虚拟电厂：概念、落地节奏和空间（深度）
行业深度系列
1、 虚拟电厂：电网数字化转型优化进程加速
1.1 虚拟电厂：资源再聚合的电网控制技术与商业模式
虚拟电厂是实现可调节资源再聚合的电网智能控制技术与商业模式。伴随着国内外虚拟电厂的发展，虚拟电厂的概念不断更新。“虚拟电厂”的定义依次有：类似自治微网的网络；发电资源的组合与管理；基于技术的负荷侧资源的组合；分布式电源、可控负荷和储能系统的集群。上述定义都强调了虚拟电厂通过聚合源、网、荷、储各类资源，形成特殊发电厂参与电力系统运行。2018年3月，国际电工委员会（International Electrotechnical Commission,IEC）立项首批虚拟电厂国际标准，国网冀北电力有限公司牵头开展了虚拟电厂国际标准编制。随后，重新给出了虚拟电厂的标准定义：虚拟电厂是一种聚合电网调度中原本看不到、控制不了的负荷侧可调节资源，形成可调控、可交易单元，直接参与电网调度控制和电力市场交易的智能控制技术和商业模式。
虚拟电厂的“虚拟”在于其内部资源在空间上的分散分布而非集中的物理实体。虚拟电厂主要的能源是风、光等分布式、波动大的新能源，电源主要包括家庭型（DDG）与公用型（PDG）这两类分布式电源，这一特性使虚拟电厂具备灵活性，提高能源利用率的同时，也对其管理层面上对各类电源特性与实际环境的把握、综合提出了更高的要求。
虚拟电厂在整体上协同一致实现了电网运行与电力市场交易等“电厂”的功能。虚拟电厂的目的在于聚合分布式新能源发电资产、通过灵活性算法自动控制发电资产、调节电力生产和消耗之间的偏差、减少新能源注入电网带来的冲击等，是传统电厂功能与效率的进一步优化。其中，算法是虚拟电厂的核心，通过多维度的时间序列和信息的输入，包括电力交易中心价格预测、输电运营商的节点数据、天气预测数据、实时的发电资产状态数据、历史数据等，输出最优的运营策略，完成对发电资产的自动控制。
1.2 邀约型、市场型、跨空间自主调度型逐步转变
虚拟电厂的发展主要分为邀约型、市场型、跨空间自主调度型三个阶段。依据外围市场条件的不同、虚拟电厂自身资质的强弱与行业发展的规律，我们把虚拟电厂的发展分为三个阶段。
1.0邀约型阶段：第一阶段是邀约型阶段，指通过政府部门或电力调度机构发出邀约信号，由虚拟电厂聚合商组织资源（以可控负荷为主）进行响应，共同完成邀约、响应和激励流程，业务上称之为需求响应。
2.0市场型阶段：第二阶段是市场化阶段，这是在电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场建成后，虚拟电厂聚合商以类似于实体电厂的模式，基于自身商业模式参与这些市场获得收益。在第二阶段，也会同时存在邀约型模式，其邀约发出的主体是系统运行机构。
3.0跨空间自主可调度型阶段：第三阶段是跨空间自主调度型阶段，此时随着虚拟电厂聚合的资源种类越来越多，数量越来越大，空间越来越广，虚拟电厂已成长为“虚拟综合电力系统”，其中既包含可调负荷、储能和分布式能源等基础资源，也包含由这些基础资源进一步整合而成的微网、局域能源互联网等，可以灵活制定运行策略，或参与能够跨区域的电力市场交易获得利润分成，或参与电力辅助（如需求响应、二次调频等）获取补偿收益，并可使内部的能效管理更具操作性，实现发用电方案的持续优化。
世界范围内欧洲、北美、澳大利亚等国家和地区均已开展了虚拟电厂工程实践。欧洲、北美自2005年起开展虚拟电厂的研究实践，澳大利亚于2019年7月启动虚拟电厂示范工程。欧洲虚拟电厂建设的主要目标是提高分布式电源并网友好和智能互动性，以及打造持续稳定发展的商业模式。北美虚拟电厂建设的主要目标是通过自动需求响应和能效管理，提高综合能源的利用效率。澳大利亚虚拟电厂建设的主要目标是降低用电成本，为电网提供调频辅助服务。
