按照我國提出的“30·60”雙碳目標，中國需要在2030年前實現“碳達峰”，即碳排放量達到峰值后不再增長，2060年前實現“碳中和”，即使“排放的碳”與“吸收的碳”相抵消。伴隨雙碳目標而來的，是多種減碳相關產業的蓬勃發展，也是人們對可持續生活方式的觀念革新。
雙碳是泰合的重點布局領域，服務客戶覆蓋海內外光伏產業鏈、新能源汽車及鋰電產業鏈、氫能產業鏈、儲能及能源管理產業鏈、能源轉型和碳中和推動的新型裝備與材料等領域。
近日，能源數字化服務運營商浙達能源完成A輪超億元融資，泰合資本擔任*財務顧問。結合行業研究與項目經驗，我們希望用專業且易讀的研究文章，與大家一起拆解討論“雙碳”的題中之義。第二篇，我們關注虛擬電廠能夠帶來的巨大潛力。
本文核心觀點
· 雙碳目標下，虛擬電廠是我國新型電力系統的重要組成部分，必將存在市場化機會
· 目前虛擬電廠市場上的參與玩家多種多樣，想要勝出，核心在于結合技術與資源
· 然而，未來虛擬電廠的發展仍缺乏“全國統一要素大市場”，政策的不確定性將帶來一定風險
· 通過疊加不同的能源管理服務，虛擬電廠將有巨大潛力成為用能的中樞路由器
· 此外，由于虛擬電廠與儲能完全兼容且相互促進，在未來，“虛擬電廠+儲能”的“軟硬一體化”的綜合解決方案有望成為平行于清潔能源發電的核心商業模式
01、雙碳目標下，中國為什么需要虛擬電廠？
顧名思義，虛擬電廠是一個“看不見”的特殊電廠，它具備傳統電廠的能力（甚至超越其能力），但卻不以實體電廠的形式存在。
其實質上是源、網、荷、儲的有機結合體，能將傳統電源、分布式電源、儲能設備、工廠產線等與能源相關的硬件設施聚合起來，并通過統一的控制中心進行調度。通過虛擬電廠，原本分散、割裂的能源主體彼此連接，能作為集合單元參與主網的運行與電力市場交易。
你可以將虛擬電廠看作是能源世界的資產管理平臺，它們擁有相似的能力：
對雙碳目標下的中國來說，虛擬電廠是新型電力系統的重要組成部分，存在巨大的市場化機會。核心原因包括三點：
一、發電和用電之間存在錯配
對整個電力系統而言，虛擬電廠的角色是“穩定器”。目前我國發電側與用電側之間存在顯著的錯配：
?在發電側，以火電資源為主的傳統電力系統中，電網可根據用戶側需求實時、靈活、有效地對火電機組進行統一調度，保證供給與需求的實時平衡。但隨著傳統火電機組逐步被風電、光電等新能源取代，發電側“靠天吃飯”的屬性增強。隨機性、間歇性、波動性的提高對電網的穩定性產生沖擊，電網難以純粹通過調節發電側資源來維持發電與用電間的實時平衡。
?在用電側，以新能源車、充電樁為例的分散用戶側資源顯著增多，這一類資源同樣具有高隨機性與波動性特點，且不受電網統一管理。此外，儲能、屋頂光伏等資源逐漸普及，電力傳輸的“潮流”由單向變為雙向、甚至網狀結構，導致用電側資源的靈活性與復雜性指數級上升，電網調度難度增大。
供給與需求兩端的變化，給電網結構帶來了巨大沖擊。無論在電源側還是負荷側，虛擬電廠都有助于保證電網穩定性及供需雙方的實時平衡。
二、電力市場交易機制放開
如果說發電和用電之間的錯配是虛擬電廠發展的土壤，那么電力市場交易機制的放開則為其提供了必要的陽光與水分。
2015年，“電改9號文”（由中共中央、國務院發布的電力體制改革綱領性文件《關于進一步深化電力體制改革的若干意見(中發〔2015〕9號)文》）明確了國家大力推進電力市場化改革的決心。電力市場化改革的核心在于價格的自由競爭，電力市場交易機制放開是實現價格自由競爭的底層基礎。
