什么是虚拟电厂？能源专家解释

经过近二十年的停滞之后，美国电力需求 正在涌动, ，在气候变暖的情况下，电动汽车、数据中心和空调的数量不断增加。但传统发电厂利用 煤炭, 天然气 或者 核能 这个国家的退役速度比新建的速度还要快。最多 新供应 来自风力发电场和太阳能发电场，其发电量随天气变化。

这使得电力公司寻求新的方法来平衡供需。他们正在寻求的一种选择是虚拟发电厂。

这些不是在单个地点发电的大型设施。相反，它们是电力生产者、消费者和储存者的集合——统称为分布式能源——电网管理者可以根据需要调用它们。

其中一些来源，例如电池，可以提供 储存的电力. 。其他人可能是电力消耗大户，例如工厂，其所有者已同意在需求高时减少用电量，从而为其他客户释放能源。与新发电厂相比，虚拟电源通常可以更快地选址和建设，并且更清洁且运营成本更低。

不断增长的资源

虚拟发电厂并不新鲜。美国能源部 估计 目前已有 30 至 60 吉瓦的发电量在运行。1 吉瓦等于 10 亿瓦 – 大约相当于 250万块太阳能光伏板 或一座大型核反应堆。

这些虚拟发电厂大多数是工业客户，他们同意在条件紧张时减少需求。但随着越来越多的家庭和小型企业添加屋顶太阳能电池板、电池和电动汽车，这些能源客户不仅可以成为消费者，还可以成为电网的电力供应商。

例如，房主可以在阳光明媚的时候用屋顶太阳能给电池充电，并在晚上需求高且价格有时飙升时将电力释放回电网。

随着智能恒温器和热水器、屋顶太阳能电池板和电池使更多客户能够参与其中，能源部估计虚拟发电厂可以 到 2030 年规模将增加两倍. 。这可能覆盖美国新增产能的大约一半。将需要满足不断增长的需求并更换退役的旧发电厂。这种增长将有助于限制建设新风能、太阳能发电厂和天然气发电厂的成本。

而且由于虚拟发电厂位于电力消耗的地方，因此它们将减轻老化的传输系统的负担 努力添加新行.

电力客户的新角色

虚拟发电厂扰乱了电力生产者和消费者的角色。传统发电厂在中心位置发电，然后通过电线将其传输给消费者。为了使电网正常运转，供应和需求必须协调一致 始终保持精确平衡.

客户需求通常被认为是随天气波动的，但在一天中遵循相当可预测的模式。为了满足这个要求，电网运营商调度了多种 基本负载源 连续运行的能源，如煤炭和核电站，以及更灵活的能源，如天然气和水力发电，可以根据需要快速调节其输出。

风能和太阳能发电厂的发电量在白天会上升和下降，因此其他能源必须更加灵活地运行，以保持供需平衡。尽管如此，其基本理念是大型设施为数百万被动消费者提供电力。

虚拟发电厂通过接受消费者可以控制其电力需求的事实来颠覆这种模式。工业消费者长期以来 找到了灵活运营的方法, ，在电力供应紧张时限制需求，以换取激励或折扣费率。

现在，与电网通信的恒温器和热水器也可以让家庭调节他们的需求。例如， 智能电热水器 当电力充足且便宜时，主要可以加热水；当电力短缺时，可以限制需求。

在佛蒙特州，绿山电力公司 为客户提供激励措施 安装电池，在最需要的时候向电网提供电力。在我居住的德克萨斯州，致命 2021 年停电 强调了加强我们的孤立电网的重要性。现在，这里的公用事业正在使用 特斯拉 Powerwall 帮助将家庭变成虚拟电源。南澳大利亚州的目标是用太阳能和电池连接 50,000 个家庭，以建设该国的 最大的虚拟电厂.

虚拟的力量，真实的挑战

虚拟发电厂并不是万能药。许多客户不愿意放弃对恒温器的临时控制，或者在为电动汽车充电时延迟。一些消费者还担心 智能电表的安全和隐私. 。有多少客户会报名参加这些新兴计划以及运营商将如何有效地调节供应和需求，还有待观察。

业务端也面临挑战。管理数百万消费者比管理数十个发电厂要困难得多。虚拟发电厂运营商可以通过奖励客户来克服这一挑战，因为客户允许他们以协调的方式调整供应和需求。

随着电力需求的增长以满足不断增长的经济体的需求并取代化石燃料燃烧的汽车和熔炉，以及对可再生资源的依赖增加，电网管理者将需要他们能够获得的所有灵活性来平衡风能和太阳能发电的可变输出。虚拟发电厂可以帮助将电力行业重塑为一个更加灵活、高效、能够响应不断变化的条件和客户需求的行业。