不断问世；而组件及控制技术日渐成熟，使得成本快速下降，根据公司公告，2020年国产电芯成本下降到700元/kWh，锂电池电网储能投资边际价格接近0.5元（锂电生命周期）；固体蓄热综合投资成本降至100元/m2以下；相变蓄热综合投资也降至80元/ m2以下。这就为虚拟电厂的发展奠定了经济基础，虚拟电厂能带来的利益随着成本的下降不断提升。

3.2. 虚拟电厂资源整合商，发力综合能源蓝海市场

3.2.1.集聚合、投资、运营于一身，位于产业链核心位置

公司在虚拟电厂这一综合能源服务的蓝海市场扮演能源聚合商、能源投资商、能源运营商三个角色。

1）作为能源聚合商：虚拟电厂市场化交易是公司进入综合能源业务领域的敲门砖。参加以虚拟电厂为代表的辅助服务市场，以调峰、调频、碳交易为主要产品，通过购售电交易获取稳定的收入来源。

2）作为能源投资商：综合能源改造是业务的压舱石。重点聚焦调节能力，以环保、储能为主要投资方向，投资兴建多能互补基础设施扩大未来收益空间

3）作为能源运营商：综合能源运营是业务的现金流。通过提高电网调节能力、对用户提升供能效率为目标的多能互补优化进行运营，将单位能源贡献峰值最优作为运营目标来获取持续稳定增长的长期收入。

图12：公司在虚拟电厂市场扮演角色

资料来源：公司公告，安信证券研究中心

公司处于产业链核心位置。以公司为首的能源聚合商，具备了打通电网公司、负荷侧用户、电源供应商之间的数据信息的通道及能源互济能力，并且以新型电商的商业模式和能源交易产品的开发和多能互补生态的建设聚合平台，通过持续的营销聚合形成综合能源的供给能力和调节能力，形成价值的最大化。从整体来看，随着综合能源服务产业链上下游整合的逐步推进，行业整体议价权也在不断提升。

图13：综合能源服务产业链上下游整合提升整体议价权

资料来源：公司公告，安信证券研究中心

3.2.2.冀北虚拟电厂市场化交易具备示范作用

冀北虚拟电厂市场化交易是华北电网现货辅助服务市场的子市场，其通过“1个平台+2张网络+多方应用”模式进行架构：

1个平台：冀北虚拟电厂智能管控平台，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。

2张网络：包括以冀北智能配电网为核心的多能流网络与以“云管边端”架构为核心的电力物联网络，发挥电能在冷/热/气等多能源汇集传输和转换利用中的枢纽作用。

多方应用：包括电网调度、电力交易、发电企业、电力用户等

图14：冀北虚拟电厂示范工程架构图

资料来源：公司公告，安信证券研究中心

2019年12月冀北虚拟电厂市场化交易试运行，持续时间5个月，聚合商有冀北综合能源服务公司、国网电动汽车、特来电。市场化交易的主要流程如下：

1）T-N：聚合能源，安装采集设备接入管控平台，试运行360h，取得入网资质签订并网协议。

2）T-2：进行交易申报，申报T+1日96点发电/负荷曲线+价格。

3）T-1：完成交易出清，市场成员撮合交易边际价格出清，进行安全校核，发布中标96点曲线。

4）T：执行发电计划。

5）T+N：按实际发电量和合同约定结算电费。

图15：冀北虚拟电厂市场化交易流程

资料来源：公司公告，安信证券研究中心

冀北虚拟电厂具备显著的经济和环境效益。根据证券日报，2020年，冀北电网夏季空调负荷将达600万千瓦，10%的空调负荷通过虚拟电厂进行实时响应，相当于少建一座60万千瓦的传统电厂。此外，“煤改电”最大负荷将达200万千瓦，蓄热式电采暖负荷通过虚拟电厂进行实时响应，预计可增发清洁能源7.2亿千瓦，可减排63.65万吨二氧化碳。

冀北虚拟电厂技术及模式领先，推广良好的推广应用价值。2020年10月27日，“面向能源互联网的虚拟电厂聚合调控与共享运营关键技术及应用”通过中国电机工程学会技术鉴定。鉴定会上，鉴定委员会一致认为，冀北虚拟电厂项目实现了虚拟电厂聚合调控与共享运营关键技术及工程应用的原始创新，填补了我国虚拟电厂系统理论、平台开发、商业应用的空白，建立了国际上虚拟电厂商业化运营的新模式、新技术、新标准，整体技术达到国际领先水平，推广应用前景广阔。同时冀北电力交易中心积极推动工程建设成果向国际标准转化，将冀北虚拟电厂写入国际标准用例，形成IEC虚拟电厂国际标准委员会流转稿（CD），得到了德国、美国、澳大利亚、日本等国行业专家一致认可。我们认为，公司全面参与了冀北虚拟电厂项目运营流程，积累了宝贵的经验，并在这一领域拥有了较大的先发优势，未来有望随着市场需求的爆发进入增长快车道。

3.3. 边际变化：能耗“双控”背景下电力短缺，能源整合商迎来重大发展机遇

2021年9月16日，发改委正式印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》，“双控”政策进入新的实施阶段，整体力度进一步提升。2021年上半年“双控”目标完成情况出炉后，各地加快了步伐推进能耗“双控”举措，近期，浙江、江苏、云南等多地能耗“双控”政策趋严，纺织、钢铁等行业企业出现限产停产现象，与此同时，今年以来“双碳”政策也得到了重点关注，被有关部门密集调研论证。“双控”叠加“双碳”，在推动经济绿色低碳转型的同时，也对能源行业尤其是电力行业带来了新的变革机遇。

表2：近期部分能耗“双控”政策梳理

数据来源：安信证券研究中心整理

能耗的政策调控与生产生活实际需求存在矛盾，部分省市电力供应紧张。随着我国经济发展，尤其后疫情时代正常生产生活的逐渐复苏，能源消费总量创下新高，根据中国电力联合会数据，2020年中国用电量为75214亿千瓦小时，2021年上半年中国用电量为39339亿千瓦小时，同比增长16.2%。在这一背景下，部分地区能耗控制形势较为紧张。国家发改委8月曾印发《2021年上半年各地区能耗双控目标完成情况晴雨表》，在能耗强度降低方面，青海、宁夏、广西、广东、福建、新疆、云南、陕西、江苏9个省（区）上半年能耗强度不降反升，被列入红色一级预警；在能源消费总量控制方面，青海、宁夏、广西、广东、福建、云南、江苏、湖北8个省（区）被列入红色一级预警。

图16：2011-2021年上半年中国用电量情况

资料来源：中国电力联合会，安信证券研究中心

国家发改委同时指出，对能耗强度不降反升的地区，将暂停“两高”项目节能审查的地区名单报送国家发展改革委，并督促各地采取有力措施，完成全年能耗双控目标。面对目前严峻的国内能耗双控形势，各地或持续加码推出相关政策呼应总体要求。对电力等能源行业而言，在能源使用总量有要求的情况下，解决思路主要集中在：（1）增大可再生型、环保型能源的使用；（2）提高能源利用效率。此次发改委《完善能源消费强度和总量双控制度方案》也给予能源消费总量目标更多灵活空间，鼓励地方增加可再生能源消费，并有望推进用能权市场交易的发展。在这种情况下，作为能够最大程度地平抑新能源电力的强随机波动性、提高资源合理利用率的虚拟电厂无疑会得到更多的关注，以公司为代表的能源整合商也将核心受益。

虚拟电厂龙头  300513 恒实科技  调整完毕  第二波主升浪 即将来临~~~密切关注