中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：美國能源部預(yù)測，到 2030 年，美國需要多達(dá) 160 GW 的新能源才能滿足電力需求。據(jù)咨詢公司 Wood Mackenzie 的報(bào)告稱，2023 年至 2027 年，美國將增加 262 GW 的分布式能源資源，這一數(shù)量幾乎與同期所有新建的集中式發(fā)電容量相同。虛擬電廠將成為改變電力行業(yè)的主要場景，反映了快速增長的負(fù)荷和需要消納更多分布式能源這兩種主要因素。
虛擬電廠是一個(gè)軟件平臺，有助于將智能恒溫器、太陽能電池板、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車等分布式能源聚合到可實(shí)時(shí)管理的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的興建新的基礎(chǔ)設(shè)施方式不同，虛擬電廠的建成不需要數(shù)年而只是數(shù)月。據(jù)咨詢公司 Brattle Group 的數(shù)據(jù)，在未來 10 年內(nèi)，虛擬電廠可以為電力公用事業(yè)節(jié)省高達(dá) 350 億美元的容量投資。同樣，虛擬電廠為電力客戶提供了新的利潤增長或節(jié)能機(jī)會(huì)。
然而，實(shí)現(xiàn)這些好處取決于公用事業(yè)公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)是否能夠采用穩(wěn)健的市場發(fā)展模式。虛擬電廠市場的成功取決于公用事業(yè)公司的主動(dòng)變革。事實(shí)上，當(dāng)今最有效的虛擬電廠是那些嵌入公用事業(yè)運(yùn)營系統(tǒng)的虛擬電廠，它們?yōu)楣檬聵I(yè)公司提供了對其網(wǎng)絡(luò)中分布式能源的直觀洞察和控制。
本文概述了最有效的虛擬電廠開發(fā)模式，描述了公用事業(yè)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)實(shí)施虛擬電廠的最佳實(shí)踐，以及如何經(jīng)濟(jì)高效地提高電網(wǎng)可靠性和客戶滿意度。
01
虛擬電廠模型概述
目前有兩種虛擬電廠模式占主導(dǎo)地位：公用事業(yè)主導(dǎo)的虛擬電廠和第三方管理的虛擬電廠。
在公用事業(yè)主導(dǎo)的虛擬電廠中（集中式），公用事業(yè)公司通過競標(biāo)方式采購供應(yīng)商軟件來整合和管理分布式能源資產(chǎn)。在這種情況下，軟件供應(yīng)商作為公用事業(yè)公司的延伸，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)虛擬電廠程序、吸引客戶（通過公用事業(yè)品牌營銷）、調(diào)度資產(chǎn)、執(zhí)行測量和驗(yàn)證以及支付參與者的收益。這種模式遵循了公用事業(yè)公司一貫的歷史角色，它作為所有客戶的單一電網(wǎng)運(yùn)營商，其中分布式能源也成為公用事業(yè)公司管理的、寶貴的電網(wǎng)資產(chǎn)（就像變電站或變壓器一樣）。
相比之下，在第三方管理的虛擬電廠中，公用事業(yè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)聚合商獨(dú)立發(fā)展客戶關(guān)系，并將聚合容量競標(biāo)到批發(fā)市場，響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)公用事業(yè)費(fèi)率，或在配電市場中競爭。在這里，聚合商除了要遵守與承購商（公用事業(yè)）簽訂的合同以及批發(fā)市場規(guī)則之外，其他方面則有更大的自由度來管理和調(diào)度分布式能源，爭奪客戶。這種模式更接近競爭性零售模式，其基于如下假設(shè)：消費(fèi)者有動(dòng)機(jī)比較處于競爭態(tài)勢的虛擬電廠報(bào)價(jià)，而且競爭會(huì)最終導(dǎo)致成本的降低。
雖然兩種模式都可以行得通，但公用事業(yè)主導(dǎo)的模式為電網(wǎng)和客戶（尤其是住宅客戶）帶來了諸多關(guān)鍵好處。這種模式在馬薩諸塞州、康涅狄格州、紐約州、新罕布什爾州和羅德島州的聯(lián)網(wǎng)解決方案項(xiàng)目、喬治亞電力公司的項(xiàng)目以及加利福尼亞州太平洋天然氣和電力公司的項(xiàng)目中都取得了成功。
通過將虛擬電廠嵌入到公用事業(yè)的運(yùn)營，集中式的虛擬電廠模式讓電網(wǎng)運(yùn)營商能夠更深入地了解分布式能源資源對其網(wǎng)絡(luò)的影響，并更好地控制這些資產(chǎn)。這對于管理配電網(wǎng)上的分布式能源資產(chǎn)尤為重要。同樣引自 Brattle Group 的報(bào)告，虛擬電廠創(chuàng)造全部價(jià)值的三分之一將直接歸屬于配電網(wǎng)。