中国虚拟电厂的发展主要经历了能效电厂、紧急切负荷、基于经济补贴的需求侧管理、新型“虚拟电厂”4个阶段。在第1阶段，通过对商业及民用建筑中制冷和照明设备、工业电机设备、家用器具等高耗能设备进行投资改造，提升这些设备的用电能效，并收取费用偿还贷款。在第2阶段，通过毫秒级的快速精准稳定控制切负荷，解决紧急情况下电力平衡出现大缺口的问题，以保障大电网安全稳定运行。在第3阶段，通过基于经济补贴、强制法律、营销宣传等手段的需求侧管理，调整用户用电模式，引导用户科学合理用电。在第4阶段，通过聚合可调节资源参与电网调控和市场运营，提升电力系统灵活调节能力。
1.3 虚拟电厂构成形式不尽相同
虚拟电厂根据组成结构可分为：电源型、负荷型、储能型、混合型。电源型虚拟电厂具有能量出售能力，可以参与能量市场，并视实际情形参与辅助服务市场。负荷型虚拟电厂具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，能量出售属性不足。储能型虚拟电厂可参与辅助服务市场，也可以部分时段通过放电来出售电能。混合型虚拟电厂则定位全能型选手。
虚拟电厂按控制结构可分为集中和分散控制。集中控制结构，即分布式的发电、用电单元与虚拟电厂进行双向通讯，虚拟电厂掌握所有终端信息，并由其控制协调中心统一进行控制。其优势在于虚拟电厂可以简单地解决各个分布式单元的优化问题以满足市场需求；劣势在于需要进行双向通信，兼容性和拓展性受限，对控制协调中心信道宽度要求高。分散控制结构，即将虚拟电厂分为多个层次，存在多个层次的控制协调中心，每个协调控制中心处理下级的终端信息或控制协调中心信息，并将处理结果反馈至上一级的协控中心，形成一个多层次协调控制的分散控制结构的虚拟电厂。其优势在于能改善集中控制方式信道堵塞和兼容性差的问题；劣势在于仍需要存在一个顶端的控制协调中心以确保系统的经济性和安全性。
2、 多因素催化之下，虚拟电厂发展进入快车道
2.1 驱动政策频繁落地，行业前景不断拓宽
十四五规划出台，奠定虚拟电厂发展基调。在风电、光伏等能源占比越来越高的趋势下，用于提升电网负荷弹性的虚拟电厂的重要性越来越突出。2022年1月，国家发改委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，要求引导大工业负荷参与辅助服务市场，鼓励电解铝、铁合金、多晶硅等电价敏感型高载能负荷改善生产工艺和流程，发挥可中断负荷、可控负荷等功能。开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网（V2G）能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。规划提出，力争到2025年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的3%～5%，其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左右。
虚拟电厂入选科技创新示范工程，助力电力领域改革。虚拟电厂技术是新型电力系统技术的代表。十四五规划提出，要以源网荷储一体化项目、虚拟电厂等新模式新业态为依托，开展智能调度、能效管理、负荷智能调控等智慧能源系统技术示范，打造科技创新示范工程。虚拟电厂可服务于完善电力辅助服务市场机制的重点改革任务中，并被推动参与辅助服务、研究爬坡等交易品种、建立源网荷储一体化和多能互补项目协调运营和利益共享机制等任务。在机制不断完善、辅助服务市场不断健全的过程中，虚拟电厂行业将深度受益。
