满足夏季高峰 ： 对虚拟发电厂的需求

满足夏季高峰：对虚拟发电厂的需求 作者：KevinBrehm,MatthewLand,AveryMcEvoy,LaurenShwisberg,AlanWeschler 2024年7月 HIGHTS 极端和广泛的热浪的可能性使该国大部分地区面临发电不足的风险，无法满足今年夏天的需求。1如果公用事业公司预计到2028年将达到38GW的新峰值负荷，这种风险可能会增加。2 虚拟发电厂（VPP）是提供公用事业规模和公用事业级电网服务的分布式能源资源的集合，可以支持公用事业以经济 实惠和可靠的方式满足夏季电网需求。3 VPP可快速部署，以经济实惠的方式利用现有资产，可配置和适应性强，并增强社区弹性。 已经部署的VPP将在今年夏天派发，以满足高峰。新的VPP可以在短短6-12个月内部署，比传统的传输和发电快得多 ，以便在2025年管理高峰。 监管机构和政策制定者可以利用三个关键的VPP政策原则，使公用事业和其他负载服务实体能够在明年夏天之前有效地部署VPP：4 1.推进各种最终用户扩大分布式能源(DER)采用的政策并确保有足够的资产基础可用于VPP注册。 2.公平地补偿VPP提供的服务使客户参与并允许VPPS公平竞争。 3.实现价值堆叠以实现利益最大化到电网，同时保持客户的支持和支持。 目前在全国范围内运营着500多个VPP。公用事业和监管机构不需要进行冗长的设计，监管或试点流程来部署VPP以满足夏季的可靠性需求。相反，决策者应参考其他司法管辖区的领先方法。5 Introduction 经过数十年相对平稳的需求，美国公用事业公司预计用电量将大幅增长。在短期内，高需求的数据中心，新的制造业和加密采矿业务正在推动这一趋势。6从中期来看，工业电气化和消费者对电动汽车和热泵的采用将继续推动需求。 这种需求增长可能会导致夏季高峰：夏季高峰需求预计将在未来五年内增长38,000兆瓦，相当于在电网中增加另一个加利福尼亚。7添加的时间、位置和规模仍然不确定，能源效率可以减轻影响。然而，显著的峰值负荷增长可能会加剧公用事业和监管机构已经面临的风险。8 美国国家海洋和大气管理局预测，2024年夏季美国大陆的气温高于平均气温。9由于更极端的温度以及更频繁和猛烈的风暴的影响，全国各地的电网已经面临夏季压力。 NERC的2024年夏季可靠性评估发现，“北美很大一部分地区仍然面临供应短缺的风险”，大面积的热事件影响发电、风力输出和输电系统，加上炎热天气的需求增长，可能会产生资源充足风险。 用VPP迎接夏季高峰增长的挑战 面对夏季酷热和不确定的负荷增长，为了迎接夏季高峰，监管机构和公用事业行业需要以下解决方案： 1.可快速部署满足近期夏季高峰； 2.可以利用现有网络和客户资产管理投资（和相关的利率压力）； 3.具有适应性和可配置性面对不确定性，解决不断变化的电网需求；以及 4.增强社区能源复原力，考虑到极端天气的风险越来越大。 虚拟发电厂（VPP）可以满足这些需求，为监管机构和公用事业提供了有用的解决方案。10VPP是分布式能源资源的集合，可以提供公用事业规模和公用事业级电网服务。DOE已经确定了VPP的一系列好处，其中包括并超出了上述四个需求：资源充足性，可靠性和弹性，输电和配电基础设施的缓解，多功能性和灵活性，可负担性，社区赋权以及脱碳和空气污染缓解。为了进一步支持VPPs可靠且经济地满足夏季高峰的潜力，BrattleGrop的研究发现，VPPs可以在净公用事业系统成本约为天然气峰值的40％和电池的60％的情况下增加资源充足性，从而避免在全国范围内进行15至350亿美元的潜在资本投资。11 VPP并不是新事物：北美已经部署了500多个VPP，实现了这些优势。12但是，鉴于对适应性强和低成本的近期解决方案的需求日益迫切，监管机构和公用事业对VPP的兴趣以及VPP政策和公用事业计划的数量都在增加。13 允许利用VPPS的效用：政策和法规的作用 VPP并不是夏季可靠性挑战的唯一解决方案。