推动能源转型！美国加快开发虚拟发电厂

虚拟发电厂(vpp)可以协调和满足分布式可再生能源的资源和需求，以实现更具弹性和成本效益的能源转型。虚拟发电厂因此在美国越来越受欢迎。

作为一种对电网和最终用户都有利的低成本替代方案，虚拟发电厂具有与集中式公用事业规模的化石燃料发电厂进行竞争的优势，并且其市场日益成熟。

虚拟发电厂是小型分布式能源的虚拟聚合，包括光伏系统、储能系统、电动汽车充电器和需求响应设备(例如热水器、恒温器和电器)。虚拟发电厂在取代电网中的天然气调峰电厂方面显示出了光明的发展前景，可以在电力需求高峰时提供额外的电力。

在过去10年中，美国已经投资1200多亿美元用于开发100GW的可再生能源。根据美国咨询机构Brattle集团进行的一项研究，到2033年，通过开发和部署满足峰值容量的虚拟发电厂，美国公用事业公司可以节省350亿美元。

美国能源部(DoE)贷款项目办公室主任Jigar Shah说，“通过更有效地部署电网资产，分布式资源的聚合降低了电力成本，尤其是虚拟发电厂。”

Brattle集团对一家拥有170万住宅用户的公用事业公司的资源充足性需求进行了研究。该公司峰值总需求为5.7GW，对于光伏发电和风力发电的净峰值需求为3.6GW。该公司的目标是到2030年一半的电力来自可再生能源。研究发现，虚拟发电厂在电力需求峰值期间的使用将比其他替代品(包括天然气峰值发电厂和电网规模电池储能系统)便宜40%至60%。

图1 虚拟发电厂的成本和效益分析

Brattle集团估计，到2033年，部署60GW的虚拟发电厂可以满足美国资源充足性的需求，与替代方案的成本相比要低150亿至350亿美元。这种部署水平的虚拟发电厂还可以在未来十年提供200多亿美元的碳排放和恢复效益。

Shah说:“虚拟发电厂不仅仅提供脱碳和电网服务，它们通过提高效率、容量支持和非线缆替代方案，越来越多地为电网运营商提供大规模和公用事业级的发电设施替代方案。”

Hestia计划

美国能源部贷款项目办公室为部署虚拟发电厂提供资金支持，最近提议向能源即服务提供商Sunnova公司提供30亿美元的贷款，以在全国范围内推出“Hestia计划”。该计划旨在为美国各地的贫困社区提供光伏系统和虚拟发电厂服务，否则这些社区可能无法获得住宅光伏系统的贷款。Sunnova公司将获得间接的、部分担保的资助，用于支持客户账户的贷款。

符合条件的家庭用户必须使用Sunnova公司的能源管理系统，通过智能手机或其他电子设备访问。该系统将推荐需求响应行为，使家庭用户能够降低能源成本，同时在高峰需求期间帮助平衡电网运营。

如果获得批准，美国能源部的一揽子计划将支持光伏系统、储能系统和其他具有虚拟发电厂能力的Sunnova自适应技术的贷款发放。这些贷款担保可以推动高达50亿美元的贷款发放，节省利息并降低加权平均投资成本。

Sunnova公司首席执行官William J.Berger说：“Hestia计划将使私营部门对美国弱势社区和能源基础设施的历史性投资成为可能。”

美国能源市场发展

不断变化的美国能源市场状况进一步推动了拟发电厂的采用。《削减通胀法案》提供的3690亿美元的气候和能源资金包括为能源社区服务的许多要求，而弱势社区对公平的能源转型至关重要。指定能源社区的项目有资格获得10%的投资税收抵免，为可再生能源项目获得30%的投资税收抵免提供补充。

美国其他州也开始效仿加州削减或取消净能源计量(NEM)，这是一种有助于启动美国住宅光伏发电市场的电价机制。原有的净能源计量(NEM)为客户提供输往电网电力的零售价值。加利福尼亚州的NEM 3.0费率基本上扼杀了输出电力的价值，其他州也会效仿。光伏系统安装商警告称，这可能催生一个基于电池储能系统自我消费的市场，由此导致的脱离电网对电网的灵活性几乎没有帮助。然而，虚拟发电厂提供包括需求响应、调整峰值需求等在内的电网服务。可以鼓励客户在电网高峰时段减少能源使用或输出电力，从而使电网运营更加灵活。

增强电网的弹性

虚拟发电厂还加强了受气候变化相关极端天气影响地区的电网弹性。住宅光伏安装商Sunrun公司已被选中在波多黎各地区部署一个17MW的光伏+储能系统构建的虚拟发电厂网络。

在2017遭遇年玛丽亚飓风之后，加勒比岛地区政府通过2019年的《波多黎各能源公共政策法案》为分布式可再生能源创建了一个框架。

Sunrun公司将于今年在波多黎各安装虚拟发电厂，并于2024年开始运营。该公司表示，将为当地客户节省电力成本，并因向目前由LUMA Energy公司运营的电网提供电池储能系统的容量而获得补偿。Sunrun公司表示，这个为期10年的虚拟发电厂计划允许客户选择退出。

Sunrun公司首席执行官Mary Powell说:“我们正在通过改变模式来解决加勒比岛的能源安全问题，屋顶光伏系统的电力可以储存在电池储能系统中，为每个家庭供电，然后与邻居分享，创造清洁的共享能源经济。”