新的绿色网格：实用程序部署“虚拟电厂”

成千上万的天然气冲向南加州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。

但洛杉矶地区公用事业公司不仅仅寻求更多化石燃料来填补天然气的空白。他们也转向“虚拟发电厂:由独立电池、太阳能电池板和节能建筑组成的庞大网络，这些建筑被连接在一起，并由软件和数据系统远程控制。这些虚拟发电厂的目标是在高峰时间集体减少客户的能源需求，并在目标地区提供可再生能源供应。这将使公用事业抵消一部分来自传统能源的电力需求，并避免电网中断。

能源专家表示，对加州天然气短缺的持续应对，可能会成为虚拟发电厂备受瞩目的测试案例。虚拟发电厂是一种新兴的清洁能源领域，预计在十年内，美国的规模将扩大五倍以上，从2014年的约4800兆瓦上升到2023年的近2.8万兆瓦，据Navigant Research网站报道，咨询和市场研究公司。美国和欧洲的电力提供商正在越来越多地尝试这些系统，以帮助管理和利用数千个分布式能量系统的价值 - 散落在网格上的各种能量存储，效率和可再生能源装置。

“利用公用事业和其他电力部门股东的兴趣是一个重要的上升，为他们的不同需求部署了这些解决方案，”GTM研究高级分析师Omar Saadeh通过电话从旧金山电话说。

Saadeh说，推动这种需求的整体需求总体上是远离集中电力市场的持续转变 - 远离集中电力市场 - 在困境中，化石燃料发电厂通过传输线 - 朝向局部和低碳供应网络送到州边界跨国边界。“整个概念，公用事业正在转变为分散的系统是这种对虚拟发电厂和其他技术的兴趣真正出现的地方，”他补充道。

在加利福尼亚州，主要泄漏的天然气不足是加快这些技术的采用。

GTM Research项目这只是虚拟电厂的软件组成部分 - 被称为“分布式能源管理系统” - 将在2014年的大约5000万美元到2018年的大约5000万美元，从大约5000万美元增加到1.1亿美元。添加可再生能源技术，电池等components, and the virtual power plant market could grow from $1.5 billion in annual revenue in 2016 to a $5.3 billion market by 2023, with the U.S. taking $3.7 billion of that year’s total and Europe snagging $1.3 billion, Navigant projected in 2014. Peter Asmus, principal research analyst for Navigant in San Francisco, said the market may actually be worth much more, given the recent growth in residential and commercial battery systems from companies such as LG Chem and Panasonic.

在加州，Aliso峡谷天然气泄漏导致的天然气短缺正在加速这些新兴能源技术的采用。加州公共事业委员会在5月底要求该地区的主要电力供应商南加州爱迪生公司(SCE)在今年夏天“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”，这一过程仍在进行中。公共事业委员会委员还要求SCE加快私人电池、太阳能和其他分布式系统接入电网的速度。

SCE获得来自南加州燃气公司的大部分天然气供应，该公司拥有地下的Aliso峡谷设施，从2015年10月下旬泄露了超过97,000公吨的甲烷至今年2月中旬。加利福尼亚州监管机构估计，大约150亿立方英尺，或不到设施能力的一定程度，仍然可用于电力和供热服务。

阻止公司。该公司表示，由于加州的应对努力，他们预计将加快洛杉矶地区一些现有的虚拟发电厂项目。

这家初创公司利用电池和软件帮助全食超市(Whole Foods)和万豪(Marriott)等大型零售和酒店公司降低电费。在过去的七年中，Stem公司已经在加州各地的数百座大型建筑中安装了电池系统(偶尔还会与屋顶太阳能系统配对)。当电价较低时，电池需要充电。Stem的软件系统然后分析建筑物的能源使用情况以及公用事业费率信息。当电价最昂贵时，系统会自动减少使用公用事业提供的电力，而是从电池中提取电力。

通过这种方式，单个建筑的业主可以降低公用事业公司每月向他们收取的“峰值需求费”。但Stem公司的首席执行官约翰·卡灵顿(John Carrington)在接受电话采访时说，总的来说，好处更大。Stem公司可以通过其软件协调客户建筑内的系统，在突然需要电力时减少整个区域的能源需求。Stem公司在2014年获得了一份合同，为SCE公司提供85兆瓦的虚拟电力，这些电力将用于现有供应有限的人口密集地区。

