EPRI与Kraken推进分布式能源互操作标准，加速虚拟电厂规模化部署

由用户侧分布式资源组成的大型虚拟电厂（VPP）组合，其发展正迎来关键推动力。行业机构与开发商指出，缺乏统一的互操作标准是制约VPP规模化增长的主要瓶颈之一。

根据美国能源部（DOE）2023年发布的一份报告，到2030年，VPP有望满足美国200吉瓦峰值需求中的至多160吉瓦，并每年降低电力系统成本约100亿美元。然而，VPP的规模化增长可能因其聚合的分布式能源（DER）组件缺乏通用标准而受限。

支持者认为，通用标准能使公用事业公司或聚合商在广泛的电力系统服务中“编排”屋顶光伏、电池和电动汽车等多样化DER资源。

“没有互操作标准，VPP就无法以所需的速度和效率实现可扩展性、经济性和可靠性，以应对电力系统面临的波动性、负荷增长和极端天气事件。”电力研究协会（EPRI）首席执行官Arshad Mansoor表示。该机构正牵头两项标准化倡议。“现在是召集VPP利益相关方的时候了。”他补充道。

DOE报告指出，标准化的互操作性有助于简化和扩大DER的必要采用，以及将VPP整合到公用事业规划和批发市场中的必要性。

杜克能源（Duke Energy）定价与客户解决方案高级副总裁Lon Huber表示，系统运营商“必须能看见所连接的DER设备，能够向设备发出信号，并确信设备已响应信号”。为此，“整个VPP生态系统应由一个多方利益相关者协作体进行标准化。”他补充道。

然而，倡导者目前面临的最大未解问题是：标准应是什么，以及需要哪些技术来优化性能。EPRI、国际软件平台供应商Kraken及其他机构正联合起来正视并回答这些问题。

灵活性变得至关重要

分析师一致认为，交通、建筑和工业电气化将带来新的电力需求动态，包括更高且更随时间变化的峰值需求。

运营着3吉瓦VPP并计划到2030年达到50吉瓦的Renew Home公司首席执行官Ben Brown表示，VPP可以自动对客户能源使用进行小幅调整，使其“在电力更便宜、更清洁时”用电。“数千户家庭的需求灵活性”是“重要的峰值容量资源”，有助于“平衡电力系统供需”。他补充道。

美国能源部贷款项目办公室主任Jigar Shah在近期一次采访中表示，VPP“很可能是在合理成本和所需时间表内管理电气化的唯一途径”。

Sunrun电网服务与VPP主管Chris Rauscher同意，随着电力负荷的巨量增长，VPP的灵活性“是匹配供需的唯一方式”。电气化带来的需求将增长，但VPP“将持续降低峰值”，并在电力系统上“创造增量容量”。他补充道。

根据落基山研究所（Rocky Mountain Institute）9月的一份报告，VPP的灵活性已在加利福尼亚州和亚利桑那州增强了资源充裕性，缓解了纽约州输配电系统的压力，并为犹他州和佛蒙特州的客户降低了系统成本。

但报告称，“充分实现”VPP灵活性需要将VPP完全整合到电力系统规划和运营中。报告补充说，确保更一致、可靠调度以及更准确、及时调度信号的设备标准，对VPP整合“至关重要”。

配电级软件解决方案提供商Introspective Systems首席执行官Kay Aikin表示，通过“奖励灵活性的系统”，还可以避免为满足当前电气化目标而升级美国配电系统所需的“潜在10万亿美元”成本。

Aikin表示，利用灵活的VPP可以在负荷增长时实现“分阶段配电系统投资”。“许多公用事业公司开始看到VPP缓解系统拥堵，他们对灵活性的兴趣正在增长。”她补充道。

EPRI和其他倡导者表示，实现灵活性的关键一步是DER互操作标准。

应对复杂性的标准

行业利益相关者一致认为，在配电系统层面聚合客户自有设备，给电力系统和市场运营带来了新的复杂性。

爱迪生照明公司协会（Association of Edison Illuminating Companies）技术战略副总裁Elizabeth Cook表示，许多人（甚至电力行业内部人士）并未意识到当今传统配电系统对系统可见性的限制有多大。“监管机构和政策制定者需要允许公用事业投资于基础性的配电系统传感器和测量技术。”她补充道。

Cook继续说，目前使用的通信技术和软件平台“不够动态”，无法捕捉当今动态DER技术的潜在收益。但要获得所需的配电系统基线信息和建模数据，需要对技术和运营进行“系统性改革”。

为推进这项改革，并使VPP能够提供系统灵活性和可靠性，EPRI和Kraken正在启动其“水星”（Mercury）倡议，以制定DER的互操作指南和实践，Kraken首席营销与灵活性官Devrim Celal表示。Celal称，该倡议将首先组建一个VPP利益相关者领导小组。

Celal表示，类似于1998年成立的蓝牙特别兴趣小组（Bluetooth Special Interest Group）开发无线设备标准，VPP利益相关者将识别DER通信协议。他补充说，对组件设备更高的可见性和更精确的控制“将使VPP能够更好地平衡负荷、减少系统拥堵并与批发市场互动”。

随后将努力吸引更广泛的VPP利益相关者加入EPRI的“灵活互操作技术”（Flexible Interoperable Technologies，简称FLEXIT）倡议。EPRI表示，该倡议的目标是超越“水星”倡议，通过“标准化服务定义和接口”简化DER集成，并“制定面向未来的实施策略”。

