مقدمة
محطة الطاقة الافتراضية (VPP) ليست محطة. إنها ليست افتراضية بالمعنى الفوقي، ولا تنتج الطاقة بالطريقة التقليدية. وبدلاً من ذلك، فهي تنسق. تخيل قائد أوركسترا رقمي يقود أوركسترا فوضوية من الطاقة الشمسية على الأسطح, البطاريات المنزليةوشواحن السيارات الكهربائية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والأحمال الصناعية. هذه هي الشراكة بين القطاعين العام والخاص. ومعرفة كيفية جني الأموال ليست مفيدة للمستثمرين فحسب - بل إنها ضرورية للمستهلكين والمجمعين والمرافق وأي شخص يراهن على تحول الطاقة.
لماذا؟ لأن الربحية، وليس الأيديولوجية، هي التي تحدد ما إذا كان هذا التحول سيستمر أم لا.
بطارية بقدرة 200 كيلوواط/ساعة / 215 كيلوواط/ساعة نظام تخزين الطاقة التجاري للبطاريات
ما هي محطة الطاقة الافتراضية - وما الذي يجعلها مربحة؟
تقوم محطة الطاقة الافتراضية بتنسيق موارد الطاقة الموزعة (DERs) من خلال البرمجيات، مما يحول آلاف الأصول الصغيرة والمتباينة إلى شيء يبدو ويتصرف مثل محطة الطاقة التقليدية - ولكن بمزيد من المرونة.
على عكس محطة الطاقة المركزية، لا تمتلك محطة طاقة مركزية، لا تمتلك محطة الطاقة الافتراضية الأجهزة التي تستفيد منها. فهي تستأجر المرونة. فهي تشتري لحظات من أخذ وعطاء الطاقة. وهذا هو الفارق الأساسي.
لا ينبع الربح من حجم التوليد الهائل. فهو يأتي من التوقيت والذكاء والوصول إلى السوق. إذا كان بإمكانك الاستجابة لإشارات الشبكة بشكل أسرع مما يمكن لمحطة توليد الطاقة الشمسية التي تعمل بالغاز أن تعمل، فأنت ذو قيمة. إذا كان بإمكانك تخزين الطاقة الشمسية الزائدة وإرسالها في الوقت الذي ترتفع فيه الأسعار، فأنت من ذهب.
بصراحة، كنت أعتقد أن الحجم هو مفتاح الربحية. ولكن على مر السنين، شاهدت شركات ناشئة رشيقة تعتمد على البرمجيات أولاً تتفوق على الشركات الناشئة التي تعتمد على الأجهزة الثقيلة من خلال إتقان شيء واحد: تحقيق الدخل النقدي المرن.
دعني أروي لك قصة - 2017، ميونيخ. كنت في زيارة لشركة ناشئة تدير 3,000 البطاريات المنزليةالتي لا يملكون أيًا منها. لقد كسبوا من وصول API أكثر مما تجنيه معظم محطات الغاز من التوليد. كان الأمر محيرًا للعقل.
تدفقات إيرادات محطة الطاقة الافتراضية
تحكيم الطاقة
الشراء بسعر منخفض والبيع بسعر مرتفع. يبدو الأمر بسيطًا - وهو كذلك بالفعل - إلى أن تضيف التعلم الآلي والتحليلات التنبؤية والتداول الخوارزمي إلى هذا المزيج. المراجحة في الطاقة هي في الأساس عبارة عن توقيت التخزين: اشحن بطارياتك عندما تنخفض الأسعار، وقم بتفريغها عندما تصل إلى ذروتها.
لنفترض أن بطاريتك تشحن عند $30/MWh في الساعة 2 صباحًا وتفرغ عند $120/MWh في الساعة 6 مساءً. هذا فارق صحي. وغالباً ما يقع صافي الهوامش، بعد حساب التدهور وخسائر الرحلات ذهاباً وإياباً، في نطاق 15-251 تيرا بايت/ 3 تيراواط ساعة، ولكن يمكن أن يرتفع خلال التقلبات.
أتذكر أنه خلال فترة تجميد تكساس في عام 2021، حققت بطارية ساعدت في تحديد مواصفاتها في أوستن إيرادات ثلاثة أشهر في ليلة واحدة. كان التوقيت هو كل شيء. ولكن إليكم الحقيقة المزعجة: لا يمكنك الاعتماد على المراجحة وحدها. إنها وليمة أو مجاعة.
