电力和信息的多向流动是电网的未来
20世纪电网单向电子流动的时代已经终结。
在当今21世纪多维、多向的系统中，新工具可以减轻需求增长带来的负担，同时限制客户成本。
但行业消息人士、监管机构和技术提供商表示，在急于满足不断增长的能源需求的过程中，公用事业公司和其他相关方往往忽视了电力系统创新的价值。相反，许多人呼吁重启老旧发电厂并推崇不成熟的能源来源，据 Energy Innovation预测.
新的发电和输电基础设施是必要的。但一套精密的电力系统优化方案可以通过最大化负荷和资源的灵活性，帮助运营商减少对昂贵新基础设施的需求。
技术提供商Dynamic Grid的创始人兼首席执行官Kay Aikin表示：“新的大型负荷会给系统带来成本。”但“数据中心和发电都可以成为灵活的资产，增加系统多样性，从而提高可靠性。”
例如，南加州爱迪生公司正在投资于人工智能增强的系统管理，使运营商能够洞察“全天不断变化的复杂输入和输出序列”，该公用事业公司发言人Jeff Monford表示。
他说，这是一个“前瞻雷达”，“正在重塑我们规划、运营和维护电网的方式。”
前联邦能源监管委员会主席Jon Wellinghoff，现任咨询公司 GridPolicy的首席执行官，也表达了同样的观点。
“电力‘系统的系统’是许多功能的复杂交织与互动，”他说。“数百万个小负荷和资源可以通过自动化AI平台像大负荷一样进行协调和优化。”
灵活性的力量
灵活性为 变革性价值 美国电力系统——常被称为“世界上最大的机器”——提供了重要支撑，关键利益相关方对此表示认同。
然而，许多公用事业公司在灵活运营大负荷和客户自有资源方面面临财务和技术障碍， 7月14日West Monroe对500名公用事业高管的调查显示.
有些人完全拒绝这一概念。
“预计的负荷增长无法通过现有的负荷接入和电网管理方式来实现，” 美国能源部7月的一份报告指出.
投资者对大规模、非灵活发电的兴趣正在回升。白宫下令 两座即将退役的燃煤电厂 继续运行。针对 天然气, 水电和 核电 的超大规模投资已宣布，以满足AI数据中心的需求。
但这些计划忽视了供应链、建设工期的现实，以及先进核电技术本身尚未经过验证的特性。新的燃气轮机面临至少五年的交付周期。
这些计划也与 能源部自身2024年7月的建议 相矛盾，该建议指出“灵活、可靠的电力供应”以及“数据中心的需求侧效率和灵活性改进”可以产生“立竿见影的效果”。
这种灵活性可以通过网络化的先进计算智能部署在公用事业控制室和系统边缘。 AspenTech电力与公用事业副总裁Sally Jacquemin表示，这是一个“旅程”，因为公用事业需要时间来认识其价值并优先安排投资。
Jacquemin表示，电网边缘分布式能源资源管理系统（DERMS）和高级配电管理系统（ADMS）是这一旅程的关键部分。她补充说，控制室中的企业级DERMS可以利用客户自有资源实现“精准定位的需求响应”。
Jacquemin表示，技术赋能的能力可以避免或推迟基础设施投资，从而减少客户费率上调的需求。
SCE的Monford表示，管理大型负荷和分布式能源资源等挑战，需要将电网视为“一个动态、多向的系统，其中电力、数据和价值在所有方向上流动”。
这种视角的 转变 ，从传统的单向电子流动电网出发，“能够实现更智能的规划、更灵活的运行和更全面的解决方案”，以“满足未来的需求”，Monford表示。
用AI解决AI的电力问题
多位消息人士一致认为，数据中心灵活性可能是当今AI驱动的系统运营所带来的关键新兴机遇。 ，在“电网紧张条件下的灵活性”可能“降低峰值需求”，并减少新负荷导致停电的威胁。 承认.
灵活的数据中心负载如果能在其“最大运行时间的0.25%”内被削减，就可以应对“全国当前总峰值需求的10%”，据 一篇有影响力的二月论文《重新思考负载增长》，该论文由杜克大学尼古拉斯研究所发布。
一些公用事业公司已经在测试这种灵活性。亚利桑那州的盐河项目在三个小时内实现了电力消耗减少25%， 该测试涉及一个由256块Nvidia GPU组成的数据中心集群，使用了Emerald AI的软件， Nvidia上个月表示。 灵活负载.