EPRI的Mansoor补充说：“包括公用事业、DER制造商、VPP聚合商、研究人员和政府机构在内的多元化利益相关者，将帮助制定一个公共的VPP聚合和技术框架，用于公用事业与聚合商之间的接口。”

Mansoor表示，由于当前VPP与公用事业的接口对每个聚合商或公用事业而言都是独特的，VPP集成需要昂贵的“定制软件”，且需要“数月或数年”才能完成和实施。“在最坏的情况下，所需投入超过了收益。”但他补充说，标准化和互操作性可以改变这一状况。

“VPP现在已被构建和使用，但如果没有标准化和互操作性，它们将无法实现可扩展、可靠和经济。”Mansoor继续说道。“VPP灵活性作为能源、容量和辅助服务仍将具有价值，但制造商将不会投资于支持VPP的产品，其价值也不会被完全整合到市场中。”他说。

关键利益相关者对此表示认同。

杜克能源的Huber表示，随着多种技术协同工作，VPP部署“可以扩展到可观的规模”。通过“多方利益相关者协作”的标准化，将能为VPP规模化实现所需的系统可见性、控制和通信，用于“设备发现、设备注册、设备编排和设备数据交换”。他说。

另一项旨在简化VPP部署的工作是由Keyes and Fox律师事务所为Solar United Neighbors设计的示范电价（model tariff），旨在“将补偿设定在服务的全部价值上”，Keyes and Fox合伙人Beren Argetsinger表示。他还补充说，他们还设计了示范立法（model legislation），以将VPP扩展到新的司法管辖区。

Sunrun的Rauscher表示，对于主要提供住宅太阳能加储能VPP的Sunrun而言，进一步的DER标准化并非必需，因为其业务已“以可靠性和可预测性规模化运营”。但他补充说：“公用事业项目管理方确实需要标准化软件，以便向聚合商和客户自动发送峰值负荷削减需求的通知。”

其他利益相关者则认为，需要在公用事业、聚合商和DER技术之间实现更全面的标准化互操作，以使VPP能够获得其能提供的全部价值。

从标准到价值

聚合商和公用事业公司表示，随着VPP从住宅太阳能和储能扩展到具有标准化互操作性的全系列智能客户自有DER技术（包括电动汽车充电器、智能恒温器和家用电器），将产生更多价值。

Brattle Group负责人Ryan Hledik表示，目前VPP的货币化主要局限于“不需要高级控制和通信的那部分价值”。但他补充说，通过“简化通信”实现“改进的互操作性”，可以使管理“分散的技术和软件包”变得经济可行。

Hledik和其他VPP倡导者表示，电网边缘分布式能源管理系统（DERMS）可以简化通信。

DER聚合商EnergyHub负责客户解决方案的高级副总裁Erika Diamond表示，电网边缘DERMS是客户自有设备与响应公用事业信号而调度设备之间的中间层。她补充说，聚合商的软件可以在数月内使VPP投入运营并具有成本效益，并减轻公用事业处理电网边缘复杂性的负担。

施耐德电气（Schneider Electric）数字电网产品营销经理Monika Jovic在7月的一次网络研讨会上表示，电网边缘DERMS可以利用聚合的DER“替代传统资源”。

聚合商对DERMS需求的不同看法可能取决于VPP的DER组成。

Sunrun的Rauscher表示，每个公用事业公司都希望以不同方式管理其配电系统资源。“美国任何公用事业公司今天都可以拥有VPP计划”，因为聚合商已经在独立软件平台上进行了必要投资。他补充道。

Rauscher继续说，Sunrun还可以管理太阳能和电池以外的DER，并正在集成智能恒温器和热泵等设备。但他补充说：“这需要成本”，而长期收入确定性不足以证明与“每个公用事业软件平台”集成的成本是合理的。

其他VPP利益相关者表示，“水星”和FlexIt倡议旨在建立互操作标准，以扩大潜在VPP资源的范围，同时为其提供的服务创造价值。

“太阳能和储能VPP可能无需DERMS即可运行，但电网边缘DERMS可以使任何DER设备成为电网资产。”Diamond说。“公用事业公司正在采用单独的DER计划，但不知道如何评估一个能够全天候调度配电系统中多种不同客户自有DER以满足系统需求的计划。”她补充道。

Brattle的Hledik表示，DERMS提供的可见性使运营商能够以“外科手术式”的能力，在特定位置以特定方式使用客户自有DER来满足特定需求。不过，他说，“协调和简化”供需平衡可能不会简化VPP运营与许多公用事业电价、计划和多样化市场的整合。

但EPRI的Mansoor表示，标准化和互操作性将使公用事业能够以可负担的方式扩展VPP产品，从而使市场重视并响应它们。他补充说，这将带来能够整合这些产品的市场规则。

“未来十年，电力系统可能需要大量灵活资源。”EnergyHub的Diamond说。“这将需要所有可用的灵活资源”，而灵活性的预计价值很可能使VPP“完全可扩展且经济实惠”。她补充道。

EPRI的Mansoor表示，“水星”倡议将于12月5日启动，FlexIT倡议将于2025年初跟进，随着关键电力行业利益相关者的加入，他们的意见将决定这些倡议的发展方向。