各级鼓励政策频出，省级方案开始落地。事实上，除十四五规划以外，虚拟电厂相关政策早已出现，政策层级从市级、省级到中央不一而足，且许多政策不仅仅是与虚拟电厂相关，更是以虚拟电厂为核心。以山西省为例，2022年6月发布的《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》以虚拟电厂为核心，明确了虚拟电厂的技术要求、运营管理方式、建设与入市流程等，并对并网运行与运营管理制定了规范；2022年10月，政策继续出台，《山西省电力市场运营管理办法》规定虚拟电厂在按照市场注册管理制度，在电力交易机构完成注册程序并取得准入资格后，即可获得进入山西省电力市场进行交易的资格和权限。虚拟电厂的概念、市场生态、流程规范等不断明确，这将使虚拟电厂在规范化的基础上实现进一步发展。
其他电力改革政策持续推进，对虚拟电厂形成长期利好。在直接利好虚拟电厂的政策之外，其他针对电力行业的改革将对虚拟电厂行业形成间接利好。电价市场改革将提高虚拟电厂的盈利能力。在电价改革之下，电力的商品属性逐步还原，价格更加反映真实的供求关系。我国电价显著低于国际平均水平，而虚拟电厂通过削峰填谷的电量价格进行分成，由此可以推断，在电价长期上行的过程中，虚拟电厂的盈利能力必将不断加强。更加成熟的能源现货市场将促进虚拟电厂成熟度提升。目前我国虚拟电厂主要处于邀约型阶段，参与电力现货交易比例仍然偏低，而更成熟的能源现货市场能有效刺激虚拟电厂从邀约型向市场型转变。在2019年8月，发改委印发《关于深化电力现货市场建设试点工作的意见》，此后电力现货市场建设加速推进，截至2022年11月1日，山西电力双边现货市场已运行一年半，南方电力现货市场已连续结算运行一周年，其他地区试点也在不断尝试。随着电力现货市场的不断成熟，虚拟电厂的成熟度将持续提升。
2.2 新能源发电量持续增长，入网需求带动虚拟电厂热度
我国新能源发电量持续增长，分布式能源地位显现。近十年来，我国风电、光电发电量迅速增长，其中风电年化增长率达26.45%，远超总体发电量增长率。在双碳目标等一系列政策加持下，未来风光发电增速将持续提高。随着风光发电量占比不断扩大，虚拟电厂削峰平谷的功能越发显著。此外，随着分布式光伏发电、电动汽车充电桩、风光储一体化充换电站等场景不断增多，分布式电源在电力系统中的地位开始显现。相比传统风光能源，分布式能源单位发电量小、绝对数量大、总体电能可观，而虚拟电厂是整合分布能源、与电网或负荷端集中交互、减少集群对电网冲击力度的关键环节。因此，虚拟电厂深度伴随新能源的发展与创新，其与新能源的深度利用密不可分。
虚拟电厂参与源网荷储一体化，提高系统稳定性与效益。2021年2月，国家发改委、国家能源局发布《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》，鼓励依托“云大物移智链”等技术，进一步加强源网荷储多向互动，通过虚拟电厂等一体化聚合模式，参与电力中长期、辅助服务、现货等市场交易，为系统提供调节支撑能力。之后相关政策陆续出台，如山西、浙江、广东等地都通过政策鼓励源网储核一体化发展，以一体化虚拟电厂模式参与电力系统平衡。在虚拟电厂与源网荷储进行深度整合与互动的基础上，系统的调节支撑能力得以强化，并能更好地与电力市场进行互动，从而提高综合效益。
2.3 电力新基建加速，虚拟电厂从中多方面受益
电力系统数字新基建浪潮已起。数字新基建支撑经济社会发展的战略性、基础性、先导性，是行业与经济向更高层次发展的关键一步。电力行业的数字新基建，主要是通过5G、大数据、物联网、工业互联网等新兴技术，促进新能源大规模开发利用，从而助力能源系统向清洁化、智能化等方向转型升级。《“十四五”能源领域科技创新规划》在“新型电力系统及其支撑技术”重点任务方向布局共12项关键技术，聚焦适应大规模高比例新能源友好并网的先进电网技术、储能技术两大领域，加快战略性、前瞻性电网核心技术攻关。作为创建新型电力系统的必要一环，电力新基建建设将在十四五期间加速推进。