電價機制從之前的“管住兩頭、壓縮中間”轉變為“管住中間、放開兩頭”?！肮茏≈虚g”，指的是國家電網公司的主要職責為電力基礎設施的建設與維護，盈利模式從統包統銷的購銷價差轉變為按照一定比例收取過網費；而“放開兩頭”則將發電側與用電側的價格全部放開，讓發電廠與用電企業都直接參與電力市場交易，這樣能進一步為虛擬電廠的調節打開空間。
如此一來，電力交易機制有序放開、市場參與主體持續擴大、交易品種逐步豐富，虛擬電廠也就擁有了變現渠道。2021年以來，國家及地方層面均出臺政策官方認可虛擬電廠地位，比如國家能源局“兩個細則”（即《并網主體并網運行管理規定（征求意見稿）》《電力系統輔助服務管理辦法（征求意見稿）》）的出臺明確了虛擬電廠具備參與輔助服務資質，未來可通過參與輔助服務獲取收入；華北、華東等地區開展了多個省級虛擬電廠示范項目，跑通虛擬電廠經濟模型。
三、虛擬電廠提供輕量級解決方案
到底有多“輕”？
從早期投資的成本角度來看，整個電力市場改革的一大抓手是儲能，而儲能*的掣肘則是其較高的前期資本支出。虛擬電廠能以極低資本性支出（CAPEX）的方式完成部分儲能能力的調度，實現儲能“虛擬化”。某種程度上，虛擬電廠擁有類似SaaS的特點，是一種*經濟性的輕量級解決方案。
從全生命周期的成本角度來看，據國網測算，若通過火電廠進行削峰填谷，滿足5%峰值負荷需要投資4000億元，而虛擬電廠的總投資成本僅為500億元，是傳統火電廠的1/8。
02、中國會擁有什么樣的虛擬電廠？
不同的電力市場，需要不同的虛擬電廠
虛擬電廠不是一個新的概念，但在不同國家的發展路徑都與所處地區的電力市場環境息息相關。比如說電力市場結構迥然不同的歐美市場：歐洲各國電力資源分布不均，發電資源（尤其是分布式光伏資源）極為分散，需要虛擬電廠在電源端平抑波動；而美國電力市場運營商分散，末端價格波動劇烈，需要虛擬電廠在負荷端平抑波動。
歐洲*的虛擬電廠運營商之一Next Kraftwerke就聚焦在電源側，其主要業務模式為聚合電源側資源（以戶用分布式光伏為主），將電直接出售給下游。
電源側服務的核心是公司幫助新能源發電資源準確、及時地完成向TSO（輸電運營商）承諾的電量，避免發電商承擔由于誤差導致的額外成本，而這需要虛擬電廠運營商聚合足夠電源側資源，且對影響發電的因素（如天氣情況等）做出準確預測。此外，Next Kraftwerke也基于電源側及負荷側的聚合資源，向TSO提供調峰、調頻等服務。
美國的虛擬電廠則聚焦于家庭負荷側。比如以家用儲能產品Powerwall切入這個市場的特斯拉，其業務模式主要是通過聚合負荷側資源，在用電高峰期填補電力缺口，將高峰期價格昂貴的電力資源直接提供給最需要的用戶。
中國市場目前呈現的是另一番完全不同的面貌：純政策導向的邀約型為主，政府通過補貼激勵用戶參與響應，引導市場的逐步形成。因此，我國首批發展的虛擬電廠主要為負荷型虛擬電廠。隨著電力市場交易變得越發復雜，虛擬電廠未來將從初期的政策導向發展為中期的市場化導向。
中國市場的未來路徑可能會混合歐美的發展方向。在負荷側，作為世界*大工業國，我國工商業負荷側市場空間巨大。與美國相比，我國用電價格直接受電網企業保障，但工商業用電目前已經走向市場化；在電源側，我國的發電結構及配電網架構與歐洲類似，未來在電源側、尤其是分布式電源側的機會有可能逐步顯現。
