中国储能网讯：今年一月美国能源部（DOE）发布了《Pathways to Commercial Liftoff: Virtual Power Plants 2025 Update》，报告全面梳理虚拟电厂（VPP）的商业化路径、核心优势及未来趋势，报告中还列举了美国现在试点的虚拟电厂案例（中文翻译版已放知识库“VPP虚拟电厂专题”）。美国在虚拟电厂的技术研发和应用方面已走在前沿，拥有先进的软件平台、智能控制系统和先进的能源管理技术。

什么是虚拟电厂（VPP）？

您可以将虚拟电厂想象成一个由成百上千个小型分布式能源（Distributed Energy Resources, DERs）组成的“云端发电厂”。这些小型能源不是集中在一个地方，而是分散在居民家庭和商业楼宇中，包括屋顶太阳能、家用储能电池、智能恒温器、电动汽车充电桩、智能热水器，甚至是可灵活调度的工商业用电设备等。

VPP通过先进的软件和通信技术，将这些分散的能源聚合起来，形成一个统一、可控的整体。在电网需要的时候（例如用电高峰期），VPP可以像一座传统发电厂一样，统一调度这些资源，或增加供电（如电池放电），或降低用电需求（如短暂调高空调温度），从而维持电网的稳定和平衡。

虚拟电厂的核心优势

报告强调，VPP不仅仅是一项技术创新，它为电力系统、消费者和环境带来了多重显著优势：

提升电网可靠性与韧性

 - VPP能够快速响应电网的调度指令，在用电高峰或传统电厂故障时提供关键的电力支持，有效避免停电，特别是在极端天气事件中，可以成为社区的生命线。报告指出，VPP是目前成本最低的可靠性资源之一。

降低电力成本

 - 对公用事业公司而言，建设和运营VPP的成本远低于新建一座昂贵的调峰燃气电厂或升级改造老旧的电网基础设施。这种成本节约最终会传导至消费者，帮助降低电费。

为消费者创造新收入

 - 家庭和企业用户通过将自己的分布式能源设备（如电池、电动汽车）接入VPP项目，可以在不影响自身使用的前提下，响应电网调度并获得经济补偿。这让能源消费从单纯的支出变成了潜在的收入来源。

加速清洁能源转型

 - VPP能够高效整合间歇性的可再生能源（如太阳能和风能）。当光照充足时，VPP可以调度成千上万的电池进行充电；当风力减弱或夜幕降临时，再将储存的清洁电力释放回电网。这有效解决了可再生能源的波动性问题，使其能被更广泛地利用。

减少碳排放

 - 通过替代化石燃料调峰电厂，并促进可再生能源的利用，VPP能够显著减少电力系统的温室气体排放，是实现气候目标的重要工具。

通向“腾飞”的商业化路径

报告为VPP实现规模化商业应用规划了清晰的五步路径，核心是克服当前面临的挑战：

扩大分布式能源（DER）的普及

 - VPP的基础是足够多的DER设备。目前美国家庭的DER渗透率仍处于低位。因此，首要任务是通过提供更具吸引力的激励措施、简化安装流程、并确保所有社区（特别是低收入和服务不足社区）都能公平地参与和受益，来加速DER的部署。

简化VPP的注册流程

 - 让用户方便快捷地将自己的设备注册到VPP项目中是规模化的关键。报告建议，应从目前的“选择加入”（Opt-in）模式转变为更高效的“选择退出”（Opt-out）模式，即在用户购买设备时就默认注册，同时提供清晰的收益说明和持续的参与激励。

推动VPP运营的标准化

 - 当前，不同公用事业、VPP聚合商和设备制造商之间的通信协议、数据格式和网络安全标准各不相同，这导致VPP项目部署复杂、成本高昂。建立行业统一标准，实现“即插即用”式的互操作性，是降低成本、加速复制的关键。

融入公用事业规划和激励机制

 - 为使VPP成为主流选择，监管机构需要改革政策，将VPP作为与传统发电厂、输配电投资同等地位的解决方案，纳入公用事业的长期规划和成本回收机制中，激励公用事业公司积极部署VPP。

全面融入批发电力市场

 - 打通VPP参与区域性批发电力市场的通道，是释放其全部价值的最后一步。联邦能源管理委员会（FERC）的第2222号令为此提供了法律框架，但仍需解决数据共享、计量和市场准入等具体操作层面的障碍。

未来趋势展望

报告对VPP的未来发展持乐观态度，并指出了几大关键趋势：

爆发式增长潜力

 - 报告预测，到2030年，美国VPP的规模有望增长三倍，达到80-160吉瓦（GW），可以满足全国10-20%的峰值负荷需求。

技术驱动的集成深化

 - 随着软件、AI和物联网技术的发展，VPP的调度将更加智能、响应更加迅速。未来VPP将从简单的调峰服务，向提供频率调节、电压支持等更复杂的电网辅助服务演进，与电网运营实现无缝深度集成。

“自带设备”（BYOD）模式成为主流

 - 由第三方VPP平台聚合用户自有设备的模式（如案例中的ConnectedSolutions）因其灵活性和低前期投资而广受欢迎，预计将成为未来VPP项目的主流模式。

