原创首发 | 金角财经
作者 | 塞尔达
中国虚拟电厂，走到了舞台中央。
8月26日，国内第一家虚拟电厂在深圳投入使用。
资料显示，深圳虚拟电厂已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等负荷聚合商14家，接入容量约87万千瓦，接近一座大型煤电厂的装机容量。
南方电网介绍，在电力供应紧张时段，虚拟电厂平台可直接调度海量分散的充电桩、空调、储能等用电资源，通过它们降低用电功率，减少常规电源建设，促进节能减排。
今年以来，“电”已经成为全民甚至全球关注的焦点。
据国家能源局数据，2022年7月份全社会用电量为8324亿千瓦时，2021年和2020年同期分别为7758亿千瓦时和6824亿千瓦时。
全社会用电量不断上升
全社会用电量不断增加的同时，电力供需峰谷差不断扩大，同时煤电萎缩，新能源比例提高，进一步考验供电系统的稳定性。
在此背景下，“虚拟电厂”被寄予厚望，被看作是拯救电荒调节电力的新型模式，虽然还没有形成大规模应用，却已经在资本市场炒得火热。
电力搬运工
与一般的电厂相比，虚拟电厂不是一个肉眼可见的电厂，而是通过技术搭建起来的一套能源管理系统，由于这套能源管理系统的特性、可控性方面类似一个电厂，故称之为虚拟电厂。
虚拟电厂将电网中大量散落的、可调节的电力负荷整合，参与电网调度，实现削峰填谷、协调分布式单元，促进新能源消纳和有效利用。
一句话解释就是：虚拟电厂不生产电，只是电的搬运工。
例如，在用电高峰时，虚拟电厂可实现大批商场负荷与电网的互动，通过将商场室内温度提升1至2摄氏度，在顾客几乎无觉察的情况下，大幅降低商场空调负荷，缓解电网用电压力。
国网能源研究院副院长蒋莉萍对媒体表示，虚拟电厂能够把电力系统中的分散资源“聚沙成塔”，将是未来参与构建新型电力系统的一种有效形式。
虚拟电厂作用 图源：开源证券
在新能源快速发展下，“虚拟电厂”显得越发重要。
2012-2021年这十年间，风电和太阳能发电量合计由1066亿千瓦时增加至9826亿千瓦时，翻了9倍；合计份额由2.14%增加至11.73%，翻了5倍。
风电、太阳能发电大幅增加
与此同时，一些新的挑战也出现了。
以光伏和风力为代表的新能源发电，严重依赖于光照强度、风力强度等自然资源特性指标，具有显著的间歇性和强随机波动性，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，制约新能源电力大规模开发利用。
虚拟电厂的优势，就在此时体现出来。研究证明，相比于传统电力系统，虚拟电厂更能满足新能源消纳需求。
新能源发展下虚拟电厂的优势 图源：开源证券
此外，相对于传统电厂，国家电力调度控制中心对虚拟电厂的功能定位是，既可作为“正电厂”向系统供电调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳、配合系统填谷。
这意味着虚拟电厂不仅能为大规模新能源电力的接入提供技术支持，还能抑制尖峰负荷对电网的冲击。
近年来，中国电力负荷尖峰化特征愈加显著。
2012-2021年这十年里，中国用电结构中，第三产业用电和城乡居民生活用电两者的比重不断增加，两者用电量合计由2012年的1.19万亿千瓦时上升至2021年的2.59万亿千瓦时；合计比重由2012年的24%上升至2021年的31.25%。
第三产业和城乡居民生活用电量比重不断提高
第三产业和城乡居民生活的用电模式时段性较强，使电网用电峰值负荷连创新高，电力供需“平时充裕、尖峰紧张”。
虚拟电厂的优势在于，可以借助大数据、AI等智能化工具，更自动化、高效地削峰填谷。
并且，成本也更低。
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，而通过虚拟电厂仅需500至600亿元。
从产业链看，虚拟电厂由上游的电力供应、中游的电力管理和下游电力应用组成。
虚拟电厂产业链 图源：开源证券
上游的电力供应主要包括可控负荷、分布式电源、储能设备：
可控负荷应用较好的例子有建筑空调和电动交通，以建筑空调为例，如果通过虚拟电厂将这些大楼的空调用电优化，那么每日节省的电就可能达到数百千瓦时，同时优化几百个大楼，节省用电可以比肩一个中小型的火电站；
分布式电力资源常见有小型光伏和小型风电；
储能设备，是指将能源储起来，以供需要时使用的设备。