決定要素：技術+資源
作為源、網、荷、儲的有機結合，虛擬電廠目前市場上的主要玩家們基本都是由這幾個環節切入：
那么，什么樣的玩家才能從如此多樣化的競爭態勢中脫穎而出？
虛擬電廠的技術在于三個核心：電源側的出力預測、用戶側的負荷預測，及針對出力與負荷的調度算法。
出力預測及負荷預測難在準確掌握出力及負荷曲線。在電源端，新能源發電具有高隨機性與波動性，想要準確地預測出力曲線，需要虛擬電廠運營商有高質量的數據輸入，比如掌握天氣情況的預測、不同天氣情況對市場出力曲線的影響等等。此外，還得深入理解網架結構及運行方式，線路的堵塞和不平衡是價格波動的*因素。
在負荷端，不同行業用戶的用電畫像完全不同、單度電經濟模型完全不同，且存在資源交叉及時間段交叉。作為資源的聚合商，虛擬電廠運營商需要明晰不同用戶的負荷曲線，從而描繪整體的負荷曲線。針對每一類型用戶，運營商都需要掌握其特殊的用能調整空間及調整方法。
調度算法難在預測后的調度策略。比如，針對某一特定價格訊號，工商業企業需采用怎樣的流程調整來進行響應？對這些企業來說，調整流程往往會帶來一定成本，如何優化流程又盡量控制成本？調度算法需要在多變量、多約束條件下找到*解。
伴隨電力市場復雜度的指數級上升，調度策略可為多品種的耦合策略，如結合現貨交易與需求響應實現組合收益的*化——這也對調度算法的搭建提出了更高要求。
除了技術以外，從資源角度來說，虛擬電廠的前期資源整合能力與后續持續服務能力都很關鍵。
虛擬電廠運營商的整合能力越強，可調度的資源種類就越多，資源的互補性就越高。舉個例子，調解儲能的特點是量小、但是調節快，而調節工業產線的特點是量大、但是調節慢，組合來用才能提升虛擬電廠整體的收益空間。
后續的持續服務能力則可以讓虛擬電廠運營商深入挖掘用戶的調節空間，尤其是工商業的用戶。最開始可能僅幫助用戶獲取需求響應補貼，后續則可以對接客戶的儲能產品、實現整體用能安排。一方面幫助工商業企業獲得更多“業務外收益”，另一方面也讓虛擬電廠運營商逐步升級為企業的“用電”、甚至“用能”管家，提升客戶粘性。
打通技術與資源、形成正向循環，才是成為行業龍頭的決勝要素。
在當前市場中，技術能力占優的是從電網側切入虛擬電廠的企業，包括電網公司本身或者具備電網公司調度部門服務經驗的IT創業企業。這類公司深刻理解電網網架結構、運行方式、調度策略及輸配協同等，熟悉由于阻塞或者局部不平衡導致的價格訊號波動情況。作為連接電源與負荷的中間端，對出力及負荷曲線均有一定認知。
資源能力占優的，是通過電源或者負荷/儲能側切入虛擬電廠的企業。發電集團自身擁有分布式資源、掌握出力曲線，是毋庸置疑的電源側資源*。工商業儲能運營商、售電商等與負荷端綁定較深，熟悉企業用能畫像，是負荷端資源*。
以浙達能源為例，技術側長期服務電網調度部門，擁有極深的技術儲備；資源側，則基于國網試點虛擬電廠業務切入用戶，在多個高能耗工業領域積累了極深的行業認知，并根據不同行業定制專屬于該行業的能源解決方案。浙達在傳統虛擬電廠概念下疊加電力交易業務、用能優化業務、雙碳業務，并與虛擬電廠的需求響應、輔助服務與現貨交易業務形成多種耦合方案，成為一體化的能源運營平臺公司。
03、關于未來，強政策導向市場有什么風險？
