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据Canary Media报道,美国电费持续飙升,越来越多州将虚拟电厂(VPP)视为解决方案,目前34个州已推出相关应用计划,12个州正推进立法以新建或扩建虚拟电厂项目;虚拟电厂通过整合用户侧分布式能源资源缓解电网压力,兼具低成本、快落地的优势,但其规模化应用仍面临电力企业运营模式、监管机制等多重挑战。
多州立法推进,已成降电费重要抓手
随着居民电费快速上涨,虚拟电厂成为美国各州电力政策的核心发力点,相关规划和立法进程全面提速:
截至2025年,美国已有**34个州**推出专项计划,要求电力企业整合智能温控器、热水器、储能电池、电动汽车充电桩,以及工商业能源管理系统等用户侧资源,以此平抑不断攀升的电价;
2026年,**密歇根、明尼苏达、新泽西、宾夕法尼亚**等12个州正审议虚拟电厂相关法案,拟启动或扩大本地虚拟电厂项目;而伊利诺伊、弗吉尼亚州已于2025年通过同类法案,马里兰、科罗拉多州的相关立法则落地于2024年。
各州推进虚拟电厂的核心逻辑十分清晰:电力企业新建电厂、扩建升级电网的速度,已无法匹配电力需求的快速增长,而电网基础设施建设正是推高电价的最主要因素之一。相比之下,通过付费激励用户降低用电负荷、共享自身发储的电力,是更快速、更低成本的解决方案——这一模式能减少对昂贵调峰电厂的建设和运营需求,推迟或避免高成本的电网升级,最终为所有用户遏制电价上涨,而非仅惠及参与资源共享的用户。
推广虚拟电厂的联盟组织Common Charge执行董事玛丽·拉弗蒂表示:“人们通常只看到邻居装太阳能板节省自家电费,但如果能把千家万户和工商业的能源资源整合起来,所有人都能享受到更经济的电网建设红利。”
目前虚拟电厂已在实际应用中发挥效用:加利福尼亚、得克萨斯、新英格兰地区和波多黎各的用户侧资源聚合项目,已能提供数百兆瓦的电力容量,规模堪比大型传统电厂。
潜力与局限:从应急响应到规模化,市场空间巨大
当下美国的虚拟电厂能力,大多集中在传统的需求响应项目中——即电网紧急情况下,付费让大型用电户削减负荷。这一模式虽经实践验证有效,但在应对推高电费的整体成本压力时,作用存在明显局限。
真正的潜力在于挖掘用户已自主购置的分布式能源资源(DERs)。美国能源部测算显示,到2030年,美国可从这些“需求侧资源”中挖掘出80-160吉瓦的虚拟电厂容量,约为当前规模的3-5倍,每年能为电力用户节省约100亿美元的电网成本。
拜登政府时期主导该测算的清洁能源企业家吉加尔·沙阿,如今正通过多个组织推动虚拟电厂普及,他用一个简单公式诠释了虚拟电厂的价值:**电价=电网运营成本÷电力销售量**。电力企业需从用户处收回足够资金以覆盖供电成本,因此电价由企业的投资规模(分子)和售电量(分母)决定,而降低电价的关键,就是缩小分子、扩大分母。
虚拟电厂能以远低于电力企业的成本接入新的能源用户,从而重新平衡这一公式:既减少电网建设的投资规模,又快速提升电力消纳负荷,最终实现电价下调。
当前电力企业正面临多重发展瓶颈:新建电厂、维护电网设施的成本居高不下;燃气轮机制造商的订单排期已至本十年末,燃气电厂建设成本近年大幅上涨;太阳能、风能则受限于输电电网规模不足和特朗普政府相关政策的制约。简言之,电力企业如今即便不惜成本,也难以快速满足电力需求,而虚拟电厂成为了破局关键。
人工智能的爆发更凸显了现有电网的短板:多地数据中心因电网容量不足无法落地,而为满足其需求扩容电网,又进一步推高了周边地区电价。事实上,电动汽车充电站等高耗能设施的电网接入,也面临着同样的问题。吉加尔·沙阿指出,电力企业肩负着区域经济发展的责任,但电网接入周期过长,已成为制约发展的障碍,这也是企业重新重视虚拟电厂的最直接原因。
不过电力企业对依赖非自主掌控的用户设备始终心存顾虑,目前美国大型虚拟电厂仍仅用于电网应急保障,未被纳入长期规划,无法成为新建电厂或电网升级的替代方案。尽管监管和立法层面均推动电力企业应用虚拟电厂,但大多采取渐进式策略——先试点、验证能力,再逐步规模化。但吉加尔·沙阿认为,电力企业自2012年起已在分布式能源资源领域积累了十余年经验,“这些试点技术早已具备规模化应用的条件”。
落地路径:从居民侧切入,多元资源整合成关键
居民端的虚拟电厂建设,通常从智能温控设备、可调节空调和电暖器起步,通过调节这类设备降低电网高峰负荷。这一操作可能让用户体感温度略感不适,但能效提升技术、智能预冷/预热策略能将影响降至最低,而合理的补贴也能让用户接受这种轻微不便。此外,热水器等家电在短时间内关闭,基本不会被用户察觉。
太阳能系统、储能电池和电动汽车则为虚拟电厂带来了更多价值,这类设备能发电、储电并反向输送至电网。特斯拉、Sunrun等企业打造的光储一体化虚拟电厂,以及电力企业推出的“自备电池”计划,已为波多黎各、加利福尼亚、佛蒙特等地区的电网提供了强力支撑;而电动汽车的“有序充电”计划,更是电力企业将电网潜在负荷压力转化为电网资产的关键手段,部分项目还实现了“车网互动(V2G)”,直接调用电动汽车电池的电力。
传统模式下,电力企业对各类分布式能源技术的管理相互独立,且规模化速度缓慢。更重要的是,受监管模式影响,投资者所有的电力企业可从电厂和电网投资中获得固定利润,这使得企业缺乏动力推广虚拟电厂等可能侵蚀其利润的替代方案。
但如今,弗吉尼亚、新泽西等州因能源价格过高引发了强烈的政治反弹,虚拟电厂的支持者认为,加快规模化应用的时机已到,而州议员可通过立法为其划定实施框架。
清洁能源行业组织Advanced Energy United高级负责人克洛伊·霍尔登表示,立法是保障虚拟电厂体系完善的重要契机,理想的虚拟电厂应具备这些特征:整合多种分布式能源资源、结合传统需求响应模式、制定兼具可行性和挑战性的规模与时间目标、建立分布式能源资源的电网服务补偿机制,并逐步拓展补偿的服务类型。
她同时坦言,电力企业的成本压力已积累数十年,虚拟电厂无法立刻彻底解决电费上涨问题,但传统的“建电厂、铺电网”模式,正是推高成本的根源。“这是立法者和电力监管机构首次有机会推动电力系统以更经济的方式建设,过去人们认为电网基础设施是控制高峰负荷的唯一手段,且高峰负荷无法人为干预,但现在情况早已不同。”


