虚拟发电厂 ， 真正的好处

可以造福社区、社会和电网 虚拟发电厂,真正的好处 如何聚合分布式能源 报告/2023年1月 作者和致谢 Authors 凯文·布雷姆马克·戴森AveryMcEvoyConnorUsry 作者按字母顺序列出。除非另有说明，否则所有来自RMI的作者。 联系人 KevinBrehm,kbrehm@rmi.org马克·戴森,mdyson@rmi.orgVP3信息，vp3@rmi.org 版权和引文 KevinBrehmAveryMcEvoyConnorUsry还有MarkDyson,虚拟发电厂，真正的好处，RMI,2023, https://rmi.org/insight/virtual-power-plants-real-benefits/. RMI重视合作，旨在通过分享知识和 见解。因此，我们允许感兴趣的各方通过创意参考、分享和引用我们的工作 CommonsCCBY-SA4.0许可证。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/. 除非另有说明，否则所有使用的图像均来自iStock.com。 关于VP3 虚拟发电厂合作伙伴关系或VP3是一个由非营利组织和行业声音组成的联盟，旨在必要的政策、法规和市场规则，以解锁虚拟发电厂(VPPs)的市场。 我们的成员涵盖硬件和软件技术解决方案提供商、分布式能源资源 (DER)聚合商、非营利组织和其他。 强大的VPP市场扩大了所有DER的可能性-赋予家庭、企业和 社区与技术解决方案提供商一起在能源转型中发挥作用。了解更多在vp3.io. 关于RMI RMI是一家独立的非营利组织，成立于1982年，通过市场改变全球能源系统- 驱动的解决方案，与1.5°C的未来保持一致，并为所有人确保清洁，繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区工作，并参与企业、政策制定者、社区和 非政府组织确定和扩大能源系统干预措施，至少将减少温室气体排放 到2030年50％。RMI在科罗拉多州的玄武岩和博尔德市；纽约市；加利福尼亚州奥克兰；华盛顿特区；和北京。 目录 执行摘要.5 虚拟发电厂：被忽视的资源.6了解VPP.8 。。。。 。。 VPPs与其他需求方解决方案有何不同？12 VPP如何应对关键网格挑战.13 可靠性13 ...............................................................15 脱碳.16 电气化17 健康、公平与消费者赋权17 解锁VPP机会.18 扩大VPPs的障碍.18 干预以扩大充满活力的VPP市场20 Appendix.21 峰值重合VPP能力方法论|21 尾注.22 执行摘要 虚拟发电厂(VPP)-分布式能源资源的电网集成聚合-正在提供 今天对家庭、企业和社会的好处。此外，他们正处于重大市场的风口浪尖上由于最近的联邦立法和正在进行的技术和市场驱动型转型 电网。 RMI的新联盟 为了加速增长 VPP市场和交付可靠性、可靠性、 和VPPs的气候效益 在规模上，RMI正在启动虚拟发电厂 伙伴关系（VP3）：联盟非营利组织和工业 致力于成长的声音 充满活力的VPP市场。VP3将发布技术资源, 提供直接支持 在关键地点，召集跨利益相关者，以及传达给目标 和大众市场受众提高人们对VPP机会。更多信息，请联系 vp3@rmi.org. •到2030年，VPP可能会减少美国的峰值需求 美国增加了60吉瓦（GW）。这个数字可能会增长到到2050年超过200GW。通过避免发电- 降低批发能源成本，避免或推迟输配电投资，VPP 可以帮助减少电力部门的年度支出 2030年170亿美元。 •VPP也是实现气候目标的关键资源-VPP 可以通过减少温室气体排放 依赖污染最严重的化石燃料发电厂，激励建立清洁发电，并实现 全经济电气化。 •要获得VPP的全部好处，仍然需要 了解和沟通VPP的好处，推进最佳实践，以及将VPPs放在一个 与传统电网投资的公平竞争环境。 •未来几年是VPP市场的关键窗口发展。对此采取协调和集体行动 时间可以使VPP市场走上一条实现长期交付的道路- 长期福利。 虚拟发电厂：被忽视的资源 未来十年将是美国电网快速变化的时期。政策，气候变化， 地缘政治和消费者偏好将推动网格以前所未有的速度发展。网格规划者，监管机构和运营商面临的挑战是管理这些变化，同时推进 电源系统性能跨越七个目标： 1 可靠性:提高系统可靠性和弹性 即使极端天气和网络安全威胁增加 2 A夫可修性:减轻家庭能源负担通胀上升和全球能源供应链中断 3 脱碳:减少温室气体排放 实现国家、州和企业气候目标 4 电气化:实现家庭、交通和工业的快速电气化 减少整个经济的排放，避免气候变化的最严重影响 5 健康：减少或消除早期死亡和其他发电厂污染造成的健康损害 6 权益:解决不公平的健康和社区嵌入当前能源系统的影响 7 消费者赋权:为能源消费者提供选择以及塑造他们参与的电力系统的声音 虚拟发电厂（VPP）-分布式能源资源的电网集成聚合-是一种资源以帮助在未来几年中提高每个目标的绩效。 不幸的是，VPP被政策制定者、公用事业和消费者忽视了。这份简报定义了VPP 在新出现的挑战和机遇的背景下，讨论它们的好处，并提供了一套以帮助社区和社会的方式发展VPP市场的建议。 VPP不是新的。本文借鉴了十年成功的VPP试点和计划的数据 演示VPPs如何帮助电网应对紧迫的挑战。本文还总结了电力系统 建模以显示VPP可以在规模和影响上增长-有可能设定或提供美国14%的2050年电力需求峰值。1 虽然VPP不是新的，但它们正处于拐点。消费者 采用灵活的设备，如热泵、电动汽车(EV)、和电池存储正在加速正如基础设施投资 就业法案和降低通货膨胀该法案将注入数十亿美元电网。同时， 监管机构和公用事业公司正在寻找用于短期和长期解决方案 可靠性和可靠性挑战。 在接下来的十年中，VPP可能在会议网格和社会中发挥核心作用 需要。然而，与批发相关的障碍市场价值、零售产品和消费者 意识必须解决解锁 VPPs的全部潜力。 在接下来的十年中，VPP可以在满足网格和社会需求方面发挥核心作用。然而，障碍必须解决与批发市场价值、零售业和消费者意识相关的问题，才能解锁 未来几年的规划和政策选择将为VPP开辟道路未来十年的市场发展。 了解VPP 什么是虚拟发电厂？ 我们将虚拟发电厂（VPP）定义为分布式能源的电网集成聚合。该定义有三个关键部分： •分布式能源(DER)：VPP的核心是由数百或数千个设备组成 位于或靠近家庭和企业。其中一些资产（例如，仪表后面的电池）是容易调度。其他资产(例如，太阳能光伏[PV]或被动能源效率投资) 不太可能灵活地调度，但仍然可以聚合并为电网提供价值。 •聚合:VPP将这些DER资产聚集在一起。在某些情况下， 这些聚合可以由电网运营商集体和直接控制。在其他时候，聚合更加宽松，电网运营商的直接控制较少。 •网格集成：最后，VPPs为电网提供价值，并对价值进行补偿正确集成到长期电网规划和实时运营流程中 和/或市场，VPP可以与其他传统电网资产一起增加价值，如大规模发电设施。 图表1（下一页）显示了VPP的可能组件。VPP可以包括电动汽车和充电器；热泵；家用电器；暖通空调（HVAC）设备；电池；插头负载；太阳能 光伏；或工业机械设备。单户住宅，多户住宅，o四个家庭，商店，工厂，汽车，卡车和公共汽车都可以参加VPP。 附件1VPPs聚合分布式电网交互式电气设备 Generation 变速器VPP聚合器 Distribution 住宅Commercial Roo<unk>op 太阳能 Battery 存储 热泵 恒温器 洗碗机 垫圈 &烘干机 插头负载 HVAC负荷 Roo<unk>op 太阳能 Battery 存储 已调度 电动汽车的充电 已调度车辆到电网 充电 Mechanicalequipment 交通运输工业 VPPs是如何工作的？ VPP没有标准设计。但是，广泛地说，VPP可以通过两个通道提供价值并得到补偿： 1.市场参与者VPP向电力批发市场提供服务并由其补偿。 2.零售VPP向公用事业公司提供服务并由公用事业公司补偿。 市场参与者VPP OhmConnectOhmConnect在加利福尼亚州的批发电力市场中运营市场参与者VPPVPP由200,000多名成员组成，拥有250,000个可调度的智能设备。2 在2022年8月31日至9月8日持续的极端热浪中，加利福尼亚州的批发市场运营商，加州独立系统运营商(CAISO)，呼吁所有可用资源 匹配供应和需求。这些资源包括由OhmConnect、Tesla、Sunrun、Leap管理的VPPVoltus、AutoGrid等。3 在为期9天的热浪中，OhmConnect的VPP自动派遣了130万个成员设备 响应来自CAISO的实时信号的时间。CAISO为交付的服务支付了OhmConnect。OhmConnect又向其成员支付了270万美元的奖励。4 图表2说明了市场参与者VPP的工作原理。 附件2市场参与者VPP在客户定位的设备上进行呼叫为电力批发市场提供服务 承诺和 Communications 市场运营商发送价格信号： •容量 •Energy •辅助服务 Aggregator登记家庭和businesses(members).Aggregator调度设备或进行通信 与成员一起调度设备。 客户定位的设备提供容量、能源和 对市场的辅助服务 VPP服务交付 批发市场 运算符（即RTO、ISO） VPP聚合器VPP成员 付款 市场运营商支付提供的服务 Aggregator支付会员: •注册奖金 •Annualpayments •直接奖励 零售VPP 国家电网的ConnectedSolutions是零售VPP的一个例子。 在ConnectedSolutions计划中，国家电网-一家为纽约和 马萨诸塞州-向客户支付前期和年度奖励，以注册其智能恒温器， 家用电池和VPP计划中的电动汽车。国家电网派遣这些设备来平衡夏季需求高峰。 2020年，VPP帮助夏季高峰需求减少了0.9%。5这有助于国家电网避免成本否则将需要在批发电力成本、输电和配电基础设施上花费 升级、燃料和其他支出。图3说明了零售VPP。 承诺和 Communications 附件3零售VPP可以帮助公用事业满足两者的需求并降低成本及其受体 Utility*在VPP计划中注册客户Utility*调度设备或与 客户派遣设备 VPP服务交付 Utility*分派VPP以满足系统需求： •资源充足性 •延期/避免升级 •减少燃料使用/CO排放2 付款 电气公用设施实用程序客户 Utility向客户支付设备管理权: •注册奖金 •Annualpayments •其他付款 *Utility可以与第三方服务提供商合作 零售VPP的一个具体但重要的类别是其中DER聚合响应的VPP，或者 主动或被动地对电力提供商-通常是零售公用事业或负载服务实体-设置的设计进行评级，但在某些情况下，批发市场运营商。在上面的例子中，OhmConnect和NationalGrid 积极将家庭和企业聚合为VPP，并拥有直接控制设备的技术 Operations.Incontrast,tarwits(rates)paidbyelectriclecustomerscanalsoinduateDERbuild-outanddemand 灵活性。这些包括使用时间定价、实时定价、关键峰值定价和参与 激励措施，这些措施都可以实现一定程度的需求灵活性，但在响应水平上却不同。以及实时动态调整激励措施的能力。 VPPs与其他需求侧解决方案有何不同？ 我们对VPP的定义是有意宽泛的。它包含了广泛的解决方案补偿DER以满足电网的需求