夏季网格挑战突出了基于der的灵活性服务的价值

在美国各地，电网运营商和其他主要利益相关者都对今年夏天的容量短缺发出了警告，原因是预期的热浪和其他压力会影响现有的电网基础设施。这些警报与全球气候变化有关，但也反映出电网现代化不足，无法支持向净零碳经济过渡。供应链短缺、乌克兰军事冲突导致的化石燃料价格上涨以及其他全球趋势将对今年夏天的美国能源市场产生重大影响。考虑以下几点:

• 的加州独立系统运营商(CAISO)警告称，今年夏天，该公司的产能缺口可能达到4700兆瓦，是此前预期缺口的两倍。这一预测供应赤字的估计考虑的是该州由风能、太阳能和水力资源组成的可变可再生能源舰队的历史而不是预计的发电概况。加州和整个西部地区持续的干旱，可能需要在短期内用天然气资源来弥补。鉴于该州的温室气体减排规定，这种方法显然不是一个可行的长期解决方案。
• 最近，德州电力可靠性委员会(ERCOT)发布了由于热浪导致储备能力不足的警告。ERCOT估计，该公司正在从今年5月已经离线或计划离线的发电厂寻求3,200 - 5,200兆瓦的电力。具有讽刺意味的是，去年冬天，由于一场前所未有的意外寒流，德克萨斯州电网遭受了严重的停电，导致了严重的停电．极端高温和寒冷都给ERCOT的电网带来了压力，ERCOT作为一个独立的平衡机构运行，以避免联邦能源监管委员会(FERC)的监督。
• 的中大陆独立系统运营商(MISO)还提出了今年夏天由于气温上升而出现供应短缺的担忧，宣称在典型的需求和发电条件下，它预计“公司资源不足”，无法满足今年夏天的峰值。MISO预计缺口高达5000兆瓦。

短期供应短缺的传统解决方案——如化石燃料峰值电厂——可能满足即时产能的需求，但由于高排放率，会加速气候变化。输电升级对于帮助建立未来的净零碳电网至关重要，有助于将大规模的太阳能和风力发电场整合到国家电网中。但修建输电线路既费时又有争议。电网运营商正在寻求利用现有分布式能源(DER)资产的短期解决方案，这些解决方案灵活，可以响应峰值需求和供应的实时动态，同时保持经济实惠。市场需要的是更清洁的能源，既能满足消费者对更有弹性、更可持续的能源未来的需求，又能让公用事业公司履行其履行规定的义务。

新兴能源范式

集中式、轮辐式电力系统的传统模式正在迅速转变，这种模式主要集中在大型中央发电厂，以满足基本不灵活的需求。一种以多向权力流动为特征的新范式正在形成数百万不同类型的DER资产规模和能力被整合到分销网络中。随着公用事业公司认识到新的DER资产(包括高度可控的负荷，如空调、热泵和电网上的恒温器)的迅速扩散，他们采取了各种策略，包括拒绝、延迟或增量接受。这导致了各种不协调的、不完整的点解决方案，分别处理每个新资产类别。一种需求响应解决方案;一个是分布式发电;一个用于能源储存;还有一个用于电动汽车等。

虽然这些点解决方案确实提供了短期的解决方案，但公用事业公司开始意识到需要一个更全面的解决方案 第一个集成 然后编排这些 多个资源类型，以最佳地缓解各种同时操作的挑战。 需求响应的操作特征和价值主张，屋顶太阳能阵列 ，住宅存储系统 而且电动汽车 每一个都有很大的不同。如果要深入研究，那么DER集成还会面临其他挑战(见下图)。

DER管理挑战

(资料来源:施耐德电气)

