分析人士：破解三大关键问题可助力虚拟电厂规模化并释放多重效益

虚拟电厂（VPP）若要充分发挥潜力，需在控制技术、通信标准化和客户激励补偿三方面取得突破。公用事业公司、服务商和分析人士对此看法一致。

VPP是通过先进软件对分布式能源资源进行聚合管理，以满足电力系统需求（包括负荷削减和系统稳定性）的解决方案。据一项估算，截至2023年年中，北美已有超过500个VPP项目，总容量高达60吉瓦。美国能源部（DOE）表示，到2030年，VPP的灵活容量有望扩展至160吉瓦，可满足美国预计802吉瓦峰值负荷中近20%的需求。

美国能源部贷款项目办公室主任Jigar Shah在2022年9月撰文指出，将分布式能源资源（DER）大规模整合进VPP将面临挑战。但他补充说，这些障碍“远非无法解决，而且值得为之努力，因为其带来的效益将是连锁性的”。

即便是那些研究显示VPP可成为关键电力系统解决方案的分析人士也承认，规模化挑战是真实存在的，且目前才刚刚开始被正视。

Brattle Group负责人Ryan Hledik表示，VPP要想发展，就必须“为其所能提供的价值获得充分补偿”，并且“客户需要相信参与其中不会给他们带来不便”。Hledik的研究已识别出VPP的巨大价值。他补充说，VPP提供关键的系统稳定性服务，可能需要技术投资，以便“直接接入公用事业的控制系统”。

VPP服务商、公用事业公司和分析人士表示，VPP规模化很可能带来新的运营技术成本，同时还需要新的规划流程，以认可VPP灵活分布式能源要素的多重新价值，并促使监管机构正视系统标准化的必要性。这也是许多人的共识。

运营挑战

不同辖区和服务商的VPP差异显著，目前尚无公认的通信标准来统一协调其对负荷削减或系统稳定性服务需求的响应。

太平洋燃气与电力公司（PG&E）发言人Paul Doherty表示，该公司拥有“约412兆瓦”的VPP容量，并“正积极寻求整合更多”。其VPP项目涵盖州级、聚合商主导和公用事业主导的多种计划，合作伙伴包括特斯拉（Tesla）、Sunrun和宝马（BMW）。

Doherty称，PG&E正在部署一套全新的系统级高级配电管理系统（ADMS），并配套分布式能源资源管理系统（DERMS）。该公司还在投资通信系统，这将“支持更多VPP应用场景”。

落基山电力公司（Rocky Mountain Power）客户体验与创新副总裁William Comeau表示，该公司通过制定电池制造商须满足的参与标准，已将其犹他州Wattsmart太阳能和电池VPP运营标准化。因此，该公司“无需使用DERMS”。

Comeau说，要获得参与落基山电力公司负荷削减和稳定性服务计划的资格，电池必须满足容量、循环寿命和每日充放电能力等标准。借助电气与电子工程师学会（IEEE）的2030.5分布式能源互联协议以及可供公用事业使用的30秒间隔数据，落基山电力公司已能对VPP的全部价值进行完全调度控制。

施耐德电气（Schneider Electric）全球创新首席技术官Scott Harden赞同道：“IEEE 2030.5分布式能源互联标准可能成为解决方案”，用于实现所有分布式能源与所有系统运营商之间的全国性互操作。他表示，美国国家标准协会（ANSI）或其他国家标准化机构“可以牵头”制定另一项标准以实现相同目的。

Harden继续说道：“用于VPP规模化的控制室和通信技术已经存在十年之久，并且已被验证。”但VPP规模化将需要“开发标准化的开放通信协议和开放的分布式能源注册表，以允许所有分布式能源在类似零售市场的场景中竞争”。

杜克能源公司（Duke Energy）定价与客户解决方案高级副总裁Lon Huber补充说，该公司刚获批的60兆瓦PowerPair试点项目，为购买电池并允许公用事业对其进行有限控制的客户提供9000美元的前期激励。但他也认同，实现“有意义的规模化”，自动化、可互操作的通信和调度“至关重要”。

夏威夷电力公司（Hawaiian Electric）发言人Darren Pai表示，为规模化VPP，该公司将需要“更智能、更快速”的控制室和通信技术，以实现可视化、控制和动态优化。

国家电网公司（National Grid）客户未来电力总监Joshua Tom补充说，VPP正日益成为该公司资源组合的一部分。他表示，额外的控制室和数据管理技术对于进一步扩大其规模都“非常重要”。

但Sunrun电网服务与VPP业务负责人Chris Rauscher表示，“无论是PG&E复杂的控制室运营，还是波多黎各LUMA相对初级的运营，都能支持Sunrun参与VPP合作”，“不存在技术、计量或软件方面的挑战”。

Rauscher认为，声称需要更复杂的控制室技术是“推迟扩大VPP项目的借口”。不过他也承认，Sunrun“调度自己的分布式能源车队”，并未与公用事业运营进行整合。

Brattle的Hledik补充说，要实现“大规模实时电网平衡服务，VPP可能需要直接接入”公用事业运营系统。

Sunverge Energy首席执行官Martin Milani表示，为了提供系统稳定性服务，Sunverge-德尔马瓦电力公司（Delmarva Power）-PJM互联的500千瓦马里兰州埃尔克内克（Elk Neck）VPP项目必须满足PJM的“实时运营要求”。他补充说，该项目必须提供两秒遥测、两秒电表扫描以及低于十秒的聚合商响应。