卡灵顿说，斯特恩目前正与“洛杉矶地区的所有公用事业部门合作，快速安装我们的产品。”对于虚拟电力，他补充说，对Aliso Canyon的回应“可以真正成为行业的转折点”。

并非所有虚拟电厂都像Stew的建筑物的汇总网络一样工作，它使用电池和能量管理系统。事实上，“虚拟电厂”的定义仍然有点模糊和主观，特别是因为这些技术中的许多技术仍然存在于飞行员和发展阶段。然而，通常，系统遵循三种模型中的一个。

第一个是供应侧系统，这种系统在德国和丹麦等欧洲国家更为普遍，这些国家已经有很多小规模的可再生能源项目。在这个模型中，地方政府和电网运营商可以协调独立的太阳能电池板和风力发电场(它们间歇性地在不同时间运行)与水电、沼气等低碳资源的输出，从而模拟24小时发电厂的输出。去年11月，德国科技巨头西门子公司(Siemens Corp.)和公用事业巨头莱茵集团(RWE)表示，他们将采取行动共同构建它的骨干一个大众市场虚拟电厂，可以协调数百兆瓦的分布式能源项目，如风和太阳能电池。

第二种模式主要关注“需求响应”——通过能效系统和软件，在电力需求最高的时段削减消耗。这减少了公用事业公司使用昂贵的化石燃料“尖峰”电厂来提供有限的供应的需要。

需求响应的基本前提 - 公用事业公司向大型能源用户收取较低的速度以换取高峰时段供电 - 已经存在于几十年。但是，现代软件和数据系统采取了曾经是建设建设的方法，并根据营销高级总监Sarah Mcauley的说法将成千上万的网站扩展到可靠，可扩展的虚拟电厂中例如EnerNOC，波士顿的能源软件和服务公司。

Enernoc在美国占据了这一领域。该公司支付商业和工业建筑的所有者，让它在网格负担过重的情况下定期降低其功耗，或避免高电价。ENNEROC的软件平台可以在将制造商通知制造商，当他们应该切换到维护模式几个小时，或建议办公室经理以缩减空调使用。然后将数据绑定到电表，然后将数据发送到Enernoc，这对每个站点的措施和跟踪能量减少。

虚拟发电厂在具有高浓度风和太阳能的地区进行了更多的经济意义。

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。

“通过向系统增加更多的电力来表示消费者对电力的需求，我们支付人们减少使用量，”麦克伦伊在电子邮件中解释。“效果是有足够的力量来解决。”

虚拟电厂的第三种模型如Step的方法，如诸如电池存储，太阳能和能效系统的混合袋，既以有针对性方式减少消耗和供应清洁功率。Navigant的Asmus表示，这一部门可以看到美国最大的增长，特别是作为电池系统的成本继续骤降和太阳能电池板在美国屋顶上延伸。

不过，美国经济增长的大部分最初将集中在少数几个州，主要是加利福尼亚州和夏威夷州，但也会逐渐集中在纽约州和大西洋中部的几个州。一些州的立法机构和公用事业监管机构已经通过或正在制定政策，使小规模可再生能源系统更容易整合到更广泛的电网中。但在其他地区，包括落基山州，法规没有跟上新电力模式的出现。

“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.

“一个可再生能源渗透率高的分布式电网需要某种灵活性，”Saadeh指出。“虚拟发电厂提供了这一点。”

科技公司，公用事业和监管机构仍处于初步阶段，以弄清楚虚拟电厂的正确市场价值以及它们应该如何在电力市场中竞争。初创公司黄绿加利福尼亚有几个试点项目旨在回答这些问题。

“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，实际上达到了金钱并为电网提供服务。”

在一个试点项目使用实用程序PG＆E公司，各种汇总资产 - 包括电池储存，电动车辆和更多 - 正在参与批发电力市场，就像传统的电厂一样。该想法是表明，虚拟发电厂可以为电网提供灵活的快速响应电力服务，以帮助插入来自风和太阳能的间歇供应差距，类似于燃气峰值植物。参与者收到每月付款，以便为试点市场提供电力供应能力。

Reid表示，由于试点项目有助于解决不同的技术和系统，并且各国继续删除监管障碍，因此预期的虚拟电厂将大幅增加。

“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。”