下一个万亿市场：Web3 如何革新分布式能源网络？

分散能源资源（DERs）的必要性

 

DERs 是什么？

 

DERs 是较小规模（最多 10 MW）的能源发电和储存装置，位于更靠近用电地区的位置。DERs 可能与当地电网连接或不连接。

 

DERs 的一些例子包括屋顶太阳能（光伏）装置、风力涡轮机、电池、智能电动汽车充电器、智能电表和燃料电池[1]。

 

为什么 DERs 优于中央电厂？

 

DERs 和中央电厂并不必须互相排斥。更常见的情况是，DERs 被用作中央电厂的次要电源。

 

利用 DERs 的关键好处包括：

 

提高输电效率。将发电 / 储能设备放置在更靠近消费区域的位置，可以减少输电损耗，并减少需要进一步开发现有输电基础设施的需求。

提高消费者福利。DERs 使消费者能够多元化地依赖中央电网，同时降低电费，还可以将发电的能源卖回电网。

提高能源安全性。在分布式较小规模的单元中，能源储存系统更具经济可行性，具有可靠的（储存的）能源来源可以应对意外的电力需求。

 

支持转向 DERs 的宏观因素

 

有几个宏观因素正在推动 DER 的采用。

 

社会因素

 

2021 年电力需求的突然增加（约 6%）使全球电力网处于紧张状态[2]。这是现有基础设施的最终压力测试，证明它们不是满足短期需求的最佳解决方案。

 

技术因素

 

大数据和云平台的发展提高了数据聚合和需求预测的可行性和效果。

 

可再生能源单位的效率提高（例如太阳能电池板效率提高）和成本降低（例如降低的光伏装置成本）使它们成为可行的主要和次要选项。

 

经济因素

 

该领域的市场规模巨大且不断增长，仅在美国就需要约 2.5 万亿美元来建设高效有弹性的电网（截至 2025 年）[3]。

 

政治因素

 

全球法规对可再生能源和净零气候目标的使用越来越多。

 

拜登政府的基础设施法案拨出了 650 亿美元用于提高电网弹性和扩大清洁能源的使用[4]。

 

虚拟电力厂（VPP）如何改变能源市场的运作方式

 

什么是 VPP

 

VPP 是一种软件，将分布式能源资源（DER）、中央电网、外部数据来源和消费者连接起来，从现有的能源基础设施实现卓越的电力管理。

 

VPP 也可以被称为 DER 管理系统（DERMS）。

 

通过将上述参与者聚合成有用的开放网络，VPP 可以为现有电力网络（例如帮助稳定电网和触发需求响应）和电力市场（例如收集相关实时数据以获得信息优势）提供价值。

 

一些关于 VPP 运营业务的关键特征包括：

 

分散的 DER 组合形成强大的网络效应。多样化的 DER 组合将使数据收集质量更高，能源灵活性更大，因为不同来源的各种好处会相互叠加。

依赖于实时数据。实时数据聚合是 VPP 默认具有的强大优势，因为连接设备相对现代（与现有发电厂相比）。

借助市场中逆向选择和能源灵活性作为最强的收入流。VPP 通过向市场交易 / 销售其实时数据和灵活能源来产生价值（和收入），而不是通过硬件销售；它们可以类比为电力市场（可再生能源）的「市场制造商」。

 

VPP 解决了哪些问题

 

能源市场是一个沉睡的行业，充满了几十年历史的孤立大型发电厂。这种过时的基础设施以及其集中的故障点构成了网络故障和缺乏灵活性的巨大风险。

 

VPP 缓解的主要问题包括：

 

缺乏数据控制以提高运营和交易效率。数据是新的石油，这不是一个过重的说法。这是一个净正价值的集合，例如电力市场的逆向选择和更好的需求预测 / 外包。

可再生能源解决方案的不可分配性。中央化农场可能并不总是可再生能源的最优 / 可行选项（例如城市地区的太阳能农场与住宅屋顶区域）。此外，存储解决方案（例如电池）在分布式小型单元中更经济可行。

能源生产和管理的刚性。大型中心发电厂使得生产中等量的能源来满足短期突发需求变得不可行。

DER 孤立的本质。现有的 DER 通常对于中心发电厂是不可见的（即仅对消费者方可见），这是巨大的浪费潜力。连接到系统（VPP）的成本低，带来巨大的好处（如能源灵活性和数据提供）。

 

为什么现在更加相关

 

综上所述，DER 的采用将变得明显。除此之外，技术进步（例如 PV 单元的效率提高，PV 单元的成本降低）使得从可再生能源中生成的电力价格与传统能源的价格相比具有高度竞争力。

 

 

 

支持分布式能源资源采用的理由已经被建立起来了。然而，需要注意的是，由于其天生的孤立性，分布式能源资源无法获得最大化的利益。物联网和大数据解决方案的出现使得这些设备能够进行大规模的低成本聚合，从而将它们转化为虚拟电厂。

 

反思与未来展望

 

未来展望

 

分布式能源领域的远大愿景是让每座建筑都成为自己的发电厂，并参与到一个共同供电的网络中。

 

实现这一愿景后，中央发电厂将变得多余。当然，要实现这一目标还需要几代人的努力。但是，我们可以梦想，不是吗？

 

能源市场的演变

 

以前，中央发电厂是社会能源的唯一提供者。它们从规模经济中受益匪浅，但是它们过于僵硬，不能满足需求激增的要求。

 

现在我们正处于一个过渡阶段。互联网的出现、大规模数据聚合和可再生能源系统（即 DERs）与传统系统相比提高了效率。然而，可再生能源系统的孤立性只允许数据采集用于交易目的（在某种程度上是为了需求预测）。我们想表明的是，虽然现有系统比集中式系统更好，但我们目前获得的好处仅仅是对中央发电厂的弱点的剥削。

 

再次强调愿景，VPPs 是连接 DER、中央电网（暂时）、外部数据源和消费者的网络。VPPs 可以提高运营效率，同时促进可再生能源的采用。VPPs 的主要缺点是它们需要耗费大量的资源（时间和资本）。 

 

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