数字新基建覆盖多项新技术，虚拟电厂多方面获益。在数字新基建建设下，能源大数据中心、人工智能、电力物联网等新兴科技陆续运用在电网、负荷等电力环节上，信息的聚合、传输、分析能力将获得爆发式增强，使得电力系统更加智能、数据更加精确，这将高度利于虚拟电厂等新业态的发展。虚拟电厂通过新基建的智能化电力系统，能够更加精确地获得分布式能源、区域内能源等多层次的不同种类数据，从而通过大数据等方式回溯数据、预测未来需求变化，同时通过智能监测设备等新型电力设备，虚拟电厂能够对自身削峰填谷的能力的预测更加精准、响应更加迅速、检修更加高效，从而通过多种方式提升自身效益。
2.4 供需错配日渐突出，虚拟电厂优势得以扩大
电力需求侧响应下，电力供需错配问题愈发明显。21世纪以来，我国电力供应从需求侧管理切换为需求侧响应，从计划用电到根据市场供需调节电力，因此电厂也承担起了调节电力负荷、保障电网稳定的职责。对于火电厂占主导的传统电力系统而言，供应调节可以很方便地进行人工干预，而风光发电则波动性大，且很难干预。在双碳等政策的出台、煤电建设积极性下滑、新型电力系统的构建等因素影响之下，风光发电的比例越来越高，电力供需错配的问题便越来越明显。此外，尖峰负荷也越来越突出。2016-2019年，南方五省（区）尖峰负荷规模快速增长，3%尖峰负荷规模由497万千瓦上升至615万千瓦，5%尖峰负荷规模由828万千瓦上升至1025万千瓦。尖峰负荷有着累计持续时间短、电力少、频次低、季节符合稳定等特点，适合以虚拟电厂这种高度灵活的负荷调节系统。根据国家发改委、国家能源局以及各省市印发的“十四五”能源规划，各地区合理尖峰负荷控制比例适宜在5%以内、由此测算“十四五”全国预计削减尖峰负荷5000万千瓦左右，这给虚拟电厂的大力发展提供了机会。
用电量不断增长之下，未来电力供需不确定性加强。近两年来，各省市发生过多起“缺电潮”，被迫通过错峰用电、错峰生产甚至暂停生产等方法来有限保障居民用电，这体现出我国用电供需问题开始凸显。根据中国电力规划总院发布的《未来三年电力供需形势分析》报告，全社会用电量将保持5%的中数增长，而在煤电建设积极性不足、新能源替代能力偏弱的情况下，未来电力供需的不确定性将会加强。未来两年，电力供需紧张地区将从5个增加至7个、偏紧地区从12个增长到最高17个，供应保障压力维持在较高水平。
虚拟电厂调节供需能力突出，相比火电调节优势明显。相较于火电厂对电力供需的调节，虚拟电厂拥有多方面的优势。
✔ 虚拟电厂的响应能力更强，能快速满足调节需求。传统煤电机组增减出力的响应时间较长，参与调峰受爬坡速率的限制：一般一台煤电机组从最小出力到额定出力需要1到2个小时。相比之下，虚拟电厂的调节效率非常高，其聚合的储能、可调节负荷等资源响应速度可达到分钟级甚至秒级，更能适应风光发电占比扩大的新型电力系统。
✔ 虚拟电厂调节方式更灵活。火电厂调节供应的方式往往是往往是扩建电厂、调动备用电源、加强有序用电管理等，灵活性较差。而虚拟电厂能够通过智能化的用电侧调度，通过平滑用电侧负荷来保障用电稳定，避免因供需矛盾与火电调节之间产生时间差而对居民、工业用电产生严重影响。
✔ 虚拟电厂相比火电厂而言经济效益更加显著。传统火电厂如果要建设煤电机组来实现经营区域内电力削峰填谷，以满足5%的峰值负荷需求即最大用电需求计算，需投入电厂及配套电网建设成本约4000亿元，且目前火电厂扩建意愿并不高，并会带来环保问题；如果借助虚拟电厂来实现同样的功能，其建设、运营、激励等环节仅需投资500亿元至600亿元，成本远低于前者，同时能满足环保的需求。
3、 深掘欧美模式发展与挑战，师夷长技以制夷
3.1 差异化能源结构背景下，市场与监管作用驱动发展
