本文作者为 Peter Asmus，其身份是 Pike Research（一家在智能电网领域领先的市场研究机构）的资深分析师，同时也是 Pathfinder Communications 的总裁。文章发表于 The Electricity Journal 2010 年 12 月第 23 卷第 10 期，属于一篇结合技术综述、市场分析与政策评论的行业论文。文章围绕微电网（microgrid）与虚拟电厂（virtual power plant, VPP）这两种分布式能源聚合平台展开，重点讨论了它们在当前电力系统转型背景下的技术特征、商业模式、市场前景以及监管障碍。

文章首先指出，微电网虽然在能源基础设施未来趋势的讨论中备受关注，但在北美这一全球领先市场中，真正投入商业运行的高级微电网仍然寥寥无几。现有监管体系未能跟上微电网“孤岛化”（islanding）技术的发展，导致公共和私人投资大多流向公用事业主导的智能电网部署，而流入微电网层面的资金极为有限。例如，在美国《复苏与再投资法案》（ARRA）的 45 亿美元智能电网相关拨款中，仅有 5500 万美元（约 1.2%）用于推进微电网技术。

在对微电网进行定义时，作者回顾了其历史渊源，指出 1882 年爱迪生建造的曼哈顿珍珠街电站本质上就是一个微电网。微电网的基本概念是：由分布式能源资源和多个电力负荷组成的一体化能源系统，能够作为单一自治电网与现有公用事业电网并联运行，或在电网故障时“孤岛化”独立运行。其最引人注目的特点是能够在电网停电或电压跌落时与公用事业配电系统隔离。然而，按照现行电网规程，除非分布式发电能够控制电压且不向大电网反送电，否则在停电期间必须停机。这一限制令微电网倡导者感到沮丧，因为恰恰在电网失效时，就地电源本可以发挥最大价值。

近年来，逆变器（inverter）技术的进步为微电网市场的形成奠定了基础。新型逆变器能够实现安全孤岛化，使太阳能光伏和小型风力发电机在电网中断时继续运行，避免了同步发电机在电网故障时需要 2 秒至 10 秒响应时间的馈线故障问题。美国电气与电子工程师协会（IEEE）的 P1547 标准原本要求在电网停电时快速断开所有分布式发电，而经过五年以上的努力，允许孤岛化运行的指导性标准 P1547.4 在 2009 年底获得了 90% 的投票通过率，并计划于 2011 年春季正式发布。尽管该标准可能还需要 5 到 10 年才能成为公用事业运营商的约束性标准，但它被视为微电网行业发展的重要里程碑。

在定义虚拟电厂时，作者指出其与微电网经常被混用，但两者存在重要区别。虚拟电厂依赖软件系统，通过安全的网络连接对发电侧、需求侧或储能资源进行远程自动调度和优化，本质上是一种“能源互联网”。在欧洲，虚拟电厂通常指聚合供给侧资源，尤其是多样化的可再生分布式能源；而在美国，虚拟电厂可能完全不涉及发电资源，而是将公用事业的需求响应（demand response, DR）和尖峰电价（critical peak pricing, CPP）项目作为资源进行聚合，使其在调度时表现出传统电厂的特性。虚拟电厂的核心优势在于无需大规模基础设施投资即可优化整个系统，能够快速响应负荷变化并实时创造价值。

文章明确列出了微电网与虚拟电厂的七点关键区别：其一，微电网既可以并网也可以离网运行，而虚拟电厂始终并网；其二，微电网能够从大电网中孤岛化，虚拟电厂不具备这种应急能力；其三，微电网通常需要一定程度的储能，虚拟电厂则不一定；其四，微电网依赖逆变器和智能开关等硬件创新，虚拟电厂则高度依赖智能电表和信息技术；其五，微电网包含的是限定地理范围内的静态资源集合，虚拟电厂则可在广阔地理区域内灵活组合多种资源；其六，微电网通常仅利用零售配电层面的分布式能源，虚拟电厂还可以连接批发市场；其七，微电网仍面临监管和政治障碍，而虚拟电厂在多数情况下可在现有监管结构和电价体系下实施。

