AI+电力的最佳落地场景：虚拟电厂

文章来源于研报《虚拟电厂与智能巡检，电力 AI 地最佳落地场景》。研报来源：华安证券、尹沿技；执业编号：S0010520020001

1 ChatGPT 催化应用加速，AI 应用难题破解

ChatGPT 催化 AI+场景应用深化，AI 落地能力获得突破。过去制约 AI 发展的因素一直都是和场景的结合应用，业界一直在为没有找到收入足以覆盖研发、算力等成本的应用模式而苦恼；另一方面，市场也在期待一个更通用的 AI模型的出现。ChatGPT 的出现在应用侧展现了一条通用化的路径，完美解答了商业模式与通用大模型两个问题。在此基础上，AI+场景的应用或将迎来爆发。

相比传统 AI 算法，GPT 模型的区别在于通过海量参数，进一步提升了模型的精确度。初代的 GPT 模型参数是 1.17 亿，而 GPT2 的模型有 15 亿个参数，参数增加了 10倍之多。第三代的 GPT3 模型，参数达到了 1750 亿，是 GPT2 参数的 100 倍。正是由于参数的指数级提升，使得模型的使用效果大幅提升。而此类参数上亿的模型，通常称 之为“大模型”。GPT 模型能够生成连贯和语法正确的文本，已被用于广泛的自然语言处理任务，包括语言翻译、文本补全和文本生成。

AI 时代赋能多应用场景，数据价值体现。自 2017 年以来，全球企业对于 AI 的使用已到达了一个稳定高峰。根据麦肯锡数据，近四年，全球使用 AI 的企业数量占比在 50-60%之间，较 2017 年 20%的水平已提升 2.5X。平均每个公司都会使用近四种 AI 能力，比起 2018 年的 1.9 种也近翻倍。其中，流程自动化、计算机视觉、自然语言分析、对话界面和深度学习已经成为前五大 AI 用途。而从训练到应用的逻辑来说，AI 的广泛应用，其核心基础是高质量、与应用场景贴合的海量数据资源。

AI 在电力多个环节助力降本增效，稳定性与智能化是寻找电力 AI 场景的主线。对于整个电力体系来说，在发输变配用的多个环节均涉及到预测、调度、管理等需要软件需求，AI 的接入有望帮助多个环节实现效率的提升已经人工的替代。从另一个方面讲， 电网是一个以稳定与安全为第一位的体系，AI在电力体系的落地是一个相对谨慎的过程，我们需要去找一些对于主网运行影响不大，同时智能化之后降本增效较为，明显的领域。主要是有两大方向，和下游用电相关的虚拟电厂和电力交易，以及和检测相关 的智能化巡检。

2 虚拟电厂与电力交易是 AI 在电网落地的最佳 场景

2.1 虚拟电厂是电力体系互通优化的关键，AI 将进一步优化调 控效率

虚拟电厂是一种将不同空间的可调负荷、储能、微电网、充电桩、分布式电源等可控资源聚合起来的智慧能源系统，并以此作为一个特殊电厂实现对电力资源的自主协调及优化控制。虚拟电厂的核心是集控平台，集控平台一方面可以对收集的充电桩、居民 用电等数据进行分析，做到需求侧的精准响应及管理，当需求侧供电量不足时，可以作为“正电厂”向电力系统供电，当发电侧电量过大，需求侧难以负荷时，又可以作为“负电厂”加大负荷消纳电力系统电力，帮助电力市场削峰填谷，平滑新能源并网给电网带来的一系列影响；另一方面可以与大电网与电力市场互通，不仅有助于优化整个电网系统，还能为内部聚合的企业、用户、充电桩、储能、分布式能源等市场主体提供参与电力市场化交易的途径，让他们都可以成为微型发电机，参与电力市场交易，从而获取套利收益。

按照聚合优化的资源类别，虚拟电厂可分为两类，一类为“负荷类”虚拟电厂，另 一类为“源网荷储一体化”虚拟电厂。具体来看，“负荷类”虚拟电厂指虚拟电厂运营商聚合具备负荷调节能力的电动汽车、充电桩等市场化电力用户，并作为一个整体对外提供负荷侧灵活响应调节服务，“源网荷储一体化”虚拟电厂指聚合新能源、用户及配套储能项目，作为独立市场主体参与电力市场，不占用系统调峰能力，具备自主调峰调节能力，并可以为公共电网提供调节服务。

调控与管理是虚拟电厂的核心，正与 AI 技术的强项匹配。综上所述，虚拟电厂是依托于信息技术和通信技术发展起来的智能管理系统，协调、控制、管理等是核心技术。具体来看，建设虚拟电厂可分为三大关键信息化技术：即协调控制、能量管理、信息通 信技术。其中，协调控制技术要联通源网荷储多个环节的调整，并要做出对于发电量、用电量、电价等多个数据的判断，AI 的接入有望极大的提升分析效率和准度；另一方面主要影响 B 端用电水平的虚拟电厂对于电网整体稳定性影响较小，有望率先接入大模型应用。

