中國儲能網訊：今年一月美國能源部（DOE）發(fā)布了《Pathways to Commercial Liftoff: Virtual Power Plants 2025 Update》，報告全面梳理虛擬電廠（VPP）的商業(yè)化路徑、核心優(yōu)勢及未來趨勢，報告中還列舉了美國現在試點的虛擬電廠案例（中文翻譯版已放知識庫“VPP虛擬電廠專題”）。美國在虛擬電廠的技術研發(fā)和應用方面已走在前沿，擁有先進的軟件平臺、智能控制系統(tǒng)和先進的能源管理技術。
什么是虛擬電廠（VPP）？
您可以將虛擬電廠想象成一個由成百上千個小型分布式能源（Distributed Energy Resources, DERs）組成的“云端發(fā)電廠”。這些小型能源不是集中在一個地方，而是分散在居民家庭和商業(yè)樓宇中，包括屋頂太陽能、家用儲能電池、智能恒溫器、電動汽車充電樁、智能熱水器，甚至是可靈活調度的工商業(yè)用電設備等。
VPP通過先進的軟件和通信技術，將這些分散的能源聚合起來，形成一個統(tǒng)一、可控的整體。在電網需要的時候（例如用電高峰期），VPP可以像一座傳統(tǒng)發(fā)電廠一樣，統(tǒng)一調度這些資源，或增加供電（如電池放電），或降低用電需求（如短暫調高空調溫度），從而維持電網的穩(wěn)定和平衡。
虛擬電廠的核心優(yōu)勢
報告強調，VPP不僅僅是一項技術創(chuàng)新，它為電力系統(tǒng)、消費者和環(huán)境帶來了多重顯著優(yōu)勢：
提升電網可靠性與韌性
- VPP能夠快速響應電網的調度指令，在用電高峰或傳統(tǒng)電廠故障時提供關鍵的電力支持，有效避免停電，特別是在極端天氣事件中，可以成為社區(qū)的生命線。報告指出，VPP是目前成本最低的可靠性資源之一。
降低電力成本
- 對公用事業(yè)公司而言，建設和運營VPP的成本遠低于新建一座昂貴的調峰燃氣電廠或升級改造老舊的電網基礎設施。這種成本節(jié)約最終會傳導至消費者，幫助降低電費。
為消費者創(chuàng)造新收入
- 家庭和企業(yè)用戶通過將自己的分布式能源設備（如電池、電動汽車）接入VPP項目，可以在不影響自身使用的前提下，響應電網調度并獲得經濟補償。這讓能源消費從單純的支出變成了潛在的收入來源。
加速清潔能源轉型
- VPP能夠高效整合間歇性的可再生能源（如太陽能和風能）。當光照充足時，VPP可以調度成千上萬的電池進行充電；當風力減弱或夜幕降臨時，再將儲存的清潔電力釋放回電網。這有效解決了可再生能源的波動性問題，使其能被更廣泛地利用。
減少碳排放
- 通過替代化石燃料調峰電廠，并促進可再生能源的利用，VPP能夠顯著減少電力系統(tǒng)的溫室氣體排放，是實現氣候目標的重要工具。
通向“騰飛”的商業(yè)化路徑
報告為VPP實現規(guī)模化商業(yè)應用規(guī)劃了清晰的五步路徑，核心是克服當前面臨的挑戰(zhàn)：
擴大分布式能源（DER）的普及
- VPP的基礎是足夠多的DER設備。目前美國家庭的DER滲透率仍處于低位。因此，首要任務是通過提供更具吸引力的激勵措施、簡化安裝流程、并確保所有社區(qū)（特別是低收入和服務不足社區(qū)）都能公平地參與和受益，來加速DER的部署。
簡化VPP的注冊流程
- 讓用戶方便快捷地將自己的設備注冊到VPP項目中是規(guī)?；年P鍵。報告建議，應從目前的“選擇加入”（Opt-in）模式轉變?yōu)楦咝У摹斑x擇退出”（Opt-out）模式，即在用戶購買設備時就默認注冊，同時提供清晰的收益說明和持續(xù)的參與激勵。
推動VPP運營的標準化