在讨论“超级智能电网”与“微电网”的对比时，作者引用了劳伦斯伯克利国家实验室的图示。超级电网愿景侧重于输电层面的升级，仍然高度依赖集中式电厂，并受制于波动性的大宗电力市场，因此本质上不安全。相比之下，微电网模式强调在本地层面提升电力和热回收效率、根据最终用户需求提供异质电能质量，并尽量减少对大型输电基础设施的投资。虚拟电厂则试图跨越这两个世界，在配电层面进行创新，但并不针对单一最终用户的精确需求，而是优化广泛且不断变化的分布式资源组合，以服务于配电和输电两个层面的更大电网。

在微电网控制系统的讨论中，作者区分了“纯粹派”（purists）和“实用派”（pragmatists）两大阵营。纯粹派以 CERTS 软件为代表，认为微电网应该在没有任何中央指挥控制系统的情况下运行，发电机组和负荷基于本地信息自主协调。这种系统适用于大多数规模较小、单一所有者且以可靠性和应急可持续性为首要目标的微电网。实用派则倾向于“主从式”（master/slave）系统，更加注重微电网外部服务的优化，将可靠性收益置于通过过剩发电或需求削减创造新收入流之后。此外，还有一些系统可以兼顾两种观点。由于缺乏标准，且微电网具有高度模块化和多样化的特点，目前尚无明确的赢家，Viridity Energy、通用电气、EDSA 和 Power Secure 等公司都在竞争各自的软硬件系统。

在虚拟电厂的市场预测方面，Pike Research 于 2010 年秋季发布的报告将虚拟电厂划分为四个细分市场：基于需求响应的虚拟电厂、供给侧虚拟电厂、混合资产虚拟电厂和批发拍卖虚拟电厂。截至当时，全球虚拟电厂总装机容量为 19,428 兆瓦，其中批发拍卖（仅存在于欧洲）占 51%，需求响应型虚拟电厂（主要在美国）占 44%，供给侧和混合资产型各占剩余 5% 的一半左右。全球虚拟电厂总收入接近 50 亿美元，其中约 90% 来自批发拍卖型虚拟电厂。随着储能成本下降和需求响应资源增长，预计许多供给侧虚拟电厂将演变为混合资产虚拟电厂。

在微电网市场预测方面，作者承认 2009 年的预测可能过于乐观。该预测显示到 2015 年全球累计微电网容量将超过 3 吉瓦，但几个关键假设未能实现：美国尚未实施有意义的碳监管制度，哥本哈根气候大会和美国国会的失败削弱了减排项目的推进动力，刺激资金在智能电表推广中部分被浪费，微电网的监管支持尚未形成合力。尽管如此，军事领域成为最具前景的短期市场机会，加州大学圣地亚哥分校的 48 兆瓦微电网可能是当时全球最大的微电网之一。Navigant Consulting 甚至决定不更新其 2006 年的微电网预测，因为在美国和全球范围内针对微电网的具体政策进展甚微。

文章最后介绍了 Peter Fox-Penner 在其著作中提出的公用事业未来两种情景：一是受监管的公用事业转变为“智能能源整合者”（smart energy integrators），运营能源输送和信息网络，但不再拥有电厂；二是成为“能源服务公用事业”（energy services utility），继续直接面向客户，但不仅销售电力，还可能销售热能、制冷或照明服务。作者认为，在几乎所有可想象的情景下，公用事业通过受监管回报率建造越来越大且污染严重的集中式电厂的传统模式已经走到尽头。虚拟电厂和微电网的机遇只会随着时间推移而急剧增加，关键问题在于这些新商业模式何时能够蓬勃发展，以及谁将掌握主导权。