تنظيم التردد والخدمات الإضافية
الخدمات الإضافية هي وظائف الدعم التي تحافظ على استقرار الشبكة، مثل تنظيم التردد، والتحكم في الجهد، واحتياطيات الدوران.
هذا هو المكان الذي يتألق فيه VPPs. ففي تنظيم التردد، تكون الأجزاء من الثانية مهمة. عندما ينخفض تردد الشبكة إلى أقل من 60 هرتز، يجب أن يتصرف شخص ما بسرعة. وتستطيع أجهزة VPPs ذلك.
لم تثبت شركة Tesla's Hornsdale Power Reserve في جنوب أستراليا أن بطاريات Tesla يمكنها أن تلعب دورًا فحسب - بل حطمت لوحة النتائج. ففي عامها الأول، وفرت $40 مليون دولار أمريكي من تكاليف تنظيم الشبكة وكسبت لنفسها جزءًا كبيرًا من المال.
تختلف أسواق التنظيم حسب المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس/منظمة تنظيم النقل، ولكن موارد الاستجابة السريعة تحصل باستمرار على مبالغ أكبر. هل يمكن لمصادر الطاقة الافتراضية التي يمكن أن تضمن استجابات مدتها 4 ثوانٍ أو أفضل؟ إنها ماكينات لتحقيق الإيرادات.
وإليكم أمرًا طريفًا - لقد قلت مازحًا ذات مرة مع أحد مشغلي الشبكة أن مشغلي الشراكات الطوعية مثل المتداولين الماليين: فهم لا يصنعون شيئًا، بل يعرفون بالضبط متى يتصرفون.
برامج الاستجابة للطلب
تدفع المرافق العامة لـ لا استخدام الطاقة. غير بديهي؟ مرحباً بك في الاستجابة للطلب.
إذا علمت إحدى المرافق أن بإمكانها تقليل 500 ميجاوات من الطلب خلال ذروة الصيف من خلال تفعيل برنامج VPP، فسوف تدفع بسخاء. ISO New England و PJM و CAISO - جميعهم يقدمون مدفوعات السعة لهذا الغرض.
فالشبكة الوطنية، على سبيل المثال، تدير برنامجًا تجاريًا وصناعيًا للاستجابة للطلب يدفع للشركات مقابل إطفاء المبردات أو تعتيم الأضواء. تقوم شركات التجميع بتحويل هذه الإجراءات إلى أصول يمكن التنبؤ بها.
منذ سنوات، كنت مستشاراً لشركة تخزين طعام في ماساتشوستس. كنا نجني أموالاً من إطفاء المجمدات لمدة 30 دقيقة أكثر مما نجنيه من العمليات الفعلية. جنون؟ لا، اقتصاديات الشبكة الذكية
المشاركة في سوق القدرة الاستيعابية
أسواق القدرات هي آليات تدفع لموارد الطاقة لضمان توافرها خلال فترات ذروة الطلب. فكر في الأمر على أنه الحصول على أجر مقابل التأهب، وليس فقط مقابل التوصيل.
يتعلق الأمر بالالتزام. هل يمكن أن يعدك برنامج الشراكة الطوعية بـ 10 ميجاوات في الصيف المقبل خلال ساعات الذروة؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فمرحباً بك في أسواق السعة.
فتح الأمر 2222 الصادر عن هيئة تنظيم الطاقة المتجددة (FERC) الباب أمام مصادر الطاقة المتجددة. قبل ذلك، كانت أسواق الطاقة قبل ذلك حكراً على اللاعبين الكبار.
فكر في هذا كتأمين شبكي. أنت تتقاضى أجراً مقابل أن تكون متاحاً، وليس فقط لتوصيل الخدمة. إنه مال ممل - لكن الملل جيد في مجال الطاقة.
خدمات الشبكة لمقدمي خدمات الشبكة أو مقدمي خدمات الشبكة
يحتاج مشغلو أنظمة التوزيع (DSOs) ومشغلو أنظمة النقل (TSOs) إلى المساعدة في التحكم في الجهد وتخفيف الازدحام وغيرها من المشكلات المحلية. ويمكن أن تقدم هذه الخدمات شركات الشراكات الطوعية، خاصة تلك التي لديها أصول متفرقة جغرافيًا.
في بعض الأحيان تأتي الأموال من خلال عقود الخدمة الثابتة. وفي أحيان أخرى، تتدفق عبر المزادات.
