新的绿色网格：实用程序部署“虚拟电厂”

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成千上万吨的天然气进入加州南部的天空去年年底应该推动该地区的电厂并加热了家园。相反，Aliso Canyon Storage站点的巨大泄漏使加州电力提供者赛车取代丢失的耗材，以避免在未来几个月内停电和经常性中断。

但洛杉矶地区的公用事业公司并不只是在寻求更多的化石燃料来填补天然气的缺口。他们也在转向“虚拟电厂”：庞大的独立电池，太阳能电池板和节能建筑物，并由软件和数据系统远程控制。这些虚拟电厂的目标是在高峰时段集中集中降低客户的能源需求，并在有针对性地区提供可再生能源供应。这将允许实用程序抵消来自传统来源的一些需求，并避免对网格中断。

一个引人注目的测试

能源专家说,目前对加州的天然气短缺可能成为引人注目的测试用例对虚拟发电厂,清洁能源的一个新兴领域将超过五倍的大小在美国十年之内增长从2014年的约4800兆瓦容量近28000兆瓦,到2023年,Navigant Research称这是一家咨询和市场研究公司。美国和欧洲的电力供应商正在越来越多地试验这些系统，以帮助管理和利用数千个分布式能源系统的价值——分散在电网上的各种能源存储、效率和可再生能源装置。

GTM Research的高级分析师Omar Saadeh在旧金山接受电话采访时说:“公用事业公司和其他电力行业的股东对部署这些解决方案以满足他们不同需求的兴趣明显上升。”

在加州，一场重大泄漏造成的天然气短缺加速了这些技术的采用。

Saadeh说，推动这种需求的是国家正在从一个集中的电力市场——在那里，笨重的化石燃料发电厂通过传输线将电子送出州界——向一个本地化的低碳供应网络转变。他补充说:“公用事业正在向分散系统过渡的整个概念，正是虚拟电厂和其他技术真正产生兴趣的地方。”

GTM研究项目仅仅是虚拟发电厂的软件组件——被称为“分布式能源管理系统”——的市值很快就会翻一番，从2014年的大约5000万美元到2018年的1.1亿美元。添加在可再生能源技术,电池和其他组件,和虚拟发电厂市场将增长从2016年的15亿美元的年收入53亿美元的市场,到2023年,美国以37亿美元的年总和欧洲剐破13亿美元,指南针预计在2014年。旧金山Navigant首席研究分析师彼得•阿斯穆斯(Peter Asmus)表示，考虑到LG化学(LG Chem)和松下(Panasonic)等公司最近在住宅和商用电池系统领域的增长，这个市场的实际价值可能要高得多。

采用新兴技术

在加州，Aliso峡谷泄漏导致的天然气短缺加速了这些新兴能源技术的采用。今年夏天，加州公共事业委员会(California Public Utilities Commission)命令该地区的主要电力供应商南加州爱迪生公司(Southern California Edison, SCE)“加快购买储能设备”，以帮助“减轻洛杉矶盆地的电力可靠性风险”，这一过程目前仍在进行中。公用事业专员还要求SCE加快私人拥有的电池、太阳能和其他分布式系统接入电网的速度。

SCE的大部分天然气供应来自南加州天然气公司，该公司拥有Aliso Canyon地下设施，从2015年10月下旬到2月中旬，该设施泄漏了超过9.7万吨的甲烷。加州监管机构估计，该地区只有150亿立方英尺的电力和供暖可用，不到该设施容量的五分之一。

阻止公司。该公司表示，由于加州的反应努力，预计将加速其在洛杉矶地区现有的虚拟电厂项目。

启动使用电池和软件来帮助主要的零售和热情好客公司，如整个食物和万豪，减少他们的电费。在过去的七年里，Stem已经安装了电池系统（偶尔与屋顶太阳能），在加利福尼亚州数百家大型建筑物中。电速率低时电池充电。随后Stew的软件系统分析了建筑的能源使用以及有关效用率的信息。当功率价格最昂贵时，系统会自动减少使用公用设施的电力，而是从电池中绘制。

这样，个别建筑的业主就可以降低公用事业公司每月向他们收取的“高峰需求”费用。但Stem的首席执行官约翰·卡林顿(John Carrington)在接受电话采访时说，总体而言，受益更大。通过软件，Stem可以协调客户建筑内的系统，在突然需要电力时减少区域内的能源需求。Stem在2014年获得了一份合同，为SCE提供85兆瓦的虚拟电力，在现有供应受限的人口稠密地区。

卡林顿表示，Stem正在与“洛杉矶地区的所有公用事业公司合作，以快速响应和快速安装我们的产品。”对于虚拟电力，他补充说，对Aliso Canyon的反应“可能真的会成为行业的一个转折点。”

并非所有虚拟发电厂的工作方式都与Stem的建筑聚合网络完全相同，后者使用电池和能源管理系统。事实上，“虚拟发电厂”的定义仍然有些模糊和主观，特别是在许多这类技术仍处于试验和发展阶段的情况下。然而，一般来说，这些系统遵循以下三种模式之一。

