新的绿色电网:公用事业公司部署“虚拟发电厂”

这个故事最初出现在Yale360并经允许重印。

数以万吨计的天然气冲上了南加州的天空去年晚些时候，本应给该地区的发电厂和家庭供暖。相反，Aliso Canyon储存地点的大规模泄漏使得加州电力供应商竞相补充失去的供应，以避免未来几个月的停电和反复停电。

但洛杉矶地区的公用事业公司并不仅仅是在寻找更多的化石燃料来填补天然气的空缺。他们也在转向“虚拟电厂”:由独立电池、太阳能电池板和节能建筑组成的庞大网络，它们相互连接，并通过软件和数据系统进行远程控制。这些虚拟发电厂的目标是在高峰时段共同减少客户的能源需求，并在目标地区提供可再生能源供应。这将使公用事业公司能够抵消一些来自传统能源的电力需求，并避免电网中断。

一个引人注目的测试

能源专家说,目前对加州的天然气短缺可能成为引人注目的测试用例对虚拟发电厂,清洁能源的一个新兴领域将超过五倍的大小在美国十年之内增长从2014年的约4800兆瓦容量近28000兆瓦,到2023年,根据Navigant的研究这是一家咨询和市场研究公司。美国和欧洲的电力供应商正在越来越多地试验这些系统，以帮助管理和利用数千个分布式能源系统的价值，这些系统包括分散在电网中的各种能源存储、效率和可再生能源装置。

GTM Research高级分析师Omar Saadeh在旧金山接受电话采访时表示:“公用事业和其他电力行业的股东对采用这些解决方案来满足他们不同需求的兴趣显著增加。”

在加州，天然气短缺的主要泄漏正在加快采用这些技术。

Saadeh说，推动这一整体需求的是美国正在从集中的电力市场——庞大的化石燃料发电厂通过输电线路将电子跨越州界——向本地化和低碳供应网络的转变。他补充说:“公用事业正在向分散化系统过渡的整个概念，正是人们对虚拟电厂和其他技术产生兴趣的地方。”

GTM Research项目仅仅是虚拟发电厂的软件组件——被称为“分布式能源管理系统”——的市场价值很快就会翻番，从2014年的大约5000万美元增长到2018年的1.1亿美元。添加在可再生能源技术,电池和其他组件,和虚拟发电厂市场将增长从2016年的15亿美元的年收入53亿美元的市场,到2023年,美国以37亿美元的年总和欧洲剐破13亿美元,指南针预计在2014年。旧金山Navigant首席研究分析师彼得•阿斯慕斯(Peter Asmus)表示，鉴于LG化学(LG Chem)和松下(Panasonic)等公司近期在家用和商用电池系统方面的增长，这个市场的实际价值可能要高得多。

采用新兴技术

在加州，Aliso峡谷泄漏造成的天然气短缺正在加速这些新兴能源技术的采用。加州公共事业委员会(California Public Utilities Commission) 5月底命令该地区主要电力供应商南加州爱迪生公司(SCE)今年夏天“加快购买储能设备”，以帮助“减轻洛杉矶盆地的电力可靠性风险”，这一过程仍在进行中。公用事业委员会还要求SCE加快私有电池、太阳能和其他分布式系统与电网的连接速度。

SCE的大部分天然气供应来自南加州天然气公司(Southern California gas Company)，该公司拥有Aliso Canyon地下设施，从2015年10月底到2月中旬，该设施泄漏了逾9.7万吨甲烷。加州监管机构估计，该地区只有约150亿立方英尺的电力和供暖供应，不到该设施总容量的五分之一。

阻止公司。该公司表示，由于加州采取了应对措施，预计将加快在洛杉矶地区的一些现有虚拟发电厂项目的建设。

这家初创公司使用电池和软件来帮助主要的零售和酒店公司，如全食超市和万豪酒店，减少他们的电费。在过去的七年里，Stem已经在加州的数百座大型建筑中安装了电池系统(偶尔与屋顶太阳能一起使用)。电池是在电量低的时候充电的。Stem的软件系统然后分析建筑物的能源使用和关于公用事业费率的信息。当电价最高时，系统会自动减少使用公用事业提供的电力，转而从电池中获取电力。

通过这种方式，单个建筑的业主可以降低公用事业公司每月收取的“高峰需求”费用。Stem的首席执行官约翰·卡灵顿(John Carrington)在电话采访中说，总的来说，好处更大。通过它的软件，Stem可以协调其客户大楼的系统，以减少电力突然需要时整个地区的能源需求。Stem公司在2014年获得一份合同，向SCE公司提供85兆瓦的虚拟电力，这些电力将用于现有电力供应有限的人口密集地区。

卡灵顿说，Stem正在与“洛杉矶地区的所有公用事业公司合作，为我们的产品进行快速响应和快速安装。”For virtual power, he added, the response to Aliso Canyon "could really serve as an inflection point for the industry."

