中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著電力需求十年來首次增長(zhǎng)以及化石資產(chǎn)的退役，到 2030 年部署 80-160 GW 的虛擬發(fā)電廠 (VPP)（將當(dāng)前規(guī)模增加三倍）可以支持快速電氣化，同時(shí)將電網(wǎng)成本支出從調(diào)峰發(fā)電廠轉(zhuǎn)向多元參與方，從而降低總體電網(wǎng)成本。2023年至2030年，美國(guó)將需要增加足夠的新增發(fā)電能力，以滿足超過200 GW的峰值需求；如果美國(guó)到 2035 年走上 100% 清潔電力的道路，新容量需求可能會(huì)增加近一倍。在所有情況下，依賴天氣的可再生能源發(fā)電組合都將是前所未有的，導(dǎo)致電力供應(yīng)更加不穩(wěn)定，對(duì)輸電容量的需求更高。輸電接入隊(duì)列積壓的等待時(shí)間平均長(zhǎng)達(dá)五年，對(duì)資源充裕性構(gòu)成了潛在的挑戰(zhàn)。”大規(guī)模部署 VPP 有助于以比傳統(tǒng)資源更低的成本解決需求增加和高峰上升問題，從而降低美國(guó)人的能源成本 - 六分之一的美國(guó)人，他們已經(jīng)拖欠電費(fèi)了。”
VPP 是分布式能源 (DER) 的聚合，例如帶有用戶側(cè) (BTM) 電池的屋頂太陽(yáng)能、電動(dòng)汽車 (EV) 和充電器、電熱水器、智能建筑及其控制裝置以及靈活的商業(yè)和工業(yè) (C&l) 可以平衡電力需求和供應(yīng)的負(fù)載，并像傳統(tǒng)發(fā)電廠一樣提供公用事業(yè)規(guī)模和公用事業(yè)級(jí)的電網(wǎng)服務(wù)。VPP 將 DER 所有者（包括住宅、商業(yè)和工業(yè)用電消費(fèi)者）納入各種參與模式，為為高效電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)做出貢獻(xiàn)而提供獎(jiǎng)勵(lì)。
虛擬電廠
VPP并不新鮮，多年來一直采用商業(yè)技術(shù)運(yùn)行。目前 30-60 GW 的 VPP 容量中的大部分都用于需求響應(yīng)計(jì)劃，這些計(jì)劃在大電力系統(tǒng)電力供應(yīng)受限時(shí)使用；這些計(jì)劃關(guān)閉或減少智能恒溫器、熱水器以及商業(yè)和工業(yè)設(shè)備等分布式能源的消耗。然而，VPP 具有執(zhí)行更廣泛功能的技術(shù)潛力。當(dāng)今市場(chǎng)上的 VPP 的示例功能包括改變電動(dòng)汽車充電時(shí)間以避免本地配電系統(tǒng)設(shè)備過載、在高峰時(shí)段為家庭提供現(xiàn)場(chǎng)太陽(yáng)能加儲(chǔ)能系統(tǒng)的能源以減少對(duì)大電力系統(tǒng)的需求、為分布式電池充電 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候減少公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能限電，將商用電動(dòng)汽車電池的能量輸送回電網(wǎng)，并提供輔助服務(wù)以維持電能質(zhì)量，同時(shí)最大限度地減少對(duì)分布式能源所有者的影響。
VPP可以以低成本促進(jìn)資源充裕性；與財(cái)務(wù)效益同樣重要的是，各種形式的虛擬電廠可以提高彈性，減少溫室氣體排放和空氣污染，減少輸電和輸電阻塞，增強(qiáng)社區(qū)容量，并適應(yīng)不斷變化的電網(wǎng)需求。例如，由住宅智能恒溫器、智能熱水器、電動(dòng)汽車充電器和 BTM 電池組成的 VPP 可以為公用事業(yè)提供比替代方案（公用事業(yè)規(guī)模的電池和天然氣）低 40% 至 60% 的凈成本的峰值容量。公用事業(yè)公司可以使用 VPP 向參與的最終用戶付費(fèi)，以通過 DER 和支持系統(tǒng)來平衡本地電網(wǎng)的需求，而不是使用天然氣調(diào)峰發(fā)電廠來燃燒燃料并通過輸配電 (T&D) 線路輸送電力。
VPP的價(jià)值主張