換句話說，既然配電公用事業(yè)公司要負(fù)責(zé)規(guī)劃和運(yùn)營系統(tǒng)以應(yīng)對日益分散和靈活的未來電網(wǎng)，那么這些公司就需要控制這些分布式資產(chǎn)。因此，他們必須能夠使用集中式軟件系統(tǒng)來促進(jìn)對分布式能源資產(chǎn)的分析、規(guī)劃和管理。
事實(shí)上，除非住宅用戶的電費(fèi)非常高，否則住宅用戶往往缺乏動(dòng)力或經(jīng)驗(yàn)來比較不同的虛擬電廠產(chǎn)品。由當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司管理的單一虛擬電廠產(chǎn)品簡單易用，可以減少客戶的困惑，并減少虛假或誤導(dǎo)的可能性，而虛假或誤導(dǎo)性廣告有時(shí)會(huì)困擾分布式能源資源市場。
考慮到這一點(diǎn)，以下探討了監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公用事業(yè)公司可以考慮的最佳實(shí)踐，以開發(fā)公用事業(yè)主導(dǎo)的虛擬電廠，其中特別關(guān)注了針對住宅和小型商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
02
虛擬電廠應(yīng)與公用事業(yè)的運(yùn)營需求保持一致
監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公用事業(yè)公司的虛擬電廠計(jì)劃，應(yīng)該首先滿足讓公用事業(yè)公司能夠?qū)崟r(shí)了解分布式能源資源，并為配電網(wǎng)創(chuàng)造一定的靈活性，以適應(yīng)不斷變化的電網(wǎng)需求。
公用事業(yè)公司負(fù)責(zé)規(guī)劃和運(yùn)營電網(wǎng)，為客戶提供可靠且定價(jià)合理的電力。因此，公用事業(yè)公司需要數(shù)據(jù)、工具和深刻的理解等一系列能力來分析和管理分布式能源資源的影響。被動(dòng)的分布式能源資源管理是不夠的。
對虛擬電廠來說，投資于其強(qiáng)相關(guān)的“邊緣分布式能源資源管理系統(tǒng)”（Edge Distributed Energy Resources Management System, Edge DERMS）至關(guān)重要。邊緣分布式能源管理系統(tǒng)有助于分布式能源資源參與者的參與、注冊和績效跟蹤。它將客戶和設(shè)備數(shù)據(jù)流進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，提供了對實(shí)時(shí)虛擬電廠容量的可視性，并集中了公用事業(yè)的調(diào)度和控制。對于電力公用事業(yè)的企業(yè)應(yīng)用程序，分布式能源資源管理系統(tǒng)彌補(bǔ)了面向客戶的服務(wù)程序和電網(wǎng)運(yùn)營程序之間的差距（是打通二者相互隔離的數(shù)據(jù)之間的橋梁）。
公用事業(yè)公司還可以尋求邊緣分布式能源資源管理系統(tǒng)與后端電網(wǎng)系統(tǒng)之間的集成，包括電網(wǎng)分布式能源資源管理系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)（CIS）和電表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（MDM），等等。這通常是充分釋放虛擬電廠完整價(jià)值堆棧所必需的。
簡而言之，集中式虛擬電廠可以提供更好的配電網(wǎng)約束管理軟件（例如承載力分析 HCA）。它們還可以幫助公用事業(yè)公司動(dòng)態(tài)管理輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)中的資產(chǎn)。集中式虛擬電廠可以為公用事業(yè)公司投資提供保障，并調(diào)和分布式能源資源對大電網(wǎng)或本地配網(wǎng)的影響。
03
監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)該支持集中式虛擬電廠建設(shè)
監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮向公用事業(yè)公司提供擴(kuò)大邊緣分布式能源資源管理系統(tǒng)投資所需的資金支持。
