美国公用事业公司面临的一大挑战是电力需求并不稳定。相反，它会上下波动，通常在夜间下降并在白天上升，尤其是在炎热的日子里，当居民打开家中的空调时。

提供电力的电力公司必须能够应对这些波动并满足峰值需求。一般情况下，这需要他们建造大量昂贵的煤炭、天然气或核电站，或者在需要时从其他供应商那里购买能源。

但如今，一些公用事业公司正在寻找一种更便宜而且可能更环保的解决方案——虚拟电厂。

虚拟发电厂从不同地点收集较小的电力来源，因此它们可以充当一个传统发电厂。这有助于平衡电网负载，并可以在高峰时段将电力转移到最需要的地方。

什么是虚拟电厂？

虚拟电厂聚合了多个较小的电力来源，例如太阳能电池板，风力涡轮机甚至住宅蓄电池 ——它们分布在一个地区的不同位置，因此它们可以像传统发电厂一样工作，并平衡电网负载或将电力转移到最需要可靠性的地方。各个单元通常通过复杂的软件系统连接，该系统在需要增加或减少发电量时发出信号，并指示能源需要流向何处。

例如，在2021年，总部位于佛蒙特州的创新公用事业公司Green Mountain Power宣布了一项计划，该计划将创建一个虚拟发电厂，该发电厂将在客户家中使用特斯拉Powerwall备用电池网络。在定制能源解决方案（CES）软件的帮助下，存储在特斯拉电池中的电力可以在需要时被抽回区域电网系统，以确保电力稳定，受监管的电力流向客户。正如 Cnet.com 在2022年3月报道中提到的那样，客户在停电时可以获得备用能源，而公用事业公司则可以在需求高峰时获得电力来源。

Green Mountain Power 总裁兼首席执行官 Mari McClure 在新闻稿中表示：“如果没有我们与客户在 Powerwall 计划中的良好合作伙伴关系，这个项目是不可能实现的。该试点项目独特而重要，因为它建立在我们现有的创新和合作基础之上，通过减少碳排放、提高性能和降低成本，对基本电网功能进行有意义的改变。”

太阳能技术提供商SunPower Corp.也在2021年11月宣布，已经启动了自己的虚拟发电厂。新系统允许Eversource和马萨诸塞州，罗德岛州和康涅狄格州拥有SunVault蓄电池的国家电网的客户获得报酬，因为他们允许公用事业公司在高峰需求期间使用其存储的能源。

 

虚拟电厂的优势

根据Bill Schofield的说法，在某些方面，虚拟发电厂类似于网格计算系统，其中计算机网络可以共享资源，甚至可以结合其执行任务的能力。Bill Schofield是CES的未来电网服务副总裁，CES是一家总部位于费城的公司，为能源业务中的各种公司提供咨询建议和服务，包括太阳能和风能生产商。Green Mountain Power是CES的客户之一。

“虚拟电厂是分布式的...电池，或小型小型发电厂和本地备用发电机“，Schofield解释说。“这是一个与使用互联网连接来连接许多小资源非常相似的概念，这些资源可以共同完成与一个大型发电厂相同的工作。”

虚拟电厂的分散性使其在极端天气或其他灾难发生后更有可能恢复。

“假设龙卷风穿过一个区域，摧毁了一个大型发电厂的输电路线。就会断电对吧？”Schofield说。“但是，如果你有一个虚拟发电厂，它有很多小资源遍布各地，龙卷风可能会摧毁虚拟发电厂的10%，但另外90%仍然存在并且可用。”

虚拟电厂在其他方面对电网也有好处，包括电压支持。一个可靠的电网的关键因素是保持电压在可接受的水平;否则，设备可能会损坏，甚至出现停电等情况。但是电压在整个电网和每个接口（变电站，变压器等）上都有所不同，因此必须保持正确的电压。

而在虚拟电厂中，这种情况就更少了。”在电力被使用的地方附近或同一地点有大量的资源”，Schofield解释说。你不必为了保持正确的电压而建造那么大的配电或输电线路。

可再生能源是关键

然而，虚拟电厂的另一个优势是，它们使调节可再生能源变得更加容易，并且可以像传统的化石燃料发电厂那样控制进入电网的电量。

“一个虚拟的发电厂可以包括再次备用发电机的小电池，但在一般术语下，它也可以包括所谓的'需求响应'，”Schofield说。

拥有虚拟发电厂的公用事业公司可以向客户发送消息，要求他们在特定时间减少使用，并可能为当地餐馆提供礼品券作为奖励。在该国部分地区，公用事业公司从各种供应商那里购买电力，虚拟发电厂可以帮助公用事业公司对市场电价做出反应。

Schofield说，这些激励措施间接地可以帮助促进风能和太阳能等可再生能源的发展。因为它们是可变的——意味着太阳不再闪耀，风停止吹——它们提供的电量必须根据它们能够适应的能力进行调整，这种平衡被化石燃料供应商抵消。

“虚拟发电厂旨在运行相同的功能，或者提供与大型发电厂相同的服务”，Schofield说，“并且是可调度的，这意味着我可以与它沟通并告诉它做一些不同的事情。调度电力上升或下降是实现价值的一部分。”

通过与消费者互动并招募他们来帮助管理能源使用，虚拟发电厂可以在解决公用事业行业长期存在的问题之一方面发挥作用：高峰使用。

“提供电力的绝大部分成本只是为了处理那些高峰期”，Schofield表示，“如果你能让所有类型的消费者以这些方式使用他们的消费，也许用普通牙刷而不是电动牙刷刷牙......然后你可以从系统中节约很多成本。你还可以采取消对燃烧化石燃料的大量需求。但这在历史上是非常困难的，因为...一般人不会给自己带来太多不便。”

但他也说，这种情况正在改变。年轻一代的可持续发展意识更强，每个人都有智能手机。也许有一天，你会在手机上收到一条警报，上面写着“电费警报。请调低恒温器。”如果您这样做，您将获得奖励积分。你会吗？

Schofield说你可能会。“大多数人都想做一件好事，因为实际上他们支付的是固定价格，而他们消费电力的实际成本很小，”他说。“但是，如果你让成千上万的人都做出回应，那么这一点点加起来就有意义了。”

全球洞见与新闻分享

不同的电力市场规则和机制下，虚拟电厂的功能和商业模式有所不同。我们持续关注全球各地在VPP领域的创新和发展，与行业同仁共同以技术驱动低碳未来。

例如：Tesla在澳大利亚的Autobidder主要以参与FCAS调频辅助服务为主，确保NEM电力频率的稳定；欧洲最大虚拟电厂 Next-Kraftwerke主要是在为风力发电和光伏发电企业提供可控负荷的电力能源，帮助这些清洁能源企业实现电力市场的偏差考核，避免风光发电预测不准确部分的市场惩罚损失；中国在技术和市场前沿探索的虚拟电厂PowerShare目前主要是以人工智能技术对负荷预测、分布式储能和微电网边缘计算控制实现需求侧响应，实现对电网的削峰填谷等功能。