由于各地市場化改革速度不均，虛擬電廠在實際落地上遇到很多實操性問題。不同地區對虛擬電廠的推進提出了繁瑣且不同的申請流程、實施標準，這直接導致了地區與地區間的“政策壁壘”。發展較為成熟的大型虛擬電廠運營商很難跨區域經營，因為跨區域后資質申請的問題難解。
此外，虛擬電廠與電網的調度、運行牢牢捆綁，不同地區電網系統和電力市場間的顯著差異也導致當下的虛擬電廠必須“因地制宜”。短期來看，各地區的虛擬電廠都會有地區性的*。
未來，隨著全國統一的電力市場體系逐步建立、虛擬電廠相關指導性文件逐步完善，各地區的電力市場交易規則、針對虛擬電廠的政策規范也將逐步拉齊。短期內以本地化競爭為主的虛擬電廠運營商在中長期會進入全國的市場化競爭。
優勝劣汰，技術與資源能力依然是最重要的核心壁壘。
如前文所言，當前虛擬電廠的發展仍然主要被政策驅動，還未進展到市場化主導階段，電力本身也是關乎民生的強監管行業，未來政策的不確定性也可能會帶來風險。
我們可以拿虛擬運營商作為對比：
和虛擬電廠一樣，虛擬運營商行業也是國營的基礎設施型企業向市場進行一定程度的開放。因此，虛擬運營商行業的后續發展可以作為虛擬電廠行業國企行為、后續監管以及行業成熟后的保守情況的參考。
從2015年起，中國虛擬運營商的發展已歷7年，經歷了高峰和低谷，但未見政策反復、倒退或者強干預，市場化程度得以保持，呈現出第三方玩家、國企央企及關聯行業巨頭并存的局面。因此我們有理由相信，政策的改變可能會對虛擬電廠下的某一細分商業模式產生沖擊，但并不會給整個虛擬電廠行業帶來系統性風險。
事實上，移動互聯網的爆發讓手機終端應用可兼容的復雜程度指數級提升。國企、央企和虛擬運營商提供的是“基礎設施服務”，用戶側的應用已經產生大量的市場化機會——正如今天我們撥打的“電話”，有很多都是通過微信撥出，而非通過手機本身。對標來看能源市場，未來用戶側應用和交易機制同樣高度復雜，必然會使虛擬電廠在用戶側擁有廣大市場化機遇。
04、結語
每一次物理世界在數字世界的映射，均能創造出巨大的機會，比如衣食住行在數字世界的映射，創造出了巨大的平臺型企業美團。而虛擬電廠作為能源世界在數字世界的映射，也將擁有巨大的發展空間。
虛擬電廠可作為基礎，利用其極大的兼容性，疊加不同的能源管理服務。比如浙達能源以提供需求響應作為入口，向上疊加售電服務、光伏及儲能服務，未來隨著現貨市場的放開，還可以疊加現貨市場交易服務等。
同時，虛擬電廠還具備成為用戶側用能的中樞路由器的潛力，還能疊加熱、煤、氣等在內的其他能源類型。
最后，不得不提的是虛擬電廠與儲能賽道的并行發展。虛擬電廠與儲能完全兼容、且相互促進，隨著儲能設施未來越來越多，虛擬電廠可以管理的“能源資產”增多，甚至具備管理自有資產的可能性，驅動虛擬電廠運營空間和效果的進一步提升。
反過來，這也將促進儲能產業的發展。儲能的核心是經濟賬，技術的發展可以解決成本問題。以泰合服務的某儲能電芯頭部公司為例，其采用多種創新技術提高電芯循環次數及安全性，降低終端儲能產品購買者的全生命周期使用成本；此外，懋略對工藝細節的創新與管控也保證了較低的電芯制造成本，在確保自身合適的毛利水平下，能夠有效降低終端購買儲能產品的價格。
虛擬電廠的發展可以幫助解決儲能產品更市場化的收入端問題，“虛擬電廠+儲能”的“軟硬一體化”的綜合解決方案有望成為平行于清潔能源發電的核心商業模式。
