虚拟电厂系列5——美国虚拟电厂商业模式
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昨天和大家分享了虚拟电厂系列的第四部分：欧洲虚拟电厂商业模式
今天和大家分享第五部分：美国虚拟电厂商业模式
1、美国电力市场运营商高度分散，虚拟电厂计划通常由公共事业企业（Utility）或能源零售商运营。
这主要与美国电力市场的情况有关。美国联邦政府对于电力市场的 监管相对缺乏，长期的私有化、市场化改革造就了如下格局：
1）约 40%的区域（中西部为主）由公共事业企业垄断一体化运营，即发输配售垂直管理。
2）约 60%的区域由七大独立系统运营商（ISO）管理，电力产业链分散为发电主体、输配电主体和能源零售商三个环节。
美国七大ISO（包括 PJM、MISO、ERCOT、SPP、CAISO、 NYISO 和 ISO-NE）负责调度、发电、输电规划以及系统的运行安全和发电端-输配 电端（批发市场）、输配电端-零售端（零售市场）市场运行的管辖。
ISO 的成立打破了公共事业企业对发电-输配电环节的垄断，允许各独立储电主体参与到与输配电网的交易中，进而催生了虚拟电厂的需求。现有美国虚拟电厂计划由公共事业公司或能源零售商承担运营职能。
2、美国虚拟电厂脱胎于需求侧响应，聚焦负荷端资源统一调配。
由于美国电价过去 20 年上涨了 59%，且美国太阳能资源丰富，因此在大量政府补贴和激励政策下，家用光伏系统逐渐成为消费者降低电价成本的替代选择，从而实现电力的自发自用。
根据 Statista，2021 年美国家用光伏装机容量达到 22.5GW，同比增长 20.9%，因此美国存在大量与用电侧直接相连的分布式太阳能资源。
随着户用光伏等需求量的增长，美国逐渐开始实行需求侧响应，以应对用电高峰时期的供应紧张情况，并逐渐将需求侧响应演化为虚拟电厂计划。具体表现为，能源零售商开展虚拟电厂计划，通过提供低价储能电池或现金，换取家庭一部分电力的控制权，必要时给零售商提供电力，零售商的虚拟电厂聚合这些储能并在用电峰期提供给需要的用户，从而获取辅助服务收益。
代表企业：美国 Tesla，依靠 Powerwall 与 Utility 企业开展虚拟电厂合作
特斯拉布局家用储能 Powerwall。Powerwall 是特斯拉 2015 年 5 月推出的家用储能电池，使特斯拉与太阳能面板安装商 SolarCity 合作的第一款产品。Powerwall 可搭配特斯拉家用太阳能电池 Solar Roof，白天利用太阳能电池对 Powerwall 进行充电，内置电池容量 7-13.5kWh。充电后可随时使用储存的能量为家庭供电，同时也接入电网，在阴天或无光时从配电网处获取电力。
Powerwall 实现了家庭用户电能的自发自用，避免电网停电时家庭断电的情况。用户可在手机 APP 上实时了解光伏发电、家庭的用电、Powerwall 的储存电量以及电网的供电情况，并通过手机 APP 对 Powerwall 进行自定义设置，达到个性化节流的目的。
Powerwall 使储能系统得到分布化应用，与公共事业公司合作开展虚拟电厂计划。
Powerwall 自身管理了家用储能、光伏以及负荷的情况，在发电、储能、用电资源的聚合上有得天独厚的优势。
基于以上特性，特斯拉与 Energy Locals，Green Mountain Power，PG&E 等公共事业公司和电力零售商先后开展了虚拟电厂项目。项目帮助 Powerwall 扩大系统的安装量，同时电力零售商通过与 Powerwall 使用者签订协议，能够获取这些分布式电池电力的部分使用权，实现聚合需求侧的资源以 及虚拟电厂的商业化扩张。
标杆案例 1：提供 Powerwall 优惠，佛蒙特州能源零售商 GMP 获取业主电力的部分使用权。
2017 年，特斯拉与佛蒙特州公用事业公司 Green Mountain Power 合作开 展了虚拟电厂项目，Green Mountain Power 作为 Powerwall 的渠道销售商，给业主提供 Powerwall 折扣价：业主可以选择以每月 55 美元分期 10 年或一次性 5500 美元 （2017 年 Powerwall 原价 5900 美元）的优惠价格获得 Powerwall 产品，但需要放弃一部分电池控制权，允许电力公司使用设备中储存的部分能量对电力系统进行削峰填谷。
Green Mountain Power 虚拟电厂聚合家用储能资源，参与调频市场、动态容量供应市场和交易电力批发市场并获取利益。
标杆案例 2：1 度电 2 美元，加州公共事业公司 PG&E 借助 Powerwall 向用户直接购买电力。
2022 年，特斯拉与加州公用事业公司 PG&E 合作开展了名为“Emergency Load Reduction Program”的虚拟电厂项目，拥有 Powerwall 的 PG&E 用户可以自愿 通过特斯拉应用程序注册加入该虚拟电厂项目。所有参与计划的 Powerwall 所有者在电网面临巨大压力的紧急情况下，每向电网提供一度电即可获得 2 美元收益，远高于加州平均住宅电价 25 美分/度电。
加州夏天气温极高，各类场所对空调制冷的需求增加，常对电网造成过量负荷，夏日野火也可能导致断电，该虚拟电厂计划主要目的为解决加州夏季电力供应紧张的情况。聚合的廉价绿色能源可以有效替代原本使用的昂贵燃气火电，进而为虚拟电厂赚取差价收益。
标杆案例 3：南澳政府出资建设虚拟电厂，加速可再生能源经济转型。
2018 年，特 斯拉与南澳大利亚电力零售商 Energy Locals 合作开展了 SA VPP 虚拟电厂项目。SA VPP 旨在为所有南澳大利亚人提供更经济、可靠和安全的电力，同时提高用户对清洁能源的接受度，并支持南澳大利亚向可再生能源经济转型。
南澳大利亚政府通过可再生技术基金提供了 200 万美元赠款和 2000 万美元贷款，通过电网规模存储基金提供了 1000 万美元赠款，将为 5 万家庭免费提供太阳能板和特斯拉 Powerwall， 将民居建设为相互连接的虚拟电厂，帮助维持电网的稳定。
虚拟电厂系列的第五部分的内容就分享到这里，明天和大家分享第六部分的内容：中国虚拟电厂发展现状
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