当今的系统规划和运营可以与数据中心网络进行协同优化，其电力使用可以进行协调编排以满足双方需求，Emerald AI创始人兼首席执行官Varun Sivaram表示。 灵活的AI数据中心甚至可以充当虚拟电厂， 既能保护 系统可靠性，又能保障数据中心的财务可行性，他补充道。
如果每个数据中心都自建表后发电设施，“那将是构建电力系统的极其低效方式”，因为系统运营商和公用事业公司将无法利用这些资源，Sivaram表示。而且“对数据中心来说可能也很昂贵”，因为它们无法通过依赖系统资源来节省成本，他补充道。
杜克大学博士生、尼古拉斯研究所负载增长论文的合著者Tyler Norris表示， “残酷的现实”是“数据中心宁愿永远不进行灵活调度”。
但他补充说，他们“不需要在所有时段都达到铭牌最大需求的100%”。他表示，借助AI增强工具和当今的系统态势感知能力，运营商可以在系统压力最大的时候调度和管理发电负荷。
前FERC主席理查德·格利克（现为咨询公司GQS New Energy Strategies的负责人）对此表示赞同。
他说，现有技术提供的计算和组织能力，可以更快地应对当前预计的负荷增长，并降低客户成本。这些技术还可以推迟或避免建设新的基础设施，格利克补充说，新基础设施“耗时且对公用事业公司来说成本高昂”。
格利克表示，公用事业公司确实面临资本支出保证回报率下降的问题，但随着负荷增长带来的收入增加，它们可以利用其他灵活性优势。
他补充说，先进计算赋能的“区域市场、容量市场和能源不平衡市场现在可以在瞬间完成调度，从而在更广泛的范围内降低成本并提高可靠性。”
让客户参与系统管理
在这些先进系统管理工具的另一端，是一个不断增长的客户侧储能和发电资源网络，这些资源可以与需求响应计划协同部署，使电网更加灵活可靠。
例如，今年早些时候，需求响应和虚拟电厂 在笼罩美国东北部的热穹顶事件中，为维持电力供应发挥了关键作用.
FERC主席马克·克里斯蒂当时表示，需求响应“至关重要”。
在波多黎各也可以看到类似的现象，那里的系统运营商连续数周依赖倡导者所称的 拉丁美洲首个投入运营的表后虚拟电厂 以及加勒比地区的同类设施。
“高级需求响应或任何分布式能源资源聚合的最重要价值流是系统级容量，”电网边缘DERMS提供商兼DER聚合商EnergyHub总裁Seth Frader-Thompson表示。
Frader-Thompson表示，可以从手动可调度的DER聚合开始。但他补充道，“很快，明确的客户和系统价值就会成为通往完全集成自动化系统的垫脚石，该系统能够提供更多价值。”
“这些项目极具成本效益，”Frader-Thompson继续说道。
“ 马萨诸塞州能源效率委员会 发现，2023年700万美元的项目激励为公用事业带来了 2.39的效益成本比，他说。
客户也可以从中受益
Dave Sheehan是行业解决方案高级总监，任职于 Uplight，一家需求响应和虚拟电厂提供商，其项目报告管理资产达8.5吉瓦。Sheehan表示，这些项目的参与者 去年通过公用事业项目返利和激励获得了3300万美元的收入。
为了实现这种互联的系统之系统，监管机构、公用事业和客户需要“重视客户拥有的分布式能源资源所提供的全套灵活服务”，他表示。
普吉特海湾能源公司是与Uplight合作聚合和优化资源的公用事业公司之一。该公司正在去年新增的先进配电管理系统成功基础上继续发展，PSE系统规划总监David Landers表示。
“虚拟电厂今年86.9兆瓦的峰值负荷削减表明这些项目确实有效，”Landers说。但“哪些项目有效、有效程度如何、以及能持续多久，仍在评估中。”
其他公用事业公司也在采用类似的技术和工具，以利用客户自有资源的价值。
纽约州能源研究与发展管理局（简称NYSERDA） 于7月发布了一份招标 ，寻求新技术以更好地将电动汽车融入电网。
NYSERDA希望将配电系统管理“从试点推进到实际部署”，NYSERDA创新副总裁Brandon Owens表示。公用事业公司需要安全、可扩展的基础设施和协议来实时传输和接收数据，并“实现双向数据流的可操作化”，他补充道。
“这种数据流和运营就绪能力可以更好地利用发电厂、可再生资源以及聚合的分布式能源作为虚拟电厂，”Owens说。
这还可以避免对新基础设施的资本投资，并使电力更加可负担，他补充道。
太平洋天然气与电力公司对此深有体会。该公司负责电网边缘创新与清洁能源技术平台的董事亚历克斯·波蒂利亚表示，公司的DERMS和通信系统使得百事公司一座可为50辆特斯拉电动卡车充电的充电站得以简化并网流程。
波蒂利亚称，为避免该充电站5兆瓦的峰值负荷使配电系统过载而进行的基础设施升级原本需要三年时间，且近期成本高昂。相反，太平洋天然气与电力公司的DERMS实现了 灵活并网 ，即百事公司同意通过公用事业系统接收自动通知来限制充电，同时百事公司可将升级成本分摊至三年内支付，她说道。
打破公用事业的“孤岛”
历史上以供应平衡需求的方法正在被灵活调节需求以实现系统平衡的策略所改变。
能源创新组织电力建模总监布伦丹·皮尔庞特表示，新技术和新思维模式广泛普及面临的一个挑战是，电力公用事业行业在发电、输电、配电和客户服务方面被划分为不同的监管架构。
皮尔庞特指出，不同监管框架和不同监管机构之间的沟通与协调有所欠缺。
“能够展示和评估绩效的更优方法论和技术将至关重要，”他补充道。
一些利益相关者表示，打破这些创新的障碍是这一进程的关键下一步。
“公用事业公司和客户是一个更大系统的一部分，该系统包括发电、输电、配电和客户等组成部分，”爱迪生照明公司协会技术战略副总裁伊丽莎白·库克表示。 通过新兴技术，这些组成部分日益“在系统之系统中相互包含”。
但公用事业公司才刚刚开始构建充分利用这项新技术所需的结构， 库克说。 她强调，要做到这一点，需要政治投入来打破“公用事业孤岛”，并将他们建设基础设施的激励措施转变为投资运营技术的财务激励。
而且“所有这些投资都是赢家，”她说。