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并经允许转载。

成千上万吨的天然气冲上南加州的天空本应在去年年底为该地区的发电厂提供燃料，并为家庭供暖。相反，阿利索峡谷储存站的大规模泄漏迫使加州电力供应商竞相补充失去的供应，以避免未来几个月出现停电和反复停电。

但洛杉矶地区的公用事业公司并不仅仅是寻求更多的化石燃料来填补天然气的缺口。他们也在转向中国“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，这些网络连接在一起，由软件和数据系统远程控制。这些虚拟发电厂的目标是在高峰时段集体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传统能源的部分需求，避免电网中断。

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——分散在电网上的各种能源存储、效率和可再生能源装置。

GTM Research的高级分析师Omar Saadeh在旧金山接受电话采访时说:“公用事业公司和其他电力行业的股东对部署这些解决方案以满足他们不同需求的兴趣明显上升。”

在加州，一场重大泄漏造成的天然气短缺加速了这些技术的采用。

Saadeh说，推动这一需求的总体因素是，美国正在从一个集中的电力市场向一个本地化的低碳供应网络转变。在这个市场上，庞大的化石燃料发电厂通过输电线路将电子传送到各州边界。他补充道：“公用事业正在向分散化系统过渡的整个概念，正是这种对虚拟发电厂和其他技术的兴趣真正出现的地方。”。

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”——的市值很快就会翻一番，从2014年的大约5000万美元到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•阿斯穆斯(Peter Asmus)表示，考虑到LG化学(LG Chem)和松下(Panasonic)等公司最近在住宅和商用电池系统领域的增长，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峡谷泄漏导致的天然气短缺加速了这些新兴能源技术的采用。今年夏天，加州公共事业委员会(California Public Utilities Commission)命令该地区的主要电力供应商南加州爱迪生公司(Southern California Edison, SCE)“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”，这一过程目前仍在进行中。公用事业专员还要求SCE加快私人拥有的电池、太阳能和其他分布式系统接入电网的速度。

SCE的大部分天然气供应来自南加州天然气公司，该公司拥有Aliso Canyon地下设施，从2015年10月下旬到2月中旬，该设施泄漏了超过9.7万吨的甲烷。加州监管机构估计，该地区只有150亿立方英尺的电力和供暖可用，不到该设施容量的五分之一。

斯特姆公司。一家能源存储提供商表示，由于加利福尼亚州的应对措施，该公司预计将加快其在洛杉矶地区现有的一些虚拟发电厂项目。

这家初创公司利用电池和软件帮助全食超市(Whole Foods)和万豪酒店(Marriott)等大型零售和酒店公司降低电费。在过去的7年里，Stem公司已经在加州的数百座大型建筑中安装了电池系统(有时还与屋顶太阳能配套使用)。电池在电费低的时候充电。Stem的软件系统然后分析一栋建筑的能源使用情况以及公用事业费用信息。当电价最昂贵时，该系统自动减少公用事业单位提供的电力的使用，而从电池中提取。

这样，个别建筑物的业主可以降低公用事业公司每月收取的“高峰需求”费用。但Stem首席执行官约翰·卡林顿（John Carrington）在一次电话采访中表示，总体而言，好处更大。通过其软件，Stem可以协调客户建筑中的系统，以减少突然需要电力时整个区域的能源需求。Stem于2014年收到一份合同，为SCE提供85兆瓦的虚拟电力，用于现有电力供应受限的人口密集地区。

卡灵顿表示，Stem正与“洛杉矶地区的所有公用事业公司合作，对我们的产品进行快速响应和快速安装。”他补充说，对于虚拟电源而言，对Aliso Canyon的响应“可能真的会成为行业的一个转折点。”

并不是所有的虚拟发电厂都像Stem的聚合建筑网络一样工作，后者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，特别是这些技术中的许多仍处于试验和开发阶段。然而，通常情况下，系统遵循三种模型之一。

第一种是供应侧体系，这种体系在德国和丹麦等欧洲国家更为普遍，在这些国家，小规模的可再生能源项目已经比比皆是。在这个模型中，地方政府和电网运营商可以利用水力、沼气和其他低碳资源，协调独立的太阳能电池板和风力发电场(它们间歇性地、不同时间运行)的输出，从而模拟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)表示他们会这么做共同构建IT骨干一个大众市场虚拟发电厂，将协调价值数百兆瓦的分布式能源项目，如风能和太阳能发电厂。

需求响应

第二种模式主要侧重于“需求响应”——在电力需求最高的时段，通过能效系统和软件降低能耗。这就减少了公用事业公司为提供有限的峰值供应而启动昂贵的化石燃料“峰值”工厂的需求。

需求响应的基本前提- - - - - -公用事业公司全年向大用户收取较低的费用，以换取他们在高峰时段断电- - - - - -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栋建筑的方法，并将其传播到数千个站点，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萨拉·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。

在风能和太阳能高度集中的地区，虚拟发电厂更有经济意义。

EnerNOC在美国的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，以便在电网负担过重时定期减少他们的电力消耗，或避免高昂的电价。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。然后，一个与电表相连的小型设备将数据发送给EnerNOC，后者测量并跟踪每个站点的能耗减少情况。

该公司可以向电网运营商提供这些减少能耗的“负瓦”，后者反过来向EnerNOC支付服务费用。EnerNOC最大的市场是PJM Interconnection，该公司负责协调东部和中西部13个州的批发电力运输。

麦考利在一封电子邮件中解释说：“我们不是通过向系统添加更多电力来满足消费者的用电需求，而是付钱给人们以减少他们的使用。”。“其效果是有足够的能量来运转。”

混合资产

第三种虚拟发电厂模式与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，又能有针对性地提供清洁能源。Navigant的Asmus表示，该行业在美国的增长可能最大，尤其是电池系统的成本继续暴跌太阳能电池板在美国的屋顶上扩散开来。

然而，美国的大部分增长最初将集中在少数几个州- - - - - -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制定了规则，或正在制定政策，使小型可再生能源系统更容易融入更广泛的电网。但在其他地区，包括落基山脉的州，法规还没有赶上新电力模式的出现。

GTM分析师Saadeh表示:“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具经济意义。就其本身而言，管理数千个独立的、断断续续的可再生能源系统可能会给公用事业公司带来物流方面的挑战，它们必须确保电网不会同时充斥过多的太阳能，或者确保客户在无风时可以打开电灯。因此，电力公司有更大的动力去开发能够最好地协调这些不同系统的好处的技术，特别是在可再生能源高度集中的地区。

Saadeh指出:“可再生能源高度渗透的分布式电网需要一定的灵活性。”“虚拟发电厂提供了这一点。”

科技公司、公用事业公司和监管机构还在为虚拟电厂计算正确的市场价值，以及它们应该如何在电力市场上竞争的早期阶段。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:“很多技术正在开发中，但这与实际获得资金和向电网提供服务之间还有很大的差距。”

在一个试点项目与公用事业公司PG&E Corp.进行了合作，后者拥有一系列综合资产- - - - - -包括蓄电池和电动汽车- - - - - -像传统发电厂一样，参与批发电力市场。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电缺口，类似于燃气尖峰发电厂。参与者每月收到向试点市场提供供电能力的费用。

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

她说:“关于谁真正拥有虚拟电厂的资源以及不同州的不同机制，仍有很多实验。”“但我认为，它将大幅扩大。- - - - - -甚至不是在未来10年，而是未来3到5年。”