欧美虚拟电厂市场发展比中国早十年左右，已完全实现商业化，主要从电力现货市场中获益。由于在能源结构和能源战略上的不同，它们的虚拟电厂的上游电力供应单位分布也存在着很大差异。CNBC曾于2012年指出虚拟电厂北美模式与欧洲模式的区别，“由于美国的需求响应市场更加成熟，包括EnerNOC和Constellation Energy在内的北美虚拟电厂由需求驱动；而欧洲虚拟电厂则由供给驱动，这是因为欧洲大陆拥有大规模风能和太阳能等间歇性电力资源”。欧盟能源联盟副主席Maro efovi曾于2015年表露电网改革对欧洲能源独立的决定性意义，“截至目前，实现电网智能化能为我们减少30%的供电容量”。虚拟电厂能为公用事业部门和聚合商带来效率更高、利润更高的商业模式。
从总体上看，欧洲虚拟电厂的电力供应主要来自分布式电源和储能设备，由供给驱动；而美国的虚拟电厂电力供应则主要来自可控负荷，由需求驱动。这两者的差别，也决定了它们的虚拟电厂在商业模式上的重大差异。欧洲虚拟电厂通常由独立虚拟电厂运营商、发电企业或部分输电网运营商提供服务。从产业链角度：欧洲的电力系统分为发电、输电、配电和售用电环节，而电网运营主体可以划分为输电网运营商和配电网运营商。美国目前是世界上实施VPP需求响应项目最多、种类最齐全的国家，也是较早开展需求侧管理的国家之一。家庭虚拟电厂技术兴起，有助于整合更多的屋顶光伏和储能，同时扩大基于时间的费率试点。通过控制电力价格、电力政策的动态变化降低用电负荷或获取电力用户手中的储能来保证电网系统稳定性。
虚拟电厂近年在欧美发展迅速主要受益于市场与监管的驱动因素。电力市场高度自由化，无论是电网、电厂，还是输电、配电、售电，这些电力相关业务都互相拆分。在欧洲，根据《德国能源经济法》第七条规定，所有客户超过10万家的能源公司必须依法将其电网运营业务从竞争性地发电或供电业务中剥离；规模较小的公司必须为发售电和输电业务分别设立独立账户。德国电力市场的高度开放为新兴市场主体进入市场，并发展成为可持续运营且获利的新型商业模式提供了重要前提条件。其次，平衡基团确保平衡区内总发电量、总外购电量与用电量相匹配。目前很多虚拟电厂的运营商和平衡基团之间是合作关系，很多平衡基团的责任方也可以运营自己的虚拟电厂。
3.2 龙头企业探索挑战，打造多种商业模式产业链
欧洲是目前世界上VPP最集中的地区。许多示范工程已较为成熟，构建起了完备的商业模式与市场生态链。据Guidehouse Insights预测，2028 年欧洲VPP的市场年收入将超过30亿美元。由于欧洲各国分布式电源的渗透率较高，故而其所关注的重点为分布式电源的可靠并网，以及VPP通过分布式能源在电力市场中的盈利模式。其主要针对实现分布式电源可靠并网和电力市场运营。据guidehouse Insights预测，到2028年，市场收入预计每年将超过30亿美元。
相较而言，美国的电力负荷用电需求较高。在VPP的试点过程中主要侧重于用户侧柔性负荷的主动响应。通过控制电力价格、电力政策的动态变化降低用电负荷，或获取电力用户手中的储能来保证电网系统稳定性。今年6月，特斯拉宣布和美国加州最大的电网公司共同成立虚拟电厂。特斯拉宣称，要努力和用户合作打造出“世界上最大的分布式电池”。亚太地区发展较为成熟的VPP试点为澳大利亚的VPP示范工程，主要资源为用户侧储能。
3.2.1 Next-Kraftwerke：旧型新能源聚合发电厂的成功转型，研发虚拟电厂平台
Next Kraftwerke是德国一家大型的虚拟电厂运营商，同时也是欧洲电力交易市场认证的能源交易商，参与能源的现货市场交易。截至2018年，NextKraftwerke 管理了超过6 854个客户资产，包括生物质能发电装置、热电联产、水电站、灵活可控负荷、风能和太阳能光伏电站等，容量超5 987 MW。此外，Next-Kraftwerke在七个欧洲TSO（欧洲输电系统运营商）地区提供电力平衡服务，主要通过分布式能源的供电和可控负荷的输出来保障电网的稳定运行，保护电网不受与不稳定能源相关因素的影响。