- 當前，不同公用事業(yè)、VPP聚合商和設備制造商之間的通信協(xié)議、數據格式和網絡安全標準各不相同，這導致VPP項目部署復雜、成本高昂。建立行業(yè)統(tǒng)一標準，實現“即插即用”式的互操作性，是降低成本、加速復制的關鍵。
融入公用事業(yè)規(guī)劃和激勵機制
- 為使VPP成為主流選擇，監(jiān)管機構需要改革政策，將VPP作為與傳統(tǒng)發(fā)電廠、輸配電投資同等地位的解決方案，納入公用事業(yè)的長期規(guī)劃和成本回收機制中，激勵公用事業(yè)公司積極部署VPP。
全面融入批發(fā)電力市場
- 打通VPP參與區(qū)域性批發(fā)電力市場的通道，是釋放其全部價值的最后一步。聯邦能源管理委員會（FERC）的第2222號令為此提供了法律框架，但仍需解決數據共享、計量和市場準入等具體操作層面的障礙。
未來趨勢展望
報告對VPP的未來發(fā)展持樂觀態(tài)度，并指出了幾大關鍵趨勢：
爆發(fā)式增長潛力
- 報告預測，到2030年，美國VPP的規(guī)模有望增長三倍，達到80-160吉瓦（GW），可以滿足全國10-20%的峰值負荷需求。
技術驅動的集成深化
- 隨著軟件、AI和物聯網技術的發(fā)展，VPP的調度將更加智能、響應更加迅速。未來VPP將從簡單的調峰服務，向提供頻率調節(jié)、電壓支持等更復雜的電網輔助服務演進，與電網運營實現無縫深度集成。
“自帶設備”（BYOD）模式成為主流
- 由第三方VPP平臺聚合用戶自有設備的模式（如案例中的ConnectedSolutions）因其靈活性和低前期投資而廣受歡迎，預計將成為未來VPP項目的主流模式。
政策成為關鍵催化劑
- 聯邦和州層面的支持性政策，如《通脹削減法案》（IRA）提供的稅收抵免，以及各州監(jiān)管機構的改革舉措，將是決定VPP發(fā)展速度的核心驅動力。
總結來說，美國能源部的這份報告描繪了一幅清晰的藍圖：虛擬電廠正從一個新興概念，快速演變?yōu)槊绹娏ο到y(tǒng)不可或缺的組成部分。通過克服商業(yè)化路徑上的挑戰(zhàn)，VPP有潛力在未來十年內，為美國帶來一個更可靠、更經濟、更清潔的電網，并讓普通消費者在能源轉型中扮演積極角色并直接受益。
案例一：基礎模式 - 調度指令通過門戶網站下達
項目名稱
- ConnectedSolutions
運營單位
- 國家電網（National Grid），服務于馬薩諸塞州和羅德島州
核心模式
- 這是一個典型的“自帶設備”（Bring-Your-Own-Device, BYOD）項目。房主和小型企業(yè)使用自己購買的、符合條件的智能恒溫器、家用電池和電動汽車充電樁等設備參與項目，以換取年度激勵。
合作伙伴
- 國家電網與第三方VPP平臺提供商 EnergyHub 合作。
EnergyHub的角色
- 負責聚合和管理來自不同品牌（如Google Nest、Sunrun、Tesla等）的分布式能源設備，形成一個統(tǒng)一的可調度資源池。他們處理與設備制造商的技術對接和與客戶的日常溝通。
國家電網的角色
- 作為公用事業(yè)公司，國家電網的電網運營商是VPP的最終使用者。他們不需要關心背后復雜的技術細節(jié)。
技術集成水平
- 基礎級。國家電網的員工僅通過EnergyHub提供的在線門戶網站（Web Portal）來調度VPP。當預測到電網將出現用電高峰時，他們會登錄該門戶網站，設置好調度事件的參數（如開始時間、持續(xù)時長），然后下達指令。EnergyHub的平臺會負責執(zhí)行后續(xù)所有操作。調度完成后，運營商再通過該門戶查看性能數據。
關鍵啟示
快速部署，低成本