في عام 2020، شاهدت في عام 2020، شاهدت برنامجاً بلدياً لتبادل الطاقة الافتراضي في الدنمارك يكسب إيرادات دعم الشبكة ببساطة عن طريق إعادة توجيه أحمال التدفئة والتهوية وتكييف الهواء عبر الأحياء. لقد كانت نسخة الطاقة من موازنة الأحمال في شبكات تكنولوجيا المعلومات
نماذج الأعمال وأصحاب المصلحة: من يكسب المال وكيف
المجمّعات
إنهم سادة الدمى. يكسب المجمعون من خلال رسوم الأداء ومدفوعات الاستجابة للطلب وترخيص البرمجيات. أظهرت منصات مثل AutoGrid و Next Kraftwerke أن طلاقة السوق + التعلم الآلي = دولارات حقيقية.
وبصراحة، فإن بعض شركات التجميع عبارة عن وسطاء مبجّلين. ومع ذلك، فإن أفضلها يوفر الشفافية والجانب الإيجابي المشترك.
ملاك الأصول (أصحاب الأصول (المستهلكون والمستخدمون والمستخدمون التجاريون ومستثمرو البطاريات)
هل لديك طاقة شمسية على سطح منزلك؟ بطارية في مرآبك؟ أنت المادة الخام لـ VPP.
عادةً ما يتلقى مالكو الأصول إما مدفوعات ثابتة (رسوم شهرية محددة) أو مشاركة الإيرادات (حصة من كل ما يكسبه المجمع).
في ولاية كاليفورنيا، قابلتُ مالكة منزل تكسب $40/شهرياً من خلال السماح لـ Tesla Powerwall بالمشاركة في برنامج VPP محلي. فترة عائد استثمارها؟ أقل بقليل من 5 سنوات. وهذا يتفوق على معظم الصناديق المشتركة.
المرافق العامة وتجار التجزئة للطاقة
توفر المرافق العامة الكثير من المال من خلال خفض ذروة الاستهلاك وتأجيل البنية التحتية. فبدلاً من بناء محطة فرعية جديدة، تقوم بتسجيل 1,000 عميل في برنامج الشراكة الطوعية.
حتى أن البعض يدير برامجهم الخاصة. ومن أبرز هذه البرامج شركة Green Mountain Power. فقد ساعدت بطاريتهم المنزلية VPP في تجنب الملايين من تكاليف النقل.
كما أنها تكسب ولاء العملاء. عندما يشعر الناس بأنهم جزء من الحل، فإنهم يبقون في الجوار.
وهي تجمعات شعبية، وغالباً ما تديرها تعاونيات أو بلديات.
في فيرمونت وأجزاء من ألمانيا، رأيت الجيران يجمعون الأصول كما لو كانت حظيرة رقمية. الأرباح ليست ضخمة، ولكن مكاسب المرونة لا تقدر بثمن.
دراسات حالة: محطات الطاقة الافتراضية المربحة
محطة تسلا الافتراضية للطاقة (أستراليا وكاليفورنيا)
الإيرادات من دعم الشبكة، بالإضافة إلى توفير العملاء على الكهرباء بالتجزئة. في جنوب أستراليا، خفضت Tesla VPP تكاليف التنظيم بمقدار $40M+.
تساعد نسخة كاليفورنيا على تجنب انقطاع التيار الكهربائي المتكرر. النموذج يعمل - وهو آخذ في التوسع.
التالي كرافتويركه (ألمانيا)
أكثر من 10,000 وحدة لا مركزية - الغاز الحيوي والطاقة الشمسية وطاقة الرياح والبطاريات. تتداول منصتهم في أسواق الطاقة والأسواق الإضافية وأسواق السعة.
لقد كانت رائدة في شكل "المرافق المتصلة بالشبكة".
جرين ماونتن باور (فيرمونت، الولايات المتحدة الأمريكية)
إن بطارية VPP التي وضعها العميل ليست مبهرجة، ولكنها فعالة.
وباستخدام الطاقة المخزنة خلال فترات الذروة التي تبلغها المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس-إنيرجي (ISO-NE)، فإنها تتجنب رسوم النقل المرتفعة. إنها حالة نادرة حيث تكون الوفورات التنظيمية هي العائد الأساسي على الاستثمار.
