佛蒙特州正通过聚合家庭电池系统构建“虚拟电厂”，这一模式已取代传统发电厂成为该州最大的电源，在提供更廉价、更清洁能源的同时，显著提升了电网韧性。
近年来，极端天气事件频发，包括有史以来最严重的风暴，导致佛蒙特州居民面临频繁的电力中断。对于居住在斯普林菲尔德农村小镇的波利安娜·布拉迪卡（Pollyanna Bladyka）而言，这意味着每年需经历十几次停电。尽管她最初考虑购买一台成本约为 12,000 美元（约合 9,000 英镑）的燃气发电机以应对断电困扰，但在电工的建议下，她转向了由当地最大公用事业公司绿山电力公司（GMP）运营的替代方案。
自 2024 年安装该系统以来，布拉迪卡夫妇未再遭遇任何一次停电。据布拉迪卡透露，该电池系统可在保持低耗能状态下为房屋提供两天的电力供应。目前，佛蒙特州已有超过 5,500 户家庭配备了类似的家用电池系统。这些分布式储能设备不仅保障了单个家庭的能源安全，更构成了能够模拟传统发电厂功能的“虚拟电厂”核心基础。
从被动防御到主动调节
虚拟电厂的概念是将数千乃至数百万个消费端设备——包括家用电池、屋顶太阳能板、智能恒温器及电动汽车电池——通过编排系统聚合，使其像传统发电厂一样响应电网需求。这种机制旨在减少电网负荷压力，从而降低对新建化石燃料发电厂的需求。虽然该概念存在已久，但随着全球能源需求增长及分布式能源资源的普及，德国至中国等地均在加速部署此类系统。
气候变化加剧了极端天气频率，美国媒体 2022 年的分析显示，佛蒙特州的停电量随全美趋势增加。GMP 历史上破坏性最强的 10 次风暴中，有 7 次发生在过去十年。鉴于该州农村地理特征及冬季严寒气候，长时间停电可能危及生命，类似 2021 年德克萨斯州电网故障的情况在此地同样具有高风险。
梅根·布朗宁（Megan Browning）及其家人居住于佛蒙特州北部，通过 GMP 计划安装了两个家庭电池及屋顶太阳能电池。在最近一场导致附近电线杆倒塌、多户居民断电的强风暴中，布朗宁表示其家中甚至未察觉到电力波动。
2023 年，当州监管机构取消对 GMP 电池租赁计划的限制后，注册人数激增。GMP 数据显示，自 2023 年以来已有超过 2,500 人参与该计划，且注册人数持续稳步增长。服务于佛蒙特州 75% 以上用户的 GMP 设定了到 2030 年消除所有停电的目标，家庭储能与地下电力线等措施在其中扮演关键角色。在一些易受停电影响的农村地区，GMP 认为家庭储能是实现这一目标不可或缺的一环，并通过多个试点项目验证了其有效性。
峰值替代与经济效益
波士顿咨询公司 Brattle Group 的虚拟电厂专家 Kate Peters 指出，GMP 始于 2017 年的试点项目可能是美国规模最大的电池项目之一。该项目目前提供约 110 兆瓦的电力，相当于一个中小型天然气发电厂的容量，已成为该州最大的单一电源。GMP 通过软件协调客户保留部分备用电力，并在需要时调用其余资源，同时整合电动汽车电池、商业需求响应及公用事业电池等资源。
虚拟电厂本身并不产生电力（尽管约 50% 参与家庭电池计划的住户拥有太阳能板），而是通过优化管理和节约现有能源，在电网高负荷时段发挥作用。GMP 首席执行官 Mari McClure 表示，这种双向电网模式创造了更便宜、安全的分布式去中心化结构，使客户转变为消费者和生产者。
传统电网设计往往基于满足极少出现的年度峰值需求，导致公用事业公司建设昂贵且污染严重的“峰值电厂”。McClure 称，GMP 的虚拟电厂实际上已取代了这些设施，并逐步将其关闭。犹他州的洛基山电力公司也证实了这一趋势，研究表明虚拟电厂能以更低成本履行峰值电厂职能，从而降低用户账单。GMP 向 BBC 透露，其虚拟电厂去年为客户节省了 1,100 万美元（约 800 万英镑）。美国能源部报告预测，到 2030 年，此类电厂每年可为全美节省超过 100 亿美元。
挑战与未来展望
尽管前景广阔，美国虚拟电厂仍面临障碍。前美国能源部官员、2023 年虚拟电厂报告主要作者 Jen Downing 指出，“逆向的金融激励结构”是主要阻碍，因为公用事业公司缺乏利用需求灵活性的动力。此外，将客户纳入计划的成本以及整合进电力批发市场的技术难度也是挑战。
根据 Wood Mackenzie 内部分析，美国当前拥有超过 40GW 的虚拟电厂容量，相较于约 600GW 的天然气和 200GW 的煤炭规模较小，但增长潜力巨大。Downing 观察到政策风向正在转变，马萨诸塞州、伊利诺伊州和新泽西州等正推动公用事业公司采购虚拟电厂容量以降低能源成本，各州及科技公司也在探索其为数据中心腾出电网空间的可能性。
GMP 计划在未来几年为其近 300,000 名客户提供按需储能服务，并力争到 2034 年将虚拟电厂规模扩大一倍以上。公司还希望扩展资源基础，例如连接成千上万的电动汽车电池。McClure 曾亲身体验电动汽车储能的潜力，在一次停电期间，她使用电动福特 F-150 闪电卡车（Lightning）的电池为农村房屋供电五天。
然而，Downing 提醒，虽然电动汽车总存储容量巨大，但目前大多数消费者电动汽车的电池作为虚拟电厂资源尚不具备真正的成本效益。无论最终采用何种技术，虚拟电厂都将更深入地融入当地社区，实现比传统能源系统更广泛的参与。