- 這種模式讓公用事業(yè)公司能夠以極低的前期投資（報告稱類似項目可在6個月內以低于100萬美元完成）和技術門檻，快速啟動一個VPP項目來滿足調峰需求。
標準化的價值在于平臺
- 在這個模式中，標準化的核心在于EnergyHub這樣的聚合平臺需要具備與盡可能多的設備品牌進行互操作的能力。平臺越開放、兼容性越強，VPP的規(guī)模就越大，價值也越高。
案例二：中級模式 - 通過API進行數據集成
項目名稱
- 儲能系統(tǒng)（ESS）租賃項目
運營單位
- 綠山電力（Green Mountain Power, GMP），服務于佛蒙特州
核心模式
- 這是一個由公用事業(yè)公司主導的電池VPP項目。GMP向其用戶出租特斯拉（Tesla）的Powerwall家用電池，并利用這些電池來削減整個系統(tǒng)的用電高峰以及解決特定的本地配電網擁堵問題。
合作伙伴
- 特斯拉（Tesla）作為硬件和軟件平臺提供商。
技術集成水平
- 中級。GMP與特斯拉的集成超越了簡單的門戶網站。
API數據交換
- GMP通過應用程序接口（API）將自己的電網負荷預測數據提供給特斯拉。
平臺智能調度
- 特斯拉的軟件平臺接收到這些數據后，會自動優(yōu)化、調度其聚合的Powerwall電池群，在最需要的時候進行充放電，以實現GMP設定的削峰目標。GMP的電網運營商可以信任平臺來執(zhí)行精細化的調度。
關鍵啟示
實現更精細化的電網服務
- 通過API進行數據集成，VPP不再僅僅是響應一個簡單的“開/關”指令，而是能夠根據實時的電網數據進行更智能、更自動化的響應，從而提供配電網級別的服務。
標準化數據接口是關鍵
- 這個案例凸顯了公用事業(yè)公司與VPP平臺之間建立標準化API和數據共享協(xié)議的重要性。這使得VPP能夠更緊密地融入電網的日常運營。
案例三：高級模式 - 直接集成到核心運營系統(tǒng)
項目名稱
- Wattsmart電池項目
運營單位
- 落基山電力（Rocky Mountain Power, RMP），服務于猶他州和愛達荷州
核心模式
- 這是一個技術最先進、集成度最高的VPP項目。RMP的目標是讓分布式電池VPP像一座傳統(tǒng)的發(fā)電廠一樣，能夠提供“全棧式”的電網服務，包括最苛刻的頻率響應（在幾秒鐘內做出反應）。
合作伙伴
- 電池制造商 sonnen。
技術集成水平
- 高級/深度集成。
無縫整合
- 該項目的VPP控制系統(tǒng)（報告中稱為D-BMS）被直接整合到了RMP的核心電網運營工具——能源管理系統(tǒng)（Energy Management System, EMS）之中。中間沒有任何第三方門戶或額外的軟件層。
直接控制和自動響應
- 這種集成方式意味著RMP的電網運營商可以在自己的操作界面上，像調度任何一座傳統(tǒng)電廠一樣，直接調度sonnen的電池VPP。更重要的是，VPP可以被設置為自動響應來自EMS的電網信號，實現近乎實時的響應（報告稱最快3秒）。
關鍵啟示
VPP成為“電廠級”資產
- 深度集成使得VPP能夠提供最高價值的電網服務，其性能和可靠性與傳統(tǒng)電網資源無異，完全融入了電網的實時平衡和頻率控制體系。
系統(tǒng)間通信協(xié)議標準化的終極目標
- Wattsmart項目展示了VPP商業(yè)化的成熟形態(tài)。要實現這種模式的廣泛復制，就必須在VPP控制系統(tǒng)和公用事業(yè)核心運營系統(tǒng)（如EMS/ADMS）之間建立行業(yè)通用的、安全的、高性能的通信標準（如IEEE 2030.5）。這是實現VPP全部潛力的終極技術路徑。