為了實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，監(jiān)管機(jī)構(gòu)必須建立一種機(jī)制，將公用事業(yè)公司的財(cái)務(wù)利益與虛擬電廠的實(shí)施結(jié)合起來。實(shí)現(xiàn)這種結(jié)合的一種方法是采用基于績效的電價(jià)制定法 (PBR)，該法案允許公用事業(yè)公司通過實(shí)現(xiàn)某些績效目標(biāo)（例如，達(dá)到虛擬電廠的容量目標(biāo)）來獲取額外收益。加利福尼亞州、夏威夷州、伊利諾伊州、明尼蘇達(dá)州、馬薩諸塞州和紐約州等州通過 PBR 激勵(lì)電力公用事業(yè)公司。
另一種方法是允許將虛擬電廠軟件和相關(guān)實(shí)施成本資本化。允許將虛擬電廠的無形軟件資產(chǎn)資本化，可以加速采用電網(wǎng)管理工具并分?jǐn)偝杀?，從而使公用事業(yè)公司和納稅人都受益。多年來，會(huì)計(jì)規(guī)則的更新使得公用事業(yè)公司在軟件方面的資本投資被接納，紐約、賓夕法尼亞和阿肯色等州允許將某些軟件資產(chǎn)資本化。
04
虛擬電廠應(yīng)提供綜合價(jià)值
釋放發(fā)電、輸電和配電領(lǐng)域的虛擬電廠價(jià)值流應(yīng)成為監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公用事業(yè)公司的首要任務(wù)。
如今，大多數(shù)項(xiàng)目并未充分重視分布式能源資源的優(yōu)勢。隨著虛擬電廠的擴(kuò)展和多種分布式能源資源的整合，使得配電系統(tǒng)的負(fù)荷峰值開始與輸電系統(tǒng)不同，估值框架也必須不斷發(fā)展。估值框架應(yīng)涵蓋虛擬電廠為配電和輸電系統(tǒng)提供的全部價(jià)值。配電公用事業(yè)在確定這一價(jià)值方面發(fā)揮著核心作用。
此外，為了有效實(shí)施聯(lián)邦能源管理委員會(huì) FERC 第 2222 號令也需要虛擬電廠，虛擬電廠可為電力批發(fā)市場和配電系統(tǒng)提供價(jià)值，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了公用事業(yè)在協(xié)調(diào)分布式能源資源方面的作用。將大電網(wǎng)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商 ISO 的需求與配電公用事業(yè)的需求結(jié)合起來，在正確的時(shí)間提供正確的市場信號并非易事，但對于公用事業(yè)管理的資源來說卻容易得多。更好的可視性和與批發(fā)市場運(yùn)營商的協(xié)調(diào)對于公用事業(yè)部署分布式能源資源和有效補(bǔ)償虛擬電廠至關(guān)重要。
05
虛擬電廠應(yīng)該對客戶來說簡單易用
監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公用事業(yè)公司應(yīng)確保公用事業(yè)公司及其合作伙伴制定統(tǒng)一的營銷方法，以簡化客戶注冊流程。
為了最大限度地提高知名度和參與度，讓客戶獲得一致且可靠的信息至關(guān)重要。這反過來又需要公用事業(yè)公司、邊緣分布式能源資源管理系統(tǒng)軟件提供商和原始設(shè)備制造商在計(jì)劃營銷方面密切合作。公用事業(yè)公司在計(jì)劃營銷方面的領(lǐng)導(dǎo)地位得益于客戶和電表數(shù)據(jù)、電力公司與客戶的資產(chǎn)銜接點(diǎn)、品牌知名度和營銷專業(yè)知識，可帶來巨大好處。與其他替代方案相比，公用事業(yè)公司主導(dǎo)的虛擬電廠項(xiàng)目可以提高注冊率，更快地建立虛擬電廠容量并減少摩擦。
此外，公用事業(yè)公司主導(dǎo)的“自帶設(shè)備計(jì)劃”（Bring Your Own Device Programs）最大限度地?cái)U(kuò)大了客戶的選擇。電網(wǎng)會(huì)受益于“允許客戶無縫地將他們已經(jīng)購買的分布式能源資源設(shè)備注冊到虛擬電廠”。邊緣分布式能源資源管理系統(tǒng)軟件提供商通過提供合格設(shè)備合作伙伴的“交鑰匙網(wǎng)絡(luò)”來促進(jìn)“自帶設(shè)備計(jì)劃”，這允許客戶注冊他們選擇的設(shè)備以換取補(bǔ)償。
通過上述最佳實(shí)踐，公用事業(yè)公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以最大限度地提高可視性、洞察力和控制力，以實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)營，提高客戶滿意度。與傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施投資相比，它們還可以以更快的速度和更低的成本滿足負(fù)荷需求增長。能源的未來需要更高的靈活性，而公用事業(yè)主導(dǎo)的虛擬電廠是一種行之有效的方法，可以釋放電網(wǎng)邊緣分布式能源資源的力量。