相反，它们作为解决方案组合的一部分存在，其中包括对发电、配电、输电和中央电池存储基础设施的投资，以及对现有或废弃化石发电基础设施的电网增强技术、再传导和清洁再供电。VPP补充了支持夏季可靠性和电网高效运行的其他方法。 如果没有有效的监管和政策，VPP就无法满足夏季高峰和其他电网需求。虚拟电力伙伴关系(VP3)及其成员已经确定了17项政策原则，监管机构、政策制定者、州能源办公室和其他利益相关者在制定或实施VPP政策时应考虑这些原则，以帮助管理夏季高峰及以后的高峰。 与使用VPP进行夏季可靠性有关的三个政策原则： 1.采取先进政策，扩大不同最终用户对分布式能源资源(DER)的采用并确保有足够的资产基础可用于VPP注册。 2.公平地补偿VPP提供的服务使客户参与并允许VPPS公平竞争。 3.实现价值堆叠以实现利益最大化到电网，同时保持客户的支持和支持。 这些和其他VPP政策原则在新的和新兴的国家政策中越来越明显，包括过去一年在13个州提出的政策。（有关VPP政策原则的更多详细信息，请参见本文档末尾的框。） 在智能策略的支持下，公用事业公司正在开发有效且可扩展的VPP计划，展示VPP如何对电网规划和运营产生积极影响。VP3的 UtilityFlipboo突出了其中的14个程序，并提炼出了一系列可广泛应用于整个行业的领先实践。公用事业公司不需要重新发明实施VPP的轮子：通过有效的政策，公用事业公司和电网运营商可以加入他们的同行，使用VPP来应对夏季高峰和其他电网挑战。.（有关更多详细信息，请参阅本文档末尾的VPP设计和实现。） VPPs在行动：支持夏季可靠性的VPPs示例 今年夏天，VPP将在全国范围内部署和调度，以满足夏季可靠性需求。以下案例研究说明了VPP如何帮助监管机构和公用事业公司满足对可靠、有弹性和负担得起的电力的需求。 在12个月或更短的时间内达到峰值。 如果公用事业预测实现，将需要对传统发电、配电和输电基础设施的持续投资，以满足对持续负荷增长的长期预期。14但是，由于选址，互连和开发时间表方面的挑战，这些解决方案可能需要数年甚至数十年的时间才能部署。互联改革、再供电、输电规划改革有助于加快部署。然而，很少有传统的基础设施解决方案能够满足近期的负载增长。有了监管愿景和支持，虚拟发电厂可以在不到一年的时间内部署，并在短短六个月内部署，展示了最快到2025年准备就绪的独特能力。 安大略省独立电力系统运营商运营的VPP在启动仅六个月后就注册了100,000户家庭2023年中期。与电网边缘灵活性提供商EnergyHub合作运行的节能峰值津贴计划可以将夏季高峰需求减少多达90兆瓦。15 2022年8月，加州PUC推出了需求侧电网支持（DSGS），允许非投资者拥有的公用事业客户参与紧急可靠性计划 。在一年内，DSGS拥有142兆瓦的承诺容量此后，它已经扩大，并在面对干旱和极端高温的情况下帮助支持加州电 网。16 2022年11月,德克萨斯州公共事业委员会制定了规则并批准了分布式能源资源(ADER)在该计划最初提出仅四个月后在 ERCOT进行试点.17该计划旨在提高电网可靠性和降低能源成本，最初的容量上限为80兆瓦。鉴于该项目迄今为止的成功 ，监管机构于2023年12月宣布了扩大试点并使ADER参与ERCOT应急储备服务的计划。18ADER试点的第二阶段于 2023年2月启动。 利用现有资产维持资不抵债 VPP可以利用客户所在的资源来支持电网，有效利用现有的基础架构和资产来帮助监管机构和公用事业管理客户的负担能力： 在加利福尼亚州，PG&E和Sunrun发现了一个让客户电池工作以支持电网的机会。在六个月内，PG&E和Sunrun制定了一项计划，派遣8,500个现有客户电池，以缓解8月至10月期间由热量和交流负荷驱动的晚间高峰该计划允许PG&E在不建立昂贵的新基础设施的情况下满足容量需求，从而有助于防止费率上涨。