2.2 外部政策叠加电网内部需求，虚拟电厂有望高速发展

发展分布式能源是大势所趋，虚拟电厂迎来发展契机。从我国风光资源分布图中可知，风光大基地基本集中在西部和北部，而电力负荷却集中在中部和东部，空间维度的错配一方面催生了特高压输电的需求，另一方面也促进了分布式能源的发展。《关于促进新时代新能源高质量发展实施方案的通知》中提出到 2025 年公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到 50%，因此可以认为分布式能源进入快速发展时期。在发展过程中， 最亟需解决的问题就是提升电网对新能源的消纳能力，解决由于新能源不稳定特性导致 并网时产生的一系列影响，在这样的背景下，虚拟电厂、智能微电网等模式应运而生。 虚拟电厂一方面可以作为传统的可调度发电厂及时响应内部需求侧，另一方面可充当分布式资源与电网运营商、电力交易市场之间的中介，实现能源交易。因此，华安证券认为， 虚拟电厂是促进能源转型，实现新能源大规模并网的关键。

外部政策积极引导新能源发展，电网适应性是关键。20 年习主席第一次在联合国大会上提出“碳达峰”、“碳中和”概念，自此不论是新能源发展还是电网建设均迎来了前所未有的时代机遇。22 年 5 月 30 日和 6 月 1 日，发改委联合国能局、财政部等部门分别印发《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案的通知》和《“十四五”可再生能源发展规划》，强调目前新能源步入高质量发展新阶段，而电网的适应性问题是新阶段制约新能源发展的主要因素之一。6 月 21 日，山西省能源局正式印发国内首份虚拟电厂运营管理文件——《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，积极引导发、用、储侧资源共创电网平衡。7 月 8 日，市监局等 16 部门发布关于印发贯彻实施《国家标准化发展纲要》行动计划的通知，提出加强新型电力系统标准建设。华安证券认为，电网适应新能源接入的 核心在于调度调节能力以及大规模超远距离输电能力，这两点均离不开数字化手段的辅助。具体来说，风光等新能源具有波动性和不稳定性，由于其发电量与风力、光照等自然因素存在较大关系，因此新能源发电供给与居民用电需求之间存在错配问题。在这种 情况下，以智能微电网、虚拟电厂为代表的配电网智能化技术及输电侧特高压建设、储 能等新业态乘势而进。

海外虚拟电厂发展较为成熟，国内市场前景广阔。技术方面，自 2001 年起，德国、英国、美国等欧美国家就陆续开展虚拟电厂研究项目，目前发展较为成熟，已落地德国卡塞尔大学太阳能供应技术研究所、欧盟 WEB2ENERGY 等虚拟电厂项目。以 2012 年12 月完成的欧盟 WEB2ENERGY 项目为例，共包含 5 座 CHP 电厂、2 组 100 千瓦时氧化还原电池、10 组 5 千瓦时锂电池、6 座光伏电站、3 座风电场、2 座小型水电站和 3类大型可控负荷。从国内市场看，国内处于早期发展阶段，尚不具备成熟完善的建设体系，但在功能实现，近几年广东、河北、上海等地已有调峰调频，提升电网对新能源消纳能力的项目出现，例如上海黄浦区试点商业建筑 VPP 示范项目等。通过海内外对比， 可以确定，国内虚拟电厂技术存较大提升空间。收益方面，海外市场的虚拟电厂目前已通过辅助功能及参与电力市场交易的商业模式获利，而国内方面，短期来看，处于政府补贴状态，将在政府补贴下逐步完善项目功能；但长期来看，随着国内储能、电力交易、碳交易等业态的技术和体系的发展，虚拟电厂也将通过其辅助功能获得交易收益，形成规模利润。

2.3 虚拟电厂产业链前景广阔，相关企业有望开启高成长

朗新科技：虚拟电厂和充电桩应用的隐形标的。公司深耕电力行业多年，是售用电领域信息化的龙头，BC 两端业务均有望实现业绩突破。在双碳及电网智能化的大背景下，未来公司将迎来高质量发展阶段，主要是基于两方面的考虑：1）B 端能源 数字化业务优势明显，电力营销系统稳定成长。一方面，受益于能源客户自身数字化转型升级需求，每年约 1000 个项目，每个项目百万收入，公司 40%的市场份额有望进一步提高；另一方面，营销 2.0 系统替换升级总规模达 70 亿元。预计进入重大发展机 遇期，长期来看保持 20%以上增速；2）C 端充电桩业务有望爆发。21 年公司聚合充电量达 5.6 亿度，同比增长 8 倍，充电量市占率达 5%，22 年公司计划达 10%。同时公司已拿到售电牌照，依托于此可以在电力市场中开展预购电、虚拟电厂削峰填谷等业务打开新增量市场。考虑到公司深厚的 know-how 技术、新能车万亿市场的充电需求及虚拟电厂加速推进，华安证券认为，充电桩业务爆发可期。

远光软件：综合能源服务的优质企业。电网新一轮的数字化建设刚刚起步，公司身为国网数科旗下的唯一上市企业，跟随国网数字化步伐布局有望充分受益。近期公司与国网数科共同对能源互联网公司增资 2000 万，也再次印证了我们的此项观点。从公司业务本身出发，数字化新业务有望成为新增长点：1）碳资产管理平台：碳排放权交易市场是推动绿色低碳发展的重要举措，未来将与电力市场交易保持衔接和联动，是企业绿色转型的关键；2）综合能源服务云平台，公司研发的综合能源管理云平台聚合了分布式能源、储能、用户、工业园区等电力用户，通过能量管理、数据分析、及时响应等功能提升电网消纳水平，已经具备了虚拟电厂的功能。由于公司新业务具备高成长性，我们预计未来能源互联网将保持 30%以上增速，智慧物联及数据服务将保持 60%左右增速。近期公司与国网数科共同对能源互联网公司增资 2000 万，彰显公司发展能源数字化产业的决心，也更加坚信公司与国网数科之间的协同效应会进一步扩大。