迄今為止，虛擬發(fā)電廠與電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)參與的整合有限，抑制了增長(zhǎng)。在大多數(shù)司法管轄區(qū)，法規(guī)驅(qū)動(dòng)的電網(wǎng)規(guī)劃要求和成本效益評(píng)估低估了 VPP 的潛在收益，阻礙了對(duì)支持 VPP 的項(xiàng)目和潛在電網(wǎng)升級(jí)的投資。公用事業(yè)公司和區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商將 VPP 集成到配電系統(tǒng)和大電力系統(tǒng)中所需的 VPP 規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)、測(cè)量和評(píng)估工具和協(xié)議已經(jīng)出現(xiàn)，但因服務(wù)提供商和管轄范圍而異。這種復(fù)雜性和分散性導(dǎo)致公用事業(yè)公司對(duì) VPP 的可靠性缺乏信心，這反過來又導(dǎo)致多年來通過試點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，盡管取得了成功，但尚未擴(kuò)大規(guī)模。
到 2030 年，部署 80-160 GW 的 VPP 來幫助滿足國(guó)家容量需求，可以節(jié)省每年 10B 美元的電網(wǎng)成本，并將電網(wǎng)支出直接返還給電力消費(fèi)者。按此規(guī)模，VPP 可以貢獻(xiàn)峰值的大約 10-20% 需求，并根據(jù)分布式能源可用性和公用事業(yè)規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電組合等條件進(jìn)行本地變化?？杉尤?VPP 的潛在 DER 容量正在加速增長(zhǎng)，其中電動(dòng)汽車代表了絕大多數(shù)增長(zhǎng)，需求高度靈活。從 2025 年到 2030 年，電網(wǎng)每年預(yù)計(jì)將增加：來自電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的 20-90 GW 的銘牌需求容量和來自電動(dòng)汽車電池的 300-540 GWh 的銘牌儲(chǔ)能容量；另外 5-6 GW的來自電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的銘牌儲(chǔ)能容量。智能恒溫器、智能熱水器和非住宅分布式能源；分布式太陽(yáng)能和燃料發(fā)電機(jī)的銘牌發(fā)電容量為 20-35 GW；固定電池的銘牌儲(chǔ)能容量為 7-24 GWh。
VPP起飛
注：2023 年 VPP 容量基于 Wood Mackenzie (2023) 和 FERC (2021) 的估計(jì)。2030 年 VPP 容量潛力和節(jié)省潛力基于 The Brattle Group (2023) 和 Clack 等人 (2021) 的行業(yè)訪談和分析。有關(guān)資產(chǎn)退役和峰值增長(zhǎng)估計(jì)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱腳注 【1】。
本報(bào)告緊急呼吁各利益相關(guān)方采取行動(dòng)，加速 VPP 的起飛。其目的是發(fā)起并組織能源部 (DOE)、其他公共部門領(lǐng)導(dǎo)人和私營(yíng)部門之間的對(duì)話，以制定前進(jìn)的道路。這包括五個(gè)要點(diǎn)的進(jìn)展。
VPP起飛的必要條件
1. 以公平的利益擴(kuò)大 DER 的部署：政府、非營(yíng)利組織、公用事業(yè)公司、DER 制造商和 VPP 平臺(tái)可以合作，為 DER 采用和 VPP 部署提供全面支持，優(yōu)先考慮公平的利益，包括電費(fèi)節(jié)省、電網(wǎng)可靠性和彈性、空氣質(zhì)量改善 和工作機(jī)會(huì)。例如，為節(jié)能、支持 VPP 的設(shè)備提供低成本融資和折扣，可以促使消費(fèi)者將設(shè)備或車輛升級(jí)的支出轉(zhuǎn)向具有更大潛在系統(tǒng)效益的 DER。
2. 簡(jiǎn)化 VPP 注冊(cè)：公用事業(yè)公司、DER 制造商、VPP 平臺(tái)、消費(fèi)者權(quán)益倡導(dǎo)者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以制定分階段方法來簡(jiǎn)化 VPP 參與者注冊(cè)。措施包括消費(fèi)者教育、在購(gòu)買時(shí)將 DER 自動(dòng)注冊(cè)到 VPP（具有選擇退出選項(xiàng)）以及更廣泛地支持 DER 設(shè)備的 VPP。
