科普 | 虚拟电厂到底是什么？

我们生活在一个日益虚拟的世界中。您可以使用虚拟服务器上托管的虚拟现实系统与虚拟朋友举行虚拟会议。在能源界，近年来最大的流行词之一是虚拟发电厂（VPP）。

这个词第一次被广泛使用是在 20 世纪 90 年代。但虚拟发电厂在过去 10 年里才真正起飞，这不仅仅是一个概念，而且是越来越多的能源公司正在创建、使用和商业化的东西。这是关于这种虚拟能源现象的真实情况。

解释一下这个“虚拟电厂”的事情……

现代虚拟发电厂先驱之一德国 Next Kraftwerke表示 ，它是“一个由风电场、太阳能发电场和热电联产机组等分散式中型发电装置以及灵活的电力消费者组成的网络和存储系统。”

实际上，VPP 可以由单一类型资产的多个单元组成，例如需求响应计划中的电池或设备，或者资产的异构组合。

Next Kraftwerke 补充道，这些机组“通过虚拟发电厂的中央控制室进行调度，但在运营和所有权方面仍然保持独立”。

换句话说，VPP 对于传统发电厂来说就像一堆联网的台式计算机对于大型计算机一样。两者都可以执行复杂的计算任务，但其中之一可以利用现有的分布式 IT 基础设施。

VPP 的一个关键特征是它们可以聚合灵活的容量来应对电力需求高峰。在这方面，它们可以模仿或取代天然气调峰器，并帮助解决配电网络瓶颈——但通常不需要相同的资本支出。

虚拟电厂和微电网有什么区别？

微电网（和迷你电网）通常还涉及分布式可再生能源、存储、灵活需求和化石燃料发电厂的组合。但也存在重要的差异：

VPP 已集成到电网中。微电网通常是离网的，在并网环境中，它们被设计为孤岛式，因此如果电网出现故障，它们可以继续独立工作。

VPP 可以使用连接到电网任何部分的资产进行组装，而微电网通常仅限于特定位置，例如岛屿或社区。

这两个概念使用不同的系统进行控制和操作。VPP 通过聚合软件进行管理，提供模仿传统发电厂控制室的功能。微电网依靠额外的基于硬件的逆变器和开关来实现孤岛、现场潮流和电能质量管理。

另一个差异涉及市场和监管。VPP 针对批发市场，通常不需要具体监管。另一方面，微电网更关注最终用户的供电。

虚拟电厂和需求响应有什么区别？

这个问题有点棘手，它与能源行业的语义有关。“需求响应”一词可以追溯到几十年前，该项目要求工厂或商业建筑手动关闭负载以应对电网紧急情况。尽管该行业在过去十年左右的时间里变得更加复杂，但它仍然包括那些手动程序以及更加自动化和灵活的程序。

另一个语义差异是它被认为位于供需曲线的哪一侧。 日本能源经济研究所援引的一份文件称 ，需求响应是需求方的主动行动；VPP 是一项供应方举措。

但实际上，这并不等同于有太大区别。VPP（例如台湾Enel X 运营的 VPP） 基本上基于需求响应，负载占其兆瓦的大部分。

因此，现在最容易将需求响应资产视为可以合并到 VPP 中的一种灵活单元。

虚拟发电厂如何赚钱？

传统火力发电厂在需要时提供容量，并提供一系列电网稳定辅助服务，从电压稳定到频率响应。VPP 也有可能从这两种类型的运营中赚钱。

例如，在容量方面，VPP 已经被部署，以避免加强电网的需要。在澳大利亚的一个案例中，一家名为 Evoenergy 的公用事业公司通过使用 VPP 避免变电站升级，节省了约 200 万澳元（160 万美元）  。

在俄勒冈州，波特兰通用电气公司正在组装 一个 4 兆瓦的 VPP  ，作为 200 兆瓦分布式灵活性的先驱。参与 VPP 实验的家庭可以获得电池购买折扣，或者每月支付 20 或 40 美元使用现有电池。

最后，VPP 正在成为商品的一个迹象是，总部位于加利福尼亚州雷德伍德的 AutoGrid公司正在 12 个国家/地区运营 VPP，合同容量为 5,000 MW，该公司正在通过 Amazon Web Services 市场提供其管理系统供购买。尝试使用联合循环燃气轮机来做到这一点。

您不需要花哨的软件来组建虚拟发电厂吗？

是的。技术是 VPP 设计的关键要素之一，开拓者往往是必须构建软件平台来监视和控制基于客户端的资产（例如电池）的公司。

到2016年，仅在德国就已经有至少六家储能公司致力于 VPP 概念 。

哪些公司正在创建虚拟发电厂？

近年来，大多数虚拟发电厂先驱都被更大的集团收购，使虚拟发电厂概念成为主流。例如：

· 地热和可再生能源公司 Ormat Technologies 在 2017 年初收购了 Viridity Energy。

· 意大利国家电力公司 (Enel) 掀起了分布式能源技术投资热潮，收购了Demand Energy、 EnerNOC 和eMotorWerks  ，为其 VPP 产品奠定了基础。

· Engie 于 2018 年购买了英国 Kiwi Power 的股份*，并于 2019 年购买了瑞士Tiko的股份*。

· 壳牌于2019 年收购了德国家用电池制造商 sonnen，该公司正在澳大利亚、德国和美国开发 VPP。

· 韩华 Q Cells今年8月收购了总部位于旧金山的VPP技术提供商Geli。

· Generac Power Systems 于 10 月份收购了 Enbala Power Networks，收购金额未公开。

· 同样在 10 月，电网规模储能领导者 Fluence 收购了 AMS。

· 西班牙最大的石油和天然气公司雷普索尔(Repsol )去年向Ampere投资了一笔金额不详的资金。

这只是 VPP 相关交易活动的一个示例。除了收购之外：

· 佛蒙特州 Green Mountain Power正在与软件开发商 Virtual Peaker 合作，将基于客户端的 Tesla Powerwall 电池调度到新英格兰电网。

· 德国的 Next Kraftwerke 正在向荷兰二级储备市场竞标电动汽车电池容量，初创公司 Tibber 也在德国做同样的事情。

· 住宅太阳能巨头 Sunrun已在从马萨诸塞州到加利福尼亚州和夏威夷的美国市场建立了基于太阳能加储能的 VPP 。

· 特斯拉在2018 年声称拥有世界上最大的 VPP，达成协议在南澳大利亚安装 50,000 个太阳能+存储系统，并参与了全球范围内的许多其他项目。

· 英国智能存储厂商 Moixa 在日本协调了 22,000 个存储系统，并在其他地方部署了较小的 VPP。

· Centrica 与 sonnen、比利时软件公司 N-Side、Western Power Distribution 和国家电网合作，在英格兰西部康沃尔郡组装了一个 VPP。

· Centrica 支持的 GreenCom Networks 正在德国利用可提供 VPP 服务的软件组建“能源社区”。

· 通用电气已研究使用区块链技术建设 VPP，并与传统发电厂一起销售用于 VPP 开发的数字系统。

再次强调，这并不是一份详尽的列表，但它确实体现了 VPP 领域的活力。随着能源巨头竞相整合以满足未来电网需求，预计该领域将出现更多收购和整合。