虚拟电厂 (VPPs) 与智能电网的未来

大多数关于从化石燃料发电向太阳能和风能过渡的讨论都倾向于用可再生能源发电厂替代现有发电厂。然而，可再生能源发电的模块化特性——加上新的能源存储系统选项——意味着还有另一种选择：虚拟电厂 (VPP)。

虚拟电厂概念旨在整合分布式能源资源 (DER)，以实现协调的电力供应，补充甚至取代传统的集中式发电。来自住宅和商业发电设备的太阳能和风能生产可以成为用户网络的主要或补充能源供应来源。   传统上，电力由集中式电厂提供，通过电网分配到家庭和企业。虽然在这个过程中会有许多波折，但最终是从电厂到用户的事务。新兴的智能电网技术和基础设施，包括双向计量设备，使消费者能够将电力卖回电网，从而减轻专用发电企业的负担，同时赚取货币回扣。消费者还可以现场储存电力，以便在适当时进行购买和出售。在苏格兰偏远的艾格岛 (Isle of Eigg)，虚拟电厂智能电网系统已经投入使用，家庭和企业协调用电以避免电网负担过重。

当您考虑家庭太阳能和电池备份时，一个理想的状况是实现完全的能源独立，每月账单为零。在极端情况下，您可能设想完全脱离电网，依靠土地生活——更准确地说，是依靠太阳的光芒。   实现这样的离网设置成本可能非常高，如果您的个人设备出现故障，您必须修理它以恢复电力。从用户的角度来看，虚拟电厂 (VPP) 提供了这种离网设置的大部分个人益处，但成本可能大幅降低，同时还能从电网获得备份电力。相比集中式燃料发电厂甚至太阳能发电设施，虚拟电厂在社会层面也带来了多方面的益处。   考虑虚拟电厂概念的模块化并且发电可以靠近消费地点。在传统电网模式中，如果一个地区的电力传输出现问题，很容易影响到其他地理位置。虚拟电厂的概念提供了更本地化的选项来重新分配电力以保持照明，并且由于电力通常在生产地附近消费，还可能减少传输损耗。   在个人层面，若您的设备发生故障，电网和其他分布式能源 (DER) 可提供备份电力，实现非常可靠的能源供应。   传统的电厂（无论是燃煤、太阳能、核电或其他类型）占用了本可以用于管理森林、农场或公园的土地。然而，虚拟电厂利用原本未使用的屋顶空间安装太阳能板。太阳能也可以安装在现有的停车区域之上，带来发电与汽车遮阳存储的双重优势。在这样的情况下再加入电动汽车 (EV) 能源存储系统和充电设施，更进一步优化了停车场/分布式能源的方案。

当您考虑家庭太阳能和电池备份时，一个理想的目标是实现完全的能源独立，达到每月电费为零。在极端情况下，您可能设想完全断开与电网的连接，过上依靠土地——更准确地说是依靠太阳能生活的日子。   这样的离网系统成本可能非常高昂，并且如果您的个人设备出现故障，您必须自行修复才能恢复供电。从用户的角度来看，虚拟电厂（VPP）能够以可能更低的价格提供几乎所有离网系统的个人优势，同时还能从电网获得备份电源。与集中式燃料发电或甚至集中式太阳能发电设施相比，虚拟电厂在社会层面上还具备多个优势。   虚拟电厂理念的模块化特性以及发电可以接近消费点这一优势值得考虑。在传统电网模式中，如果一个区域的电力传输出现问题，很容易影响到其他地理位置。而虚拟电厂理念则提供了更多本地化的电力重路选项以确保持续供电，同时由于电力通常在更靠近生产点的地方消耗，还可能导致传输损耗的减少。   在个人层面上，如果您的设备出现故障，电网和其他分布式能源资源（DER）能够提供备份电源，确保非常可靠的能源供应。   传统的物理电厂（燃煤发电、太阳能发电、核电等）占用了原本可以用于管理森林、农田和公园的土地。然而，虚拟电厂则充分利用了原本未使用的屋顶空间来安装太阳能电池板。太阳能还可以安装在现有停车区域之上，既能提供电力生产，又能为汽车提供遮阳存储。此外，在这种场景中添加电动汽车能源存储系统和充电站进一步增强了停车/分布式能源资源的优势。

在虚拟电厂(VPP)场景中，需要考虑源之间的协调，即使是在非常低的层面，例如确保线路频率正确匹配。长距离传输和整体电网维护也是必要的，这超出了单个家庭用户的能力范围。   为了使未来的虚拟电厂概念能够良好运行，高效性将是关键，可能会利用SiC晶体管、电流传感器和电力线通信来保持整体协调。鉴于未来的需求，可以肯定的是，电力公司不会很快消失，它们可能在未来几十年内采取不同的形式。