Next Kraftwerke公司通过其高超的资源聚合能力和创新的商业模式，创造了惊人的发展速度和优异的经营业绩。2009年才成立的Next Kraftwerke公司目前员工总数149人，实现销售收入3. 82亿欧元，人均 256 万欧元，交易电量 140 GW∙h。其主要盈利模式有3个。
🔹 将风电、光伏等零或低边际成本的发电资源参与电力市场交易。
🔹 利用每次 15 min，每天 96 次的电力市场价格波动，虚拟电厂调节分布式电源的出力、需求响应，实现低谷用电、高峰售电，获取最大经济利润。
🔹 利用微燃机、生物质能发电等启动速度快、出力灵活的特点，参与电网的辅助服务，获取收益。
盈利途径背后是强大的资源聚合能力，不同的客户资源各有其特点。虚拟电厂通过市场、技术手段并用，查缺补漏、优势互补，既包含“量”的整合，更具有“质”的提升，实现了分布式资源拥有方、虚拟电厂运营方，甚至电网方的各方利益共赢。虚拟电厂可以实现多种发电资源的整合，扬长避短，能以较大的竞争优势参与电力市场，获取最大收益。此外，通过聚合资源，量变上升为质变，以聚合后资源参与电能量市场和辅助服务市场，在获取最大收益的同时为电网安全稳定运行贡献力量。
3.2.2 Tesla：顺应需求侧响应，开发VPP智能平台Autobidder和家用储能电池Powerwall，构成虚拟电厂基础布局
对于特斯拉身处的美国来说，需求响应市场更加成熟，能源业务潜力无限。首先，美国基础设施薄弱的乡村地区非常需要“虚拟电厂”这一补电形式，其次太阳能已经是当前美国重要的能源来源，最后，新能源又与特斯拉的电车业务十分契合，在完成了VPP智能平台Autobidder和家用储能电池Powerwall的产品布局后，构建了虚拟电厂的基础。
由特斯拉推出的虚拟电厂智能平台Autobidder是一个能源资产的实时交易和控制平台。截至今年年初，Autobidder已经管理着超过1.2千兆瓦时的储能。作为独立电力生产商、公用事业和资本合作伙伴，Autobidder提供了自主将电池资产货币化的能力和基于价值的资产管理和投资组合优化，使所有者和运营商能够根据他们的业务目标和风险偏好实现收入最大化。
特斯拉推出的另一款产品Powerwall是一种可充电的家用电池系统，在太阳能领域产生了巨大影响，推动家庭储能成为一种主流选择。用户可以存储白天产生的能量，并在晚上等使用期为房屋供电。如果市区用电中断，Powerwall会“立即将家庭电气系统与电网断开”，并为住宅供电。对于企业，特斯拉推出了其最新的电池储能系统Megapack，该系统是为商业和公共事业项目专门设计和制造的。据该公司称，Megapack极大地降低了大型电池存储解决方案的复杂性，每个Megapack 出厂时都已经组装完成，具有高达3MWh的存储容量。与传统的化石燃料发电厂相比，Megapack还具有交流电接口，可帮助企业节省成本和时间。
Powerwall系统的存储容量为14kWh，可用电量为13.5kWh，带有内置的逆变器，可以在断电时安装太阳能电池板的备用设备。根据特斯拉网站的说法，Powerwall的价格约从69709元人民币起，包括硬件和设备成本。
与太阳能电池板搭配使用的自供电Powerwall，可以让用户减少对电网的依赖。特斯拉表示，太阳能电池板白天产生清洁能源，通常比用户居室会使用的能源更多。Powerwall存储了多余的太阳能，太阳下山后，这些存储的能量就可以为用户的房屋供电，并且可以通过特斯拉的应用程序轻松地进行监控。
🔹 Powerwall与城市电网的融合：特斯拉家用储能设备Powerwalls将帮助稳定多伦多电网。多伦多部分地区的符合条件的房主将能够在停电期间获得可靠的备用电源，更好地管理用电高峰，并实时监测能源消耗。订阅价格是每月29.99美元，租期10年，外加一次性连接费1500美元。