19 在亚利桑那州，APS正在与客户合作，以确保他们的恒温器是智能和电网互动的，在夏季能源使用达到最高时提供峰值负载降低。CoolRewards计划已注册83,000个恒温器，为所有APS客户提供可负担性优惠。参与的客户受益于节能，非参与的客户受益于降低的系统成本以满足能源需求。20 可配置和适应更改网格需求 虽然监管机构和公用事业行业需要近期解决方案来满足未来12-15个月的高峰，但他们也需要持久的解决方案，能够适应不确定的负荷增长、极端天气和未来十年发电车队过渡带来的快速变化的条件。 VPP可以配置和调整以满足不断变化的电网需求，因为它们可以提供多种电网服务（也称为“价值堆叠”）。如果电网的需求在计划初始运行（通常为四年或五年）后发生变化，则监管机构，公用事业或VPP运营商可能会转移客户激励和VPP运营以提供新服务。 在监管指导和支持下，领先的公用事业计划为其服务的电网提供多种服务： 落基山电力公司的WattSmart电池计划每天派遣电池以支持电网需求在最热的月份，部署电池以帮助满足夏季高峰。在今年剩下的时间里，WattSmart电池被集成到公用事业运营中，并每天动态地调度，以提供多种电网服务，包括频率支持和容量，并支持太阳能集成。通过提供多个价值流WattSmartBattery计划能够令人满意地通过犹他州公共服务委员会要求的成本效益分析。21 从一开始，国家电网的ConnectedSolutions计划已启用与其他程序的价值堆叠，例如新英格兰容量市场。基于 CoectedSoltios的成功，国家电网在其监管机构的指导和支持下，正在超越峰值降低，并考虑VPPs如何提供非导线替代方案和“桥到线”解决方案以解决本地容量限制，以及呼吁客户拥有的DER在GHG边际排放速率较高时减少电网负荷。22 PugetSoundEnergy的VPP计划协调多种技术以提供多种网格服务PSE与项目运营商Uplights合作，在其VPP中利用 行为负载整形，智能恒温器，热水器，电动汽车和可中断负载。虽然PSE最初专注于夏季高峰管理，但将来计划使用 VPP来支持本地电网系统容量缓解，辅助服务，能源套利和其他服务。23 波特兰通用电气(PGE)正在将VPP整合到战略、规划和运营中。在短期内，PGE正在使用VPP来满足夏季峰值，以应对快速的负荷增长和日益 极端和不确定的天气。i通过智能电网测试台，PGE正在测试各种先进的方法，包括利用Utilidata进行试点，利用AI收集数据并将VPP更充分地集成到公用事业运营中。24PGE规划人员估计，到2030年，DER和需求灵活性将满足25%的高峰需求。25 家庭和社区安全的弹性动力 除了提供安全，可靠和负担得起的电力外，许多监管机构和公用事业机构还将社区能源弹性视为其任务的一部分。现代的弹性方法强调分布式解决方案，以确保在遇到重大中断时提供关键能源服务。 在电网正常供电的重大中断期间，VPP内的DER可以为家庭，企业和社区提供关键的能源服务。 绿山电力（GMP）正在利用住宅电池存储在恶劣天气事件中提供弹性。GMP的两个电池VPP计划帮助客户在中断期间保持供电，同时在峰值事件期间提供容量。26GMP认为，面对未来气候变化引发的风暴，为客户提供电池对于保持电网弹性至关重要。27佛蒙特州监管机构已取消电池计划容量上限，以支持该计划的进一步扩展。28 圣十字能源（HCE）正在使用DER来增强社区的能源弹性与西部大部分山区一样，HCE的服务区域也面临着重大火灾的 风险。HCE服务区域中的VPP计划确保DER可以在正常运行期间提供峰值支持和其他服务，并在电网服务中断时提供备用电源。HCE的Power+计划利用客户定位的备用电池存储来支持电网，同时确保备用电池储备到位。玄武岩Vista项目试点协调多个DER，包括可用于备用电源的太阳能和存储资产。 公用事业和汽车制造商正在共同努力，以确保电动汽车能够提供弹性备用电源(V2H)并支持电网服务(V2