首先是供应方案系统，在欧洲国家（如德国和丹麦）中更为普遍，其中小规模可再生能源项目已经比比皆是。在该模型中，地方政府和电网运营商可以协调独立的太阳能阵列和风电场的输出 - 这间歇性地和不同时间运行 - 水电，沼气等低碳资源，从而模拟了24小时电力的输出植物。11月，德国科技巨头西门子公司和巨型巨人RWE说他们会共同构建IT骨干一个面向大众市场的虚拟发电厂，将协调价值数百兆瓦的分布式能源项目，如风能和太阳能发电厂。

需求响应

第二种模式主要侧重于“需求响应”——在电力需求最高的时段，通过能效系统和软件降低能耗。这就减少了公用事业公司为提供有限的峰值供应而启动昂贵的化石燃料“峰值”工厂的需求。

需求响应的基本前提-公用事业公司将大型能源用户兑换较低的速度以换取在高峰时段供电-已经存在了几十年。但现代软件和数据系统采用的是一种逐栋建筑的方法，并将其传播到数千个站点，形成一个可靠的、可扩展的虚拟发电厂，该公司营销高级总监萨拉·麦考利(Sarah McAuley)说Enernoc.这是一家位于波士顿的能源软件和服务公司。

虚拟发电厂在风能和太阳能高度集中的地区更具经济意义。

EnerNOC在美国的这一领域占据主导地位。该公司向商业和工业建筑的业主支付费用，以便在电网负担过重时定期减少他们的电力消耗，或避免高昂的电价。EnerNOC的软件平台可以通知制造商何时应该切换到几个小时的维护模式，或者建议办公室经理减少空调的使用。然后，一个与电表相连的小型设备将数据发送给EnerNOC，后者测量并跟踪每个站点的能耗减少情况。

该公司可以为那些对电网运营商减少能源使用的“长期”，这反过来递交恩恩群。Enernoc最大的市场是PJM互连，它协调了13个东部和中西部的批发电力的运动。

麦考利在一封电子邮件中解释说:“我们不是通过向系统中添加更多的电力来满足消费者的用电需求，而是付钱让人们减少用电。”“结果是有足够的能量来传递。”

混合资产

虚拟发电厂的第三种模式，就像Stem的方法一样，是一种混合资产，如电池存储、太阳能和能效系统，既能减少消耗，又能以有针对性的方式提供清洁能源。Navigant的Asmus表示，这一领域在美国的增长最快，尤其是电池系统的成本继续暴跌太阳能电池板遍布美国的屋顶。

然而，美国的大部分增长最初将集中在少数几个州-主要是加州和夏威夷，但越来越多的纽约和中大西洋中的国家。一些国家立法机构和公用事业监管机构通过了规则，或正在制定政策，使得将小规模可再生能源系统集成到更广泛的网格中更容易。但在其他领域，包括岩石山国家，法规没有赶上新电力模型的出现。

“这些都是非常新的技术，”GTM分析师Saadeh说：“这是一个非常新的市场，就在实用和监管的角度来看。”

根据Saadeh的说法，虚拟电厂在具有高浓度和太阳能电力的地区产生更多的经济意义。On their own, managing thousands of independent, intermittent renewable energy systems can create logistical challenges for utilities, which have to ensure that too much solar power doesn’t flood the grid at once or that customers can turn their lights on when the wind isn’t blowing. Power companies thus have greater incentive to tap technologies that best coordinate the benefits of those disparate systems, especially in areas with higher concentrations of renewables.

“具有高可再生能源渗透的分布式网格需要某种灵活性，”Saadeh指出。“虚拟电厂提供。”

科技公司、公用事业公司和监管机构还在为虚拟电厂计算正确的市场价值，以及它们应该如何在电力市场上竞争的早期阶段。启动橄榄石在加州有几个试点项目，旨在回答这类问题。

“正在制定许多技术，但在奥利因的首席执行官奥尔西林的首席执行官Beth Reid说，这是一个很大的差距，实际上达到了金钱和服务。”

在一个试点项目使用实用程序PG＆E Corp.，各种汇总资产阵列-包括蓄电池和电动汽车-正在参与电力批发市场，就像一个传统的发电厂。这个想法是为了证明虚拟发电厂可以为电网提供灵活、快速响应的电力服务，以帮助填补风能和太阳能的间歇性供应缺口，类似于燃气尖峰电厂。参与者为试点市场提供电力供应能力，并按月收取费用。

里德说，她预计随着试点项目帮助解决不同的技术和系统，以及各州继续消除监管障碍，虚拟发电厂将大幅增加。

“仍然有很多关于谁实际拥有虚拟电厂的资源和不同状态的不同机制的实验，”她说。“但我认为它会显着缩放[Up]-甚至在未来十年中，但接下来的三到五年。“