🔹 Powerwall与能源巨头的合作：特斯拉与美国加州公共事业公司PG&E合作在加州推出第一个官方虚拟电厂。报道称特斯拉已经邀请约25000名拥有Powerwall的PG&E客户加入虚拟电厂共同完成这个项目。其中有超过3000名客户是在该计划推出的前两周内表示有兴趣加入。加入计划后，每增加一千瓦时的电力，他们的Powerwall就能获得2美元的收入。2022年8月，加州的虚拟电厂项目成功启动了首次紧急响应演练，在活动中，共有2342位Powerwall用户参与，共计输出了多达16兆瓦的电力。
4、 虚拟电厂行业处于市场建设期，主要玩家丰富
4.1 虚拟电厂需求侧旺盛，市场空间巨大
虚拟电厂市场需求侧对负荷调节能力需求旺盛。随着可再生能源大规模接入，电网“双高”、“双峰”特性明显，备用容量不足。极端情况下，2030年电网备用容量缺口将达到2亿千瓦。预计“十四五”期间电网负荷最大日峰谷差率将达到36%,“十五五”期间将达到40%，电网调峰压力持续增加。电力系统时段性、灵活性调节能力不足现象进一步加剧，需要多措并举提升系统调节能力，保障供需平衡。截至2021年底，全国最大负荷约12亿千瓦，按照2021年规定的5%的可调节能力测算，可调负荷能力规模约为6000万千瓦，各省响应能力参差不齐，仍不足以应对未来的极端峰谷差异，备用容量缺口亟需弥补，高需求将虚拟电厂的建设推向风口。
按最低调节能力测算，虚拟电厂未来拥有千亿市场空间。预计未来终端电气化将快速提升，用电量和最大负荷将呈现双极增长。据能源蓝皮书预计2025年全社会用电量达9.5万亿千瓦时， 权威人士预测2030年全社会用电量达10万亿千瓦时，而最大负荷将达到15.7、17.7亿千瓦，最大负荷增速高于用电量增速。从可调负荷需求看，按照在全国构建不少于最大负荷5%的可调节负荷资源库，预计到2025年，需构建可调负荷资源库约7850万千瓦。到2030年底，由于可再生能源占比提高，需构建的可调负荷资源响应能力提高，按6%计算届时资源库容量约为10620万千瓦。考虑项目可行性， 虚拟电厂可构建的可调资源潜力按照响应能力需求容量、投资成本按1000元/千瓦计算，预计2025年、2030年，虚拟电厂投资规模分别至少约为785亿元、1062亿元。
4.2 虚拟电厂主要玩家分三类，商业模式仍处探索阶段
虚拟电厂产业链由上游基础资源、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。中游集中了虚拟电厂市场的主要玩家，其中资源聚合商主要依靠互联网、大数据等，整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，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，各省从用电量、电压等级、产业类别等方面设计各自的大用户标准。
在当下的虚拟电厂赛道，主要玩家有三类，即电网领域信息化板块企业，智慧能源和IT领域方案提供商，新能源、新型储能等领域企业。虚拟电厂作为资本、资源和技术高度密集型行业，具有一定进入壁垒，但由于行业发展潜力巨大，吸引了众多领域企业入局，企业类型多样，但市场集中度不高，竞争较为激烈。一是电网领域信息化板块企业，依托在电力、通信领域经验技术和电网公司丰富的信息通信资源，具有开展虚拟电厂业务的先天优势，成为当前示范项目主力，如国网信通、国电南瑞、远光软件等。二是智慧能源和IT领域方案提供商，主要依托能源领域系统开发、控制计量、数字化转型等技术储备实现虚拟电厂系统优化，通过与能源领域企业合作实现资源整合与业务拓展，如恒实科技、华为、易事特、金智科技、科陆电子、东方电子等。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、国能日新等新能源科技企业与部分新能源车企。