Milani表示：“规模化VPP并提供全套系统服务，将需要州监管机构批准对更快遥测、计量和通信系统的投资。”

尽管如此，Sunrun的Rauscher表示：“任何考虑资源采购的公用事业公司，都应将VPP的峰值发电成本与近期替代方案的成本进行比较。”

然而，要在DOE和Brattle预测的规模上吸引消费者参与虚拟电厂，还引发了其他问题。公用事业公司、VPP服务商和分析人士对此广泛认同。

以补偿吸引参与

VPP的分布式能源要素通常为客户所有，因此与传统基础设施投资相比，对公用事业和系统运营商而言是划算的。但许多利益相关方表示，客户所有者必须看到参与其中的价值主张。

能效与可再生能源技术中心独立顾问Ed Smeloff表示：“目前最大的问题是培育市场驱动力。”

Smeloff表示，加利福尼亚州的“需求侧电网支持计划”是客户自有分布式能源“走向全面市场参与的一个驱动力”，因为它会补偿VPP聚合商在用电高峰期利用这些资源削减负荷的行为。他补充说：“随着更大规模、提供更多系统服务的VPP的互联规范和通信标准逐步制定，更多市场一体化的补偿机制也将应运而生。”

Smeloff说：“客户还需要学会信任，对分布式能源的有限第三方控制不会损害其投资价值，并能降低电费。”他补充道：“这将要求公用事业公司和聚合商认识到，客户对分布式能源有不同的价值和意图。”

德尔马瓦电力公司母公司Pepco Holdings的监管战略与服务总监Pearl Donohoo-Vallett表示，德尔马瓦电力-PJM-Sunverge试点项目正面临这一挑战。她补充说，德尔马瓦“免费向客户提供电池，条件是允许公用事业在需求推高电价时进行控制，但客户希望将电池留作自用备用电源”。

Donohoo-Vallett表示，德尔马瓦目前正努力兼顾“客户需求和不断变化的系统需求”。她补充说，分布式能源满足的系统服务越多，“其价值就越大，对客户的补偿也就越高”。

杜克能源的Huber指出：“一个可扩展项目的经济性必须能吸引参与，但同时也必须对所有公用事业客户而言具有成本效益。”

但Wood Mackenzie全球电网边缘负责人Benjamin Hertz-Shargel回应称，目前给予VPP聚合商和分布式能源客户所有者的部分定价“并未提供有吸引力的参与价格信号”。

Hertz-Shargel表示，纽约和新英格兰的电网运营商为VPP提供的批发电能量容量提供补偿。但他补充说，对配电系统价值的补偿，如国家电网的ConnectedSolutions计划和联合爱迪生公司（Consolidated Edison）的Distribution Load Relief计划，将使“对客户的价值主张更具吸引力”。

领先的虚拟电厂服务商CPower战略规划与业务发展高级副总裁Mathew Sachs、Sunnova电网服务政策经理Jamie Charles、Sunrun的Rauscher以及国家电网的Tom也均对ConnectedSolutions和加州的需求侧电网支持计划表示认可。

Tom补充说，VPP还可以通过“分时电价”让客户受益。他说，“灵活性市场可以识别由局部约束产生的需求的时间和规模，并补偿聚合商满足该需求，同时避免传统基础设施解决方案的成本”。

利益相关方一致认为，州监管机构将在解决补偿问题方面发挥核心作用，包括批准技术投资的成本回收，以及制定鼓励参与的客户补偿标准。

监管机构可发挥的作用

DOE的Shah承认，美国联邦能源监管委员会（FERC）第2222号令“为VPP在组织化市场中竞争打开了大门”，但仍有许多工作要做。

Sunrun的Rauscher表示，第2222号令“开启了一场有益的对话”。它可能“在未来十年内”打开批发市场，并“成为扩大VPP规模的杠杆”，但Rauscher补充说，目前进一步推动VPP发展的监管努力已“回到州监管机构和公用事业公司层面”。

Brattle的Hledik表示，州监管机构可以通过主动开展“针对辖区的VPP市场潜力研究”，并利用这些研究“设定VPP采购目标”来简化规模化工作。他补充说，他们还可以通过“创新的公用事业财务激励机制”和“更新现有政策”来提高VPP试点的可行性。

Pepco Holdings的Donohoo-Vallett表示，公用事业公司也可以帮助监管机构理解“进行基础性投资的必要性”，即升级控制室和通信系统至高速水平，以满足VPP规模化需求。他补充说：“这些支出将有助于利用分布式能源和VPP的效益，实现更经济的能源转型。”

CPower的Sachs表示，识别未来负荷削减或稳定性服务市场需求的长期规划，可使VPP服务商能够主动建设以满足这些需求，同时也能降低成本。他补充说，服务商可以在规划者预见到这些需求的地方，主动启动在技术和客户获取及教育方面的高额投资，并准备好更快、更具成本效益地提供系统效益来满足这些需求。

Hertz-Shargel补充说，如果规划者在输电和配电系统层面都认可VPP的全部价值，那么很可能会发现，规模化VPP所避免的成本使其“比传统资源更具成本效益”。