الدروس المستفادة من عمليات النشر الفاشلة أو المحدودة
بعض الشراكات الطوعية تتخبط. الاختلال التنظيمي يقتل الكثير منها. والبعض الآخر يفشل بسبب عدم كفاية كثافة وحدات الطاقة الكهروضوئية أو سوء التنبؤ.
لقد قدمت استشارة ذات مرة في برنامج VPP في فلوريدا. واجهة جميلة. اقتصاديات رهيبة. لماذا؟ لا تقلبات = لا مراجحة. الدرس المستفاد.
الهيكل المالي لبرنامج الشراكة الطوعية: كيف تتدفق الأموال
اتبع المال. تدفع ISO للمجمّع. يحتفظ المجمّع بحصة. ويذهب الباقي إلى مالكي الأصول.
تشمل التكاليف البرمجيات (محركات الإرسال، والأدوات التنبؤية)، ورسوم الشبكة (الاتصالات الآمنة، وتحسين زمن الاستجابة)، وتشغيل الأجهزة وصيانتها، والامتثال التنظيمي.
الشفافية هي كل شيء. أنصح العملاء دائماً: أظهر للمستخدمين من أين تأتي دولاراتهم ولماذا تتقلب.
ما الذي سيقود ربحية الشراكة بين القطاعين العام والخاص بعد ذلك
ثلاث كلمات البيانات والسياسات والمركبات الكهربائية.
أصبحت تقنيات الذكاء الاصطناعي والتحليلات التنبؤية جيدة بشكل مخيف. اجمع ذلك مع المحولات الذكية، والقياس عن بُعد في الوقت الحقيقي، وإشباع إنترنت الأشياء - وستحصل على أصول مرنة ذات حاسة سادسة.
تعمل سياسات مثل FERC 2222 وحزمة الطاقة النظيفة للاتحاد الأوروبي على كسر الحواجز. الأسواق تنفتح. ويضعف حراس البوابات.
السيارات الكهربائية والبطاريات المنزلية هي العمالقة النائمة. مع نضوج منصات المشاركة، يمكن أن تكسب سيارة فورد F-150 Lightning أكثر من القيادة.
بصراحة، أظن أنه في غضون خمس سنوات، سيتم بناء أكثر الشراكات بين القطاعين العام والخاص ربحية على عجلات.
الخاتمة
محطات الطاقة الافتراضية ليست حلماً من أحلام الخيال العلمي - إنها نموذج مالي عملي قابل للتطوير يحول المرونة إلى دولارات.
إن تدفقات الإيرادات متعددة الطبقات ومرنة وديمقراطية بشكل متزايد. وسواء كنت مالكاً للأصول، أو مجمّعاً متخبطاً، أو مرفقاً متقدماً، فقد حان الوقت الآن للاستفادة من هذه الفرصة.
لأن الشبكة لا تحتاج فقط إلى الطاقة بعد الآن. فهي تحتاج إلى التوقيت وخفة الحركة والذكاء. وتوفر شركات الشراكة بين القطاعين العام والخاص كل هذه الأمور الثلاثة - وتتقاضى أجراً جيداً مقابل ذلك.
الأسئلة الشائعة
هل محطات الطاقة الافتراضية مربحة بدون دعم؟
نعم، في الأسواق ذات التقلبات العالية أو أسواق الخدمات الإضافية. لكن الإعانات تسرّع من وتيرة التقلبات.
ما المبلغ الذي يمكن لمالك بطارية صغيرة أن يكسبه من برنامج الشراكة بين القطاعين العام والخاص؟
في أي مكان من $10-$50/شهر حسب السوق ونوع البرنامج.
كيف يتم تقاسم عائدات الشراكة الطوعية بين المشاركين؟
عادةً ما يكون نموذج المشاركة في المراجعة على أساس الأداء، على الرغم من أن البعض يقدم مدفوعات شهرية ثابتة.
ما هو الفرق بين VPP والشبكات الصغيرة من حيث العائد على الاستثمار؟
تعطي الشبكات الصغرى الأولوية للمرونة، بينما تعطي الشراكات الطوعية بين القطاعين العام والخاص الأولوية للإيرادات. وغالباً ما توفر الشراكات بين الشراكات الطوعية والشبكات الصغيرة مردوداً أسرع.
هل يمكن للشركات أو المجتمعات بناء شراكات الشراكة الطوعية الخاصة بها؟
بالتأكيد، خاصة مع المنصات الجاهزة. يتطلب الأمر الوصول إلى البيانات والامتثال ودراسة حالة العمل.