《Applied Energy》：Hybrid power purchase agreements for flexible 24/7 Energy delivery – A comprehensive review of current practices and research pathways
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数据中心的电力需求增长推动购电协议（PPA）向24/7小时级供需匹配转型，需整合水电、储能等灵活资源与风电、光伏等可再生能源。本文系统梳理了PPA市场趋势与现有研究，提出融合供需双边的合同设计框架，并揭示风险分配与建模优化等关键挑战。
赵东伟|周志|丹尼尔·博夫|阿丽莎·费尔南德斯
美国伊利诺伊州莱蒙特市阿贡国家实验室，邮编60439
摘要
电力购买协议（PPAs）越来越受到大型能源消费者（如数据中心）的青睐，它们有助于确保能源的成本效益并满足不断增长的需求。传统上，基于可变可再生能源（VRE）的PPAs采用按发电量付费的模式，在相对较长的时间内（例如每年）平衡供需。然而，现在的重点转向了每小时级别的供需匹配，以完全满足能源需求。这一转变需要整合灵活的能源资源，如水力发电、热能发电和储能，来补充风能和太阳能等VRE资源，从而为24/7 PPA奠定基础。本文的贡献包括：(i) 通过PPA价格和技术组合的数据，回顾新兴市场趋势和当前实践；(ii) 综合现有文献中关于24/7 PPA设计中的合同定价、数量、混合资源采购和风险管理的建模方法，并识别关键研究空白；(iii) 从PPA提供商和消费者的角度提出一个综合的24/7 PPA设计框架及两种合同机制。所提出的框架突出了24/7 PPA设计中的关键建模挑战、风险分配问题及未来研究方向。
部分摘录
缩写和术语说明
| AI | 人工智能 |
| CCA | 社区选择聚合 |
| CfD | 差价合同 |
| C&I | 商业和工业 |
| EPA | 环境保护署 |
| GPP | 绿色电力合作伙伴关系 |
| IRP | 综合资源计划 |
| LCOE | 平准化能源成本 |
| LDES | 长时储能 |
| PPA | 电力购买协议 |
| PSH | 抽水蓄能 |
| REC | 可再生能源证书 |
| SMR | 小型模块化核反应堆 |
| VRE | 可变可再生能源 |
24/7 PPA的背景和动机
越来越多的商业和工业（C&I）客户希望通过双边电力购买协议（PPAs）购买负担得起且可靠的电力来满足其用电需求。这种趋势在电力负荷大且增长迅速的行业中尤为明显，例如数据中心——这些数据中心也被称为超大规模用户，它们需要大量的、多样化的能源来支持云计算、人工智能（AI）和其他数字服务。
文献筛选与选择
本文采用了一种结构化的文献筛选和选择流程，如表1所示，并在图1中进行了说明。目的是全面收集与PPAs相关的学术研究和行业实践，特别关注24/7混合资源PPAs。
表1展示了初步筛选记录的参数。学术出版物来自2009年至2025年的Google Scholar数据库，以捕捉电力合同和PPAs的发展历程。
可再生能源采购的常见合同选项
为了满足消费者日益增长的能源需求和可持续发展目标，除了PPAs之外，还有多种自愿合同选项可供选择，例如可再生能源证书（RECs）、绿色电力产品和社区选择聚合（CCA）。接下来我们将简要介绍这些合同选项并展示当前的实际应用情况。
PPA结构与建模方法综述
24/7 PAs的新兴市场需求和趋势为PPA设计带来了新的机遇和挑战。未来研究需要详细审查PPA的结构和关键参数。本节将深入探讨PPA设计的相关内容，包括关键参数、定量建模和风险管理。未来研究方向与方法
如第3节所述，PPAs正从按月/年进行供需匹配转向每小时甚至更短时间内的供需匹配。24/7 PAs需要适应不同类型消费者（尤其是大型商业和工业买家，如数据中心）不断增长的需求。除了VRE（如风能和太阳能）外，整合水力发电、储能或其他可调度的资源也至关重要。24/7 PAs的合同设计可以根据具体情况有所不同
结论
由于数据中心等大型C&I买家需求的增加，PPAs市场近年来经历了快速增长。传统上，PPAs按发电量付费，在每年内平衡供需。然而，现在越来越多地采用每小时级别的供需匹配，以完全满足不断增长且变化较大的负荷需求，尤其是在数据中心和超大规模用户领域。24/7 PAs买家的负荷特征可能具有多样性。CRediT作者贡献声明
赵东伟：撰写——初稿、方法论、调查、数据分析、概念化。周志：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念化。丹尼尔·博夫：撰写——初稿、方法论、数据分析、概念化。阿丽莎·费尔南德斯：撰写——初稿、方法论、数据分析、概念化。利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。致谢
本项工作得到了美国能源部水力技术办公室的支持。提交的手稿由UChicago Argonne, LLC制作，该公司是阿贡国家实验室（“Argonne”）的运营方。阿贡实验室是美国能源部科学办公室下属的实验室，依据合同号DE AC02-06CH11357进行运营。本文表达的观点仅代表作者本人，并不一定代表美国能源部或美国政府的立场。