并不是所有的虚拟发电厂都像Stem的建筑聚合网络一样工作，它们使用电池和能源管理系统。事实上，“虚拟发电厂”的定义仍然有点模糊和主观，特别是因为许多这些技术仍然处于试验和开发阶段。然而，通常情况下，系统遵循三种模型中的一种。

第一个是供应侧系统，这在德国和丹麦等欧洲国家更为普遍，这些国家已经有大量小规模的可再生能源项目。在这个模型中，地方政府和电网运营商可以协调独立的太阳能电池阵列和风力发电场的输出——它们间歇性地在不同的时间运行——利用水电、沼气和其他低碳资源，从而模拟一个24小时发电厂的输出。去年11月，德国科技巨头西门子公司(Siemens Corp.)和公用事业巨头莱茵集团(RWE)说，他们会这么做共建IT骨干这是一个面向大众市场的虚拟发电厂，将协调价值数百兆瓦的分布式能源项目，如风力和太阳能发电厂。

需求响应

第二种模式主要侧重于“需求响应”——通过能效系统和软件，在电力需求最高的时段减少消耗。这就减少了公共事业公司点燃昂贵的化石燃料“峰值”工厂以提供有限供应的需求。

需求响应的基本前提- - - - - -公用事业公司全年向大量能源用户收取较低的电费，以换取高峰时段的断电- - - - - -已经存在了几十年。但现代软件和数据系统采用的是一种逐层建造的方法，并将其扩展到数千个站点，形成一个可靠的、可扩展的虚拟发电厂，该公司营销高级总监莎拉·麦考利(Sarah McAuley)说例如EnerNOC这是一家位于波士顿的能源软件和服务公司。

虚拟发电厂在风能和太阳能高度集中的地区更有经济意义。

EnerNOC在美国这一领域占据主导地位。该公司向商业和工业建筑的业主支付费用，让其在电网负荷过重时定期降低电力消耗，或避免高电价。EnerNOC的软件平台可以通知制造商何时应该切换到几个小时的维护模式，或者建议办公室经理减少空调的使用。连接在电表上的一个小装置将数据发送到EnerNOC, EnerNOC会测量并跟踪每个站点的能源消耗。

该公司可以向电网运营商提供这些“负瓦”的节能服务，而这些运营商反过来又向EnerNOC支付服务费用。EnerNOC最大的市场是PJM互联，它协调东部和中西部13个州之间的批发电力的移动。

麦考利在一封电子邮件中解释道:“我们不是通过向系统增加电力来满足消费者的用电需求，而是付钱让人们减少用电。”“其效果是有足够的能量传播。”

混合资产

虚拟发电厂的第三种模式，与Stem的方法一样，是一种混合资产，如电池存储、太阳能和能效系统，既能降低消耗，又能以有针对性的方式提供清洁能源。Navigant的Asmus表示，这一领域将成为美国增长最快的领域，尤其是在电池系统成本方面继续暴跌太阳能电池板遍布美国的屋顶。

不过，美国经济增长最初将主要集中在少数几个州- - - - - -主要是加利福尼亚和夏威夷，但也有越来越多的纽约和大西洋中部各州。一些州的立法机构和公用事业监管机构已经采纳或正在制定政策，以便更容易地将小规模的可再生能源系统整合到更广泛的电网中。但在包括落基山脉诸州在内的其他地区，法规还没有跟上新型电力模式的出现。

GTM的分析师Saadeh说:“这些都是非常新兴的技术，从公用事业和监管的角度来看，这是一个非常新兴的市场。”

Saadeh说，虚拟发电厂在风能和太阳能高度集中的地区更有经济意义。单独管理数千个独立的、时断时续的可再生能源系统，可能会给公用事业公司带来后勤方面的挑战，这些公司必须确保不会有太多的太阳能同时涌入电网，或者确保用户在没有风的时候可以开灯。因此，电力公司有更大的动力去开发技术，以最好地协调这些不同系统的利益，尤其是在可再生能源集中度较高的地区。

“一个高度渗透可再生能源的分布式电网需要某种灵活性，”Saadeh指出。“虚拟发电厂就能做到这一点。”

技术公司、公用事业公司和监管机构也仍在为虚拟发电厂确定正确的市场价值，以及如何在电力市场上竞争的初级阶段。启动橄榄石在加州有几个试点项目，旨在回答这类问题。

Olivine的首席执行官贝丝·里德(Beth Reid)说，“很多技术都在开发中，但这与真正赚钱和向电网提供服务之间有很大的差距。”

在一个试点项目与公用事业PG&E公司，各种各样的集合资产数组- - - - - -包括电池存储和电动汽车- - - - - -就像传统的发电厂一样，它们也参与了批发电力市场。这个想法是为了表明虚拟发电厂可以向电网提供灵活、快速响应的电力服务，以帮助填补风能和太阳能的间歇性供应缺口，类似于燃气峰值发电厂。参加者按月向试验市场提供电力供应能力。

里德说，她预计虚拟发电厂将大幅增加，因为试点项目将有助于理清不同的技术和系统，各州将继续消除监管障碍。

“关于谁真正拥有虚拟发电厂的资源以及不同州的不同机制，还有很多实验，”她说。“但我认为它将显著扩大规模。- - - - - -甚至不是在未来十年，而是在未来三到五年。”