欧洲虚拟电厂的上游主要为分布式电源和储能设备；美国的虚拟电厂的上游主要为可控负荷。
虚拟电厂的中游主要是物联网、大数据等技术，整合各方面的数据形成决策，实现对电力供应的协调和管理。
虚拟电厂的下游包括电网公司、能源零售商等参与电力市场化交易的主体，这些公司借助虚拟电厂实现电力交易和调峰调频，获得收益。
特斯拉的经验
虚拟电厂在美国和欧洲已发展了一定年头。
早在25年前，Shimon Awerbuch博士在其著作《虚拟公共设施：新兴产业的描述、技术及竞争力》中，就首次提出了“虚拟电厂”这个概念。
2000年，欧洲5个国家的11家公司就联合推出了虚拟电厂项目VFCPP。
截至2020年底，英国虚拟电厂项目数量已超过32个，总容量达到616万千瓦；
法国虚拟电厂项目主要由法国电力公司开发实施，项目数量累计超17个，总容量超150万千瓦；
德国虚拟电厂项目已基本实现商业化，项目参与方主要为独立运营商、售电公司，其中规模最大的运营商Next Kraftwerke是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一。
目前，虚拟电厂主要有两种商业模式，一种是通过参与电力交易来获取收益；另一种是通过提供辅助服务来获取收益。
第一种商业模式在欧洲较为普遍，该模式收入来源主要有两种：
为发电企业提供技术支持，降低成本，根据节省的成本收取一定比例费用；
帮助发电单位接入电网，完成电力交易后，从交易中抽成。
最具代表性的是德国的Next Kraftwerke。
截至2018年，Next Kraftwerke管理了超过6854个客户资产，包括生物质发电装置、水电站、风能和太阳能光伏电站等。
Next Kraftwerke管理容量超5987MW，但客户平均仅0.87MW，普遍规模偏小且零散，如果不是Next Kraftwerke在背后发挥“聚沙成塔”的作用，将面临交易难度大、成本高等难题。
资料显示，Next Kraftwerke业务主要分为三块：
一是帮助新能源发电企业实时监测发电情况，节省不必要的成本；
二是向电网侧提供短期柔性储能服务，并向其收取费用；
三是根据电网状况调整用电侧的需求，收取辅助费用。
Next Kraftwerke提供的服务 图源：开源证券
另一种商业模式在美国较为流行。
过去几年，在美国政府的大力扶持下，美国光伏发电快速发展。
巨大的光伏装机容量，使用户在满足需求之余还可以在必要时输入电网进行售电，这个过程中，虚拟电厂就成了一个必不可少的关键角色。
代表性的例子就是特斯拉的Autobidder。
特斯拉在电动汽车业务取得突破后，开始进军储能项目开发、光伏和储能设备制造、光伏发电运营等领域，并发展虚拟电厂智能平台Autobidder，实现了在交易端与公用电网的连接。
Autobidder作用 图源：开源证券
Autobidder可以在车辆、电池、光伏设备等特斯拉生态系统、甚至电网中自动调度能源电力，以实现高效的资源分配和最大的商业效益。
2022年，特斯拉与加州公用事业公司合作开展了名为“紧急负荷削减计划”的虚拟电厂项目，用户可以自愿通过特斯拉的应用程序注册加入该项目。
在电网面临需求压力时，项目参与者可按每千瓦时2美元的价格向电网供电，当地每千瓦时电价仅25美分。
除了能为用户获得收益，这个项目也能为公用事业单位解决问题。
在过去电网面临压力时，公用事业单位不得不以更高的价格向其他电厂购入电力，有时甚至还会因为购不到电而导致断电。
当然，在这个用户和公用事业单位各取所需的过程中，特斯拉也获得了服务费用。
路还很远
与欧美相比，中国的虚拟电厂起步时间较晚，但近年来地位不断提升。
2021年，国务院在《2030年前碳达峰行动方案》中提出，引导虚拟电厂参与新型电力系统灵活调节。
2022年3月，《“十四五”现代能源体系规划》发布指出，要推动储能设施、虚拟电厂、用户可中断负荷等灵活性资源参与电力辅助服务。
2022年5月20日，部署于国电投深圳能源的虚拟电厂通过试验获利，成为国内首个虚拟电厂调度用户负荷参与电力现货市场盈利的案例。
2022年6月23日，山西省能源局发布《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，为目前国内首份省级虚拟电厂运营管理文件。