由于它们的小规模和分散部署，在个人基础上，der在缓解操作挑战(如上面所示的挑战)方面可能没有什么帮助。然而，在一个确定的局部区域内聚集不同的der可以作为一个更灵活、灵活和负担得起的解决方案，以应对当今的电网挑战，包括满足夏季的需求高峰。 传统上，配电公司没有办法在特定的地方集中这些资源，以最好地利用它们。随着市场结构的演变以补偿网格服务的der，这种情况正在发生变化。市场改革加上人工智能(AI)和其他数字技术的进步，为能源革命奠定了基础。

边栏:基于der的灵活性服务的策略驱动程序

随着DER支持的对冲/套利和辅助服务的新兴电力市场开始运作，配电公司将需要工具来整合和聚集各种DER，以参与这些市场并从中受益。然而，这只有在明智地改革市场的情况下才有可能实现。

一个有希望的迹象是联邦能源管理委员会(FERC) 2222号命令(最终规则于2021年6月28日发布)，这对美国的DER车队产生了广泛而积极的影响。最初的命令促进了“电力市场的竞争，消除了阻碍DER在由区域电网运营商运营的有组织的容量、能源和辅助服务市场上公平竞争的障碍。”

除了FERC 2222之外，塑造新能源范式的相关州法规差异很大。例如，德克萨斯州不受FERC管辖因为德克萨斯州是一个独立的互连，但是在2021年2月遭遇了冬季风暴中断)．一个最近的分析Guidehouse Insights进行的一项研究显示，到2030年，德克萨斯州将有足够的DER产能上线，理论上可以取代该州庞大的污染严重的化石燃料发电厂。有人可能会说，这种独立的平衡权力使得DER管理更加重要，因为德克萨斯州拥有美国所有州中最不稳定的风力容量。

另一方面，正在进行和未来可能实施的监管，例如拟议的净能源计量改革(NEM 3.0该计划将为安装的每个分布式太阳能系统向加州投资者拥有的公用事业公司提供固定成本补偿，可以为分布式储能和其他方式提供激励，以最大化DER资产的双向价值。一个加利福尼亚州正在进行自动动态零售费率试点计划，也为未来的灵活性解决方案埋下了种子，就像在美国少数几个州采用系统运营商(DSO)模型的讨论一样。

VPPS和DERMS的集成是关键

跟踪基于der的灵活性服务的演变——一个广泛的涵盖概念的术语，如需求响应(DR)、虚拟发电厂(VPPs)和分布式能源资源管理系统(DERMS)——遵循公共政策举措的演变(如FERC命令2222)。公共政策的这些变化使市场从点解决方案转向更综合和全面的方法来应对DER挑战。向全范围DER资产的通用平台方法迈进，可以解决公用事业公司在当前能源转型中面临的挑战。这种统一而全面的方法加速了目前可能的协同作用，将公用事业公司拥有的资产和生产消费者拥有的资产结合起来，以满足需求高峰。(后一个术语指的是现在也通过现场发电和/或创造性负荷管理技术生产或减少能源的消费者。)

什么是VPP?这里有一个定义:依靠软件和智能电网，通过通常连接零售和批发市场的聚合和优化平台远程自动调度和优化DER的系统。

在美国，vpp始于需求响应:即在需求峰值的精确时刻降低需求，与短期增加供应对电网的影响相同。请注意，vpp主要关注触发事件的定价信号。在最近的一篇文章中提到万博mantex app在美国，这些vpp可以取代既昂贵又污染的化石峰值电厂。vpp可以解决系统范围内的频率偏差问题，但它们也提供高价值的清洁能源容量和其他能源相关服务。

关于vpp的一个不为人知的故事是，他们如何解决当前现状解决方案中隐含的社会成本，以满足今年预计的夏季需求高峰。目前，今年夏天将有超过1000座“污染峰值电厂”投入使用，以保持美国各地的电力供应。这些峰值电厂不仅大部分位于低收入和少数族裔社区，而且它们的利用率仅为5%，成本比平均电力成本高出1300%，二氧化碳排放量是美国平均资源组合的两倍。数字经济学家将于今年7月发布一份报告。(该报告的调查结果将在《能源中心》发布后刊登。)万博mantex app如果将污染的社会成本考虑在内，VPPs显然是夏季高峰的更好解决方案(见下文)。

考虑到社会成本，VPPs成为迎接夏季高峰的最佳选择

(来源:AutoGrid, Guidehouse)[1]

那么什么是DERMS?为什么这个概念是实现净零碳目标的关键，受到监管机构和私营企业的欢迎?

