利用“虚拟发电厂”保证电力供应

苏珊·肯尼迪将她的黑色宝马车开进加州索诺玛县的一家酿酒厂。她下车，大步走过不锈钢发酵桶，停在一块混凝土垫上。承包商正在安装一个看起来像是大型金属柜的东西，可能是用来存放博物馆标本的那种。事实上，这是电动汽车公司特斯拉生产的 200 千瓦锂离子电池。它的作用是白天从现场太阳能电池板充电，晚上从电网充电。当电费上涨时，酿酒厂将利用这些电池的电力。

“我喜欢的是模块化，”肯尼迪看着这个八英尺的立方体说道。这不是随意的观察，肯尼迪是在购物。她在旧金山的初创公司 Advanced Microgrid Solutions (AMS) 需要电池，以适应空间非常宝贵的停车场。这就是该公司计划彻底改变电网的方式。肯尼迪抬头看了一眼。“你看的是未来，”她说。

肯尼迪行动敏捷、精力充沛，在加州能源政策的严峻考验中度过了 15 年多的时间。她以直言不讳和胸怀大志而闻名。AMS 不仅计划为单个建筑供电，还打算将办公楼和工业设施变成使电网更高效、更灵活的工具。

“对于公用事业来说，这绝对是一个翻天覆地的变化。”

到 2018 年，AMS 将为 75 到 100 栋建筑配备固定能源系统。然后在夏天，当每个人都在运行泳池水泵和空调时，这些所谓的混合电力建筑可以根据公用事业的要求无缝切换到电池供电。通常，公用事业公司通过启用额外的发电厂来应对高需求；相反，AMS 将减少公用事业公司的负荷高达 50 兆瓦——足以为 20,000 户家庭供电。“苏珊和她的团队正在开启使用客户端资源作为容量的概念，”能源顾问、公私财团 CalCharge 管理机构主席朱莉·布伦登 (Julie Blunden) 说。“这对公用事业公司来说绝对是一个翻天覆地的变化。”

早在 1999 年，肯尼迪就感受到了这条断层线的压力。当时，她刚刚被任命为​​加州时任州长格雷·戴维斯的内阁部长，她得知电力短缺和批发价格过高正使该州陷入能源危机。一位同事警告说，加州人可能很快就会面临限电和轮流停电。

“限电？那是第三世界的事情，”她回忆道。“这与我们对电网的了解完全相反，我们甚至无法理解它。”作为州长政策问题的联络人，肯尼迪负责保持灯火通明。她这样做的部分原因是实施了一项紧急节约计划，要求企业和居民减少用电。加州人在 2000 年和 2001 年曾一度停电，但劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员估计，紧缩开支避免了 50 到 160 小时的停电。

这种策略的问题在于它需要做出牺牲，比如减少空调或关闭生产线。真正的电网稳定需要一种无痛的断电方式。在肯尼迪职业生涯的接下来十年里，这似乎是不可能的——先是担任内阁秘书，然后担任加州公共事业委员会成员，后来担任戴维斯继任者阿诺德施瓦辛格的幕僚长。后来，电池成熟了。“由于电动汽车市场和蜂窝市场的发展，锂离子现在是一种非常先进的技术，”她说。“它紧凑、密集、可扩展，而且价格正在下降。”

肯尼迪思考着如何最大限度地利用这一优势。“我在想：我该如何使用这项技术，并将其变成电网规模的东西？”她开始与前海军部长、负责能源项目的杰克琳·范南斯蒂尔交谈。两人在担任州能源政策工作时曾一起工作过。“苏珊的项目让我很感兴趣，”范南斯蒂尔说，她在 20 世纪 70 年代开始了自己的职业生涯，研究公用事业客户是否会将他们的消费从高峰时段转移到非高峰时段。2012 年，肯尼迪和范南斯蒂尔创立了 AMS。

“储存的概念非常自然：我们有衣柜。我们有食品储藏室。我们有脂肪细胞。”

与此同时，加州官员认为，能源储存对于实现一个重要目标至关重要：摆脱化石燃料。前一年，州立法者要求公用事业公司到 2020 年从太阳能和风能等可再生能源中获取三分之一的能源。（州长杰里·布朗希望到 2030 年这一数字达到 50%）但这些资源并非 24/7 全天候可用。太阳下山了。风停了。“我们必须始终保持供需平衡，”公共事业专员卡拉·彼得曼说。“储存的想法很自然：我们有衣柜。我们有食品储藏室。我们有脂肪细胞。”

此外，尽管该州很快就充斥着可再生能源，但其陈旧的输电和配电系统缺乏将这些能源输送到最需要的地方的能力。肯尼迪和其他人认为，解决方案不是建立广泛的新输电线，而是在客户居住地附近建立小型灵活电源。南加州爱迪生公司 (SCE) 征求建议，以取代 2,221 兆瓦的损失容量。到 2014 年 11 月，AMS 已获得合同。

该公司的第一个项目是位于加利福尼亚州欧文市的约 22 栋办公楼群，到 2017 年中期，这些办公楼将投入使用，电池总容量将达到 10 兆瓦。第二阶段位于西洛杉矶，到明年将准备好储存 40 兆瓦的电能。SCE 将向 AMS 支付费用，AMS 将为这些办公楼提供能源管理软件和能源审计等服务。AMS 还计划提供比 SCE 所需更多的电池容量。办公楼管理人员将能够在高峰时段使用额外的电能，以避免最高电费。肯尼迪估计，这将使电力成本降低 10% 到 20%。

在肯尼迪看来，这些“虚拟发电厂”构成了未来的电网：灵活、分散，对化石燃料的依赖程度更低。“我们的整个电网都是作为一个愚蠢的系统建造的，中央发电站输出电子，消费者只是烧掉它们，”她说。“存储是将客户的负载变成他们可以控制的东西的炼金术。”

本文最初发表于《大众科学》杂志 2015 年 6 月刊，是“能源新面孔”专题的一部分。