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

虚拟电厂（VPP）作为聚合海量用户侧分布式能源的组合体，其规模化发展正迎来关键推动力。行业普遍认为，缺乏统一的互操作标准是制约其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200GW峰值需求中的160GW，并每年降低电力系统成本100亿美元。然而，开发商与行业倡导者指出，若聚合的分布式能源（DER）组件缺乏通用标准，VPP的增长潜力将难以充分释放。

支持者认为，通用标准能够使公用事业公司或聚合商像“指挥”一样，协调屋顶光伏、储能电池和电动汽车等多样化DER，提供全方位的电力系统服务。

“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，以应对电力系统即将面临的波动性、负荷增长和极端天气事件。”美国电力研究院（EPRI）首席执行官Arshad Mansoor表示。该研究院正牵头两项标准化倡议。“现在是时候将VPP利益相关方聚集在一起了。”他补充道。

能源部的报告指出，标准化的互操作性有助于简化和扩大DER的必要应用，并促进VPP融入公用事业规划和批发市场。

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，能够向设备发送信号，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，倡导者目前面临的重大未解问题是：标准应是什么，以及需要哪些技术来优化性能。EPRI、国际软件平台提供商Kraken及其他机构正联手正视并解答这些问题。

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，包括更高且随时间变化更大的需求尖峰。

“VPP可以自动对用户能源使用进行微小调整，将其转移到电力更便宜、更清洁的时段。”Renew Home首席执行官Ben Brown表示。该公司运营着3GW的VPP，并计划到2030年达到50GW。“跨越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也认同，在电力负荷大幅增长的背景下，VPP的灵活性“是匹配供需的唯一方式”。电气化带来的需求会增长，但VPP“将持续压低峰值”，并在电力系统上“创造增量容量”。

根据落基山研究所（RMI）9月发布的一份报告，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灵活性需要将其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”，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称，利用灵活的VPP可以在负荷增长时进行“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及其他倡导者认为，实现灵活性的关键一步是制定DER互操作标准。

以标准应对复杂性

行业利益相关者一致认为，在配电系统层面聚合用户自有设备，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（AEIC）技术战略副总裁Elizabeth Cook表示，许多人，甚至电力行业内部人士，都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继续指出，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技术的潜在优势。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Mercury计划，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，该计划将首先组建一个VPP利益相关者领导团队。

Celal称，类似于1998年成立的蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group）制定无线设备标准，VPP利益相关者将识别DER通信协议。他补充说，对组件设备更强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，一项后续工作将推动更广泛的VPP利益相关者加入EPRI的“灵活互操作技术”（FLEXIT）计划。EPRI表示，该计划的目标是超越Mercury，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、研究机构和政府机构在内的多元化利益相关者，将共同制定一个面向公众的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，由于目前VPP与公用事业的接口对每个聚合商或公用事业都是独特的，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。”但他表示，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，其价值也不会完全融入市场。”他说。

关键利益相关者对此表示认同。

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

另一项旨在简化VPP部署的工作是由律师事务所Keyes and Fox为Solar United Neighbors设计的模型电价，旨在“将补偿设定在服务的全部价值水平”。Keyes and Fox合伙人Beren Argetsinger表示，他们还设计了模型立法，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，因为其已“以可靠性和可预测性在规模上运行”。“然而，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。”他补充道。

其他利益相关者则认为，需要更全面的标准化互操作性，使VPP能够获得其所能提供的全部价值。

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更广泛的智能用户自有DER技术（包括电动汽车充电器、智能恒温器和家用电器），通过标准化互操作性，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，“简化的通信”和“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及其他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高级副总裁兼客户解决方案主管Erika Diamond表示，电网边缘DERMS是用户自有设备与响应公用事业信号的设备调度之间的中间层。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，同时减轻公用事业公司在电网边缘复杂性方面的负担。

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

聚合商对DERMS需求的意见分歧可能取决于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通过住宅太阳能和储能启动VPP项目”，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，Mercury和FlexIt计划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用户自有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”的精确度，在特定地点以特定方式使用用户自有DER来满足特定需求。但他表示，“协调和简化”供需平衡可能无法简化VPP运营与众多公用事业电价、计划及多样化市场的整合。

但EPRI的Mansoor表示，标准化和互操作性将使公用事业公司能够以可负担的成本扩展VPP产品，从而使市场重视并响应它们。他补充说，这将催生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性资源。”EnergyHub的Diamond说。“这将需要所有可用的灵活性资源”，而预测的灵活性价值很可能使VPP“完全可扩展且经济可行”。她补充道。

EPRI的Mansoor表示，Mercury计划将于12月5日启动，FlexIT计划将于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计划的发展方向。