政策成为关键催化剂

 - 联邦和州层面的支持性政策，如《通胀削减法案》（IRA）提供的税收抵免，以及各州监管机构的改革举措，将是决定VPP发展速度的核心驱动力。

总结来说，美国能源部的这份报告描绘了一幅清晰的蓝图：虚拟电厂正从一个新兴概念，快速演变为美国电力系统不可或缺的组成部分。通过克服商业化路径上的挑战，VPP有潜力在未来十年内，为美国带来一个更可靠、更经济、更清洁的电网，并让普通消费者在能源转型中扮演积极角色并直接受益。

案例一：基础模式 - 调度指令通过门户网站下达

项目名称

 - ConnectedSolutions

运营单位

 - 国家电网（National Grid），服务于马萨诸塞州和罗德岛州

核心模式

 - 这是一个典型的“自带设备”（Bring-Your-Own-Device, BYOD）项目。房主和小型企业使用自己购买的、符合条件的智能恒温器、家用电池和电动汽车充电桩等设备参与项目，以换取年度激励。

合作伙伴

 - 国家电网与第三方VPP平台提供商 EnergyHub 合作。

EnergyHub的角色

 - 负责聚合和管理来自不同品牌（如Google Nest、Sunrun、Tesla等）的分布式能源设备，形成一个统一的可调度资源池。他们处理与设备制造商的技术对接和与客户的日常沟通。

国家电网的角色

 - 作为公用事业公司，国家电网的电网运营商是VPP的最终使用者。他们不需要关心背后复杂的技术细节。

技术集成水平

 - 基础级。国家电网的员工仅通过EnergyHub提供的在线门户网站（Web Portal）来调度VPP。当预测到电网将出现用电高峰时，他们会登录该门户网站，设置好调度事件的参数（如开始时间、持续时长），然后下达指令。EnergyHub的平台会负责执行后续所有操作。调度完成后，运营商再通过该门户查看性能数据。

关键启示

快速部署，低成本

 - 这种模式让公用事业公司能够以极低的前期投资（报告称类似项目可在6个月内以低于100万美元完成）和技术门槛，快速启动一个VPP项目来满足调峰需求。

标准化的价值在于平台

 - 在这个模式中，标准化的核心在于EnergyHub这样的聚合平台需要具备与尽可能多的设备品牌进行互操作的能力。平台越开放、兼容性越强，VPP的规模就越大，价值也越高。

案例二：中级模式 - 通过API进行数据集成

项目名称

 - 储能系统（ESS）租赁项目

运营单位

 - 绿山电力（Green Mountain Power, GMP），服务于佛蒙特州

核心模式

 - 这是一个由公用事业公司主导的电池VPP项目。GMP向其用户出租特斯拉（Tesla）的Powerwall家用电池，并利用这些电池来削减整个系统的用电高峰以及解决特定的本地配电网拥堵问题。

合作伙伴

 - 特斯拉（Tesla）作为硬件和软件平台提供商。

技术集成水平

 - 中级。GMP与特斯拉的集成超越了简单的门户网站。

API数据交换

 - GMP通过应用程序接口（API）将自己的电网负荷预测数据提供给特斯拉。

平台智能调度

 - 特斯拉的软件平台接收到这些数据后，会自动优化、调度其聚合的Powerwall电池群，在最需要的时候进行充放电，以实现GMP设定的削峰目标。GMP的电网运营商可以信任平台来执行精细化的调度。

关键启示

实现更精细化的电网服务

 - 通过API进行数据集成，VPP不再仅仅是响应一个简单的“开/关”指令，而是能够根据实时的电网数据进行更智能、更自动化的响应，从而提供配电网级别的服务。

标准化数据接口是关键

 - 这个案例凸显了公用事业公司与VPP平台之间建立标准化API和数据共享协议的重要性。这使得VPP能够更紧密地融入电网的日常运营。

案例三：高级模式 - 直接集成到核心运营系统

项目名称

 - Wattsmart电池项目

运营单位

 - 落基山电力（Rocky Mountain Power, RMP），服务于犹他州和爱达荷州

核心模式

 - 这是一个技术最先进、集成度最高的VPP项目。RMP的目标是让分布式电池VPP像一座传统的发电厂一样，能够提供“全栈式”的电网服务，包括最苛刻的频率响应（在几秒钟内做出反应）。

合作伙伴

 - 电池制造商 sonnen。

技术集成水平

 - 高级/深度集成。

无缝整合

 - 该项目的VPP控制系统（报告中称为D-BMS）被直接整合到了RMP的核心电网运营工具——能源管理系统（Energy Management System, EMS）之中。中间没有任何第三方门户或额外的软件层。

直接控制和自动响应

 - 这种集成方式意味着RMP的电网运营商可以在自己的操作界面上，像调度任何一座传统电厂一样，直接调度sonnen的电池VPP。更重要的是，VPP可以被设置为自动响应来自EMS的电网信号，实现近乎实时的响应（报告称最快3秒）。

关键启示

VPP成为“电厂级”资产

 - 深度集成使得VPP能够提供最高价值的电网服务，其性能和可靠性与传统电网资源无异，完全融入了电网的实时平衡和频率控制体系。

系统间通信协议标准化的终极目标

 - Wattsmart项目展示了VPP商业化的成熟形态。要实现这种模式的广泛复制，就必须在VPP控制系统和公用事业核心运营系统（如EMS/ADMS）之间建立行业通用的、安全的、高性能的通信标准（如IEEE 2030.5）。这是实现VPP全部潜力的终极技术路径。