3. 提高 VPP 運(yùn)營(yíng)的標(biāo)準(zhǔn)化：私營(yíng)部門和公共部門利益相關(guān)者可以改善制定指南、標(biāo)準(zhǔn)和/或要求的協(xié)調(diào)和資源配置，使 VPP 更具可重復(fù)性，并縮短各個(gè) VPP 部署的設(shè)計(jì)和試點(diǎn)階段。優(yōu)先領(lǐng)域包括改進(jìn)的 DER 和 VPP 預(yù)測(cè)工具、標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)協(xié)議合同以及測(cè)量和驗(yàn)證 (M&V) 方法。配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)整體標(biāo)準(zhǔn)化（即包括 VPP 在內(nèi)）將加速起飛；關(guān)鍵領(lǐng)域包括配電系統(tǒng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)和用于管理系統(tǒng)參與者的正式電網(wǎng)規(guī)范、分布式能源互連和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及網(wǎng)絡(luò)安全。標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高（要求 3）將加速 VPP 融入零售和批發(fā)市場(chǎng)（要求 4 和 5）。
4. 納入公用事業(yè)規(guī)劃和激勵(lì)措施：政府、公用事業(yè)和非營(yíng)利組織可以增加對(duì)公用事業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)（例如公用事業(yè)委員會(huì)、合作社董事會(huì)等）的資源和人員支持，以修訂或引入新的配電系統(tǒng)規(guī)劃要求、采購(gòu)流程、 費(fèi)率制定和客戶計(jì)劃，促進(jìn)具有成本效益的 DER 采用和 VPP 部署，同時(shí)考慮潛在的必要電網(wǎng)升級(jí)。
5. 融入批發(fā)市場(chǎng)：在重組市場(chǎng)中，ISO/RTO 可能受益于有針對(duì)性的支持，以便按照 FERC 2222 號(hào)令的規(guī)定，將 VPP 及時(shí)、包容性地納入系統(tǒng)規(guī)劃和市場(chǎng)。
作為擴(kuò)大現(xiàn)有 DER 和 VPP 技術(shù)以及當(dāng)今運(yùn)營(yíng)的商業(yè)模式（本報(bào)告的重點(diǎn)）的并行途徑，應(yīng)繼續(xù)對(duì)下一代 DER 和 VPP 創(chuàng)新進(jìn)行投資。
美國(guó)能源部及其合作者正在實(shí)施 20 多個(gè)補(bǔ)充計(jì)劃，以加速 VPP 的啟動(dòng)?，F(xiàn)有計(jì)劃包括對(duì) DER 和 VPP 部署的融資支持、VPP 建模和規(guī)劃工具的開發(fā)、示范項(xiàng)目、電網(wǎng)現(xiàn)代化戰(zhàn)略指南等。其他計(jì)劃可能會(huì) 其形成是為了響應(yīng)本報(bào)告旨在促進(jìn)的行業(yè)參與。
腳注
【1】 2023 年至 2030 年間，美國(guó)的峰值需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)約 8%，從 743 GW增至 802 GW，增量 59 GW（TheBrattle Group 根據(jù)國(guó)家能源模型政策辦公室的總電力消耗預(yù)測(cè)估算） 系統(tǒng)中型電氣化場(chǎng)景）。據(jù)估計(jì)，2023 年至 2030 年間將有 162 GW至 183 GW的發(fā)電量退役。如果退役資產(chǎn)滿負(fù)荷運(yùn)行，退役加上峰值需求增長(zhǎng)將意味著 221 至 242 GW 的供應(yīng)缺口。然而，近期和預(yù)期退役的大部分是老化的燃煤電廠，一些石油和天然氣電廠也將退役；退役資產(chǎn)可能會(huì)低于滿負(fù)荷運(yùn)行。因此，保守估計(jì)需求約為200GW（約60GW新峰值需求+～140GW不再由退役資產(chǎn)滿足的峰值需求）。