连接并管理大量DER资产的过程并不简单。这种新的市场动态引入了更高水平的异质性、分散性和终端设备数量，所有这些挑战都需要精确、实时的数据管理系统。在预测der如此快速增长的情况下，扩大独立系统运营商、公用事业公司和终端设备之间的传统关系是一项挑战。DER解决方案领域的市场领导者，如施耐德电气，已经设计了一种新的网格到Prosumer的方法。它旨在通过与先进的配电管理系统(ADMS)集成，将der纳入操作程序，以解决数据分析的需求，以对冲高价资源，缓解当地电网拥堵，增强当地电压调节，并响应当地紧急运行需求。

DERMS的概念通过解决电网完整性的物理问题认识到VPPs对公用事业的挑战。基于ADMS框架，DERMS寻求通过对公用事业配电网的特定馈线进行有源电源管理，以外科手术的方式解决电压下降和浪涌。DERMS解决了公用事业和电网运营商对依赖DER资产提供容量和能源的转变的担忧，同时认识到实现这一愿景所需的支持性电网服务。简而言之，vpp和DERMS是理想的交互和协同的。最好将两种平台需求集成到一个单一、无缝的公共平台中，利用一流的解决方案生态系统。

结论:今年夏天将灵活性与可靠性和弹性需求联系起来

在全球向更多依赖间歇性可再生资源过渡的过程中，电网的灵活性变得越来越重要。由于建筑和交通电气化的增加，对现有电网基础设施的需求增加，这只会进一步建立灵活性的商业案例。例如，如果一个灵活的资源集群(如电动汽车车队)可以阻止化石燃料发电厂的运行，这可能是一个更便宜、更清洁的选择，可以满足可靠性和弹性需求，同时减少碳足迹。

随着极端天气事件(如最近的热风暴)频率增加，输配电系统拥塞，以及电网中间歇性资源的激增，弹性和可靠性现在变得至关重要。输配电系统都需要通过VPPs和DERMS等桥接平台进行优化。

有效的DER管理可以提高当地在极端天气事件中的抵御能力，因为DER减少了对进口化石燃料的依赖。它们还减少了对从集中式发电厂远距离供电的输配电网络的依赖。运营商还可以使用聚合的der池将电力输送回电网，以在停电事件期间提供弹性。

今天的能源行业正在寻找全面的DER管理解决方案。随着施耐德电气对AutoGrid的收购，电力公司和其他市场参与者现在有机会解决DER管理的整个生命周期，冒险进入包含DER资产的邻近市场，如能源即服务的微电网商业模式。能够与施耐德电气的其他合作伙伴，如向上的照明器AutoGrid现在可以提供多资产、多服务的灵活解决方案，涵盖VPPs、DERMS和微电网——所有这些都是在交钥匙的基础上，实时提供清洁能源和容量。这些平台中的每一个都代表了今年夏天峰值容量不足的解决方案。

这些都是真正的解决方案。他们不仅在今年夏天响应美国电网运营商的紧急需求，而且在全球市场全年都是如此。公用事业公司明智地自我改造今天我们可以抓住时机，采取具体步骤，为即将到来的新能源模式做好准备，它为公共利益和私人利益提供了巨大的机会。请关注《数字经济学家》即将发布的报告，该报告强调，如果der被明智地聚合和控制，它也会通过使未来能源系统民主化而产生巨大的社会价值。

DER生命周期管理的大图

(资料来源:施耐德电气)