当然，目前中国的虚拟电厂整体仍处于发展初期，项目以研究示范为主，普遍由政府主导、电网实施，远没有到市场驱动的阶段。
有分析认为，虚拟电厂的发展与电力市场建设情况相适应，电力市场建设越发达的地方，虚拟电厂往往发展更快。
“如果没有电力市场，虚拟电厂只是一个小规模的发电厂，仅靠卖电不足以形成激励，收益会比较受限。”有业内人士称。
而进入电力市场，更大的制约在于电力价格的双轨制。
在电力市场中，并非所有电力用户都必须全部参与电力市场交易，考虑到各种因素，仍然会有部分电力用户长期执行政府核定的目录电价，如此就造成市场与计划“双轨制”并存运行的情况。
“作为一个市场主体来讲，虚拟电厂还要有一个清晰的、可进入到电力市场的准许模式，这样才逐渐能使虚拟电厂在电力市场的定位、参与、监管等方面明晰起来。”有评论称，现行情况下，行业更需要的是一个能够以虚拟电厂身份，进入到竞争性电力市场的先行者。
国家发改委给出的时间表是，到2025年，全国统一电力市场体系初步建成，到2030年，全国统一电力市场体系基本建成，适应新型电力系统要求。
此外，国内虚拟电厂发展面临的困难还包括：
各方参与虚拟电厂的意愿不强、多数用户侧负荷可调控性差；
电网侧业务布局和主导发展的力度较弱；
管理体系与市场机制缺乏、相关电价和补偿机制未完善；
产业链标准和商业模式不明确等。
更让人担心的，还有虚拟电厂的网络安全问题。
“传统上，国网作为全国性系统，在调度、运行、控制的数据使用上专网，面对潜在的网络攻击时，电网通信安全更有保障。如果虚拟电厂只能接到公网中，一旦遭到网络攻击，可能会对配电网运行产生影响。”有业内人士担忧道。
对于我国虚拟电厂的发展阶段，市场普遍认为，2025年前，虚拟电厂仍处于发展初期，各地因地制宜开展项目试点建设，形成中国第一代虚拟电厂的发展模式。
然而，资本市场已经开始一波炒作。
概念炒作
今年以来，不少公司蹭上“虚拟电厂”这个概念，包括上市公司、拟上市公司、创业公司，既有背靠国家电网、发电集团等资源优势的地方性企业，也有不少细分领域头部企业，包括充电桩领域的朗新科技、储能领域的国能日新等。
多家公司布局虚拟电厂
一级市场方面，虚拟电厂概念股纬德信息、国能日新顺利成功上市，后续排队的虚拟电厂概念股还有北京清大科越。
二级市场方面，自4月27日市场反弹以来，截至9月13日，虚拟电厂指数（861352.EI）由843点上涨至1526点，涨幅高达81%，同期沪深300涨幅仅8.6%。
4月27日市场反弹后，虚拟电厂指数大幅上涨
在8月23日，虚拟电厂指数市盈率（TTM）高达252倍，同期沪深300市盈率仅12.07倍；即使最近指数回调，但截至9月13日，虚拟电厂指数市盈率仍高达163倍。
虚拟电厂指数市盈率一度高达250倍
指数成分股中，4月27日至9月9日，有4个股票涨幅接近100%，包括南都电源（186%）、固德威（170%）、鹏辉能源（169%）和金智科技（99%）。
但这些高涨幅的股票，投资价值很一般：
南都电源的净利润（TTM）为负数；
固德威和鹏辉能源的市盈率（TTM）分别为210倍和135倍，扣非后市盈率（TTM）更是高达254倍和148倍；
金智科技的扣非净利润刚刚好不亏损，仅800万水平，因此扣非后市盈率（TTM）高达678倍。
如此的高市盈率，理应匹配业绩的高速增长，这些虚拟电厂的概念股增长情况又如何？
按今年中报数据看，整体情况并不理想。虚拟电厂指数19个成分股里，营业收入同比增长的中位数仅有5.22%；扣非后归母净利润同比增长的中位数为-10.94%；毛利率中位数由去年同期31.09%下跌至25.95%。
无论从营收、净利润还是毛利率的角度，虚拟电厂概念股均不足以支撑如此之高的市盈率。
值得一提的是，尽管在国际市场中，虚拟电厂是已被验证的成熟模式，但更多人关注的是这种技术的“公共”属性，盈利情况普遍不乐观。
据彭博新能源财经2022年4月报告统计，该机构追踪的93家虚拟电厂运营商中，盈利难度普遍较大，只有一家Nuvve上市，许多成熟的虚拟电厂公司或已被壳牌、意大利国家电力公司等大公司收购，或成为了大公司的内部部门。
虚拟电厂或许能解决部分用电问题，但不见得能为上市公司带来业绩爆发，概念股的暴涨，恐怕更多的是资本追风炒作。
参考资料：
1.开源证券《虚拟电厂风起，蓝海市场开启》
2.经济观察报《虚拟电厂：新机遇与新挑战》
3.财新《千亿市场待激活 虚拟电厂前景几何？》