Úvod
Virtuální elektrárna (VPP) není elektrárna. Není virtuální ve smyslu metaversa a nevyrábí energii tradičním způsobem. Místo toho ji organizuje. Představte si digitálního dirigenta, který řídí chaotický orchestr střešních solárních elektráren, domácí baterie, nabíječky elektrických vozidel, systémy HVAC a průmyslové zátěže. To je VPP. A vědět, jak vydělává peníze, není užitečné jen pro investory - je to nezbytné pro prosumery, agregátory, veřejné služby a všechny, kteří sázejí na přechod na novou energetiku.
Proč? Protože o tom, zda se tento přechod udrží, nerozhoduje ideologie, ale ziskovost.
200 kWh / 215 kWh baterie Komerční bateriový systém skladování energie
Co je to virtuální elektrárna a co ji činí ziskovou?
Virtuální elektrárna koordinuje distribuované zdroje energie (DER) prostřednictvím softwaru a mění tisíce malých, různorodých zdrojů v něco, co vypadá a chová se jako tradiční elektrárna - ale s větší agilitou.
Na rozdíl od centralizované elektrárny VPP nevlastní hardware, který využívá. Flexibilitu si pronajímá. Kupuje si okamžiky předávání a přebírání energie. To je hlavní rozlišovací znak.
Zisk nevychází z pouhého objemu výroby. Pochází z načasování, inteligence a přístupu na trh. Pokud dokážete reagovat na signály ze sítě rychleji, než se roztočí plynová peakerová elektrárna, jste cenní. Pokud dokážete skladovat přebytečnou solární energii a expedovat ji právě ve chvíli, kdy ceny stoupají, jste zlatý důl.
Upřímně řečeno, myslel jsem si, že klíčem k ziskovosti je rozsah. Ale v průběhu let jsem sledoval, jak svižné, softwarově orientované startupy překonávají hardwarově náročné operátory díky zvládnutí jediné věci: monetizace flexibility.
Povím vám příběh - 2017, Mnichov. Navštívil jsem startup, který spravoval 3 000 lidí. domácí baterie, z nichž žádný nevlastnili. Na přístupu k API vydělaly více než většina plynových elektráren na výrobě. Byl to oříšek.
Příjmy virtuální elektrárny
Energetická arbitráž
Nakupujte nízko, prodávejte vysoko. Zní to zjednodušeně - a také je - dokud do toho nepřidáte strojové učení, prediktivní analýzu a algoritmické obchodování. Energetická arbitráž je v podstatě časování skladování: nabíjejte baterie, když ceny klesají, a vybíjejte, když jsou na vrcholu.
Řekněme, že se vaše baterie ve 2 hodiny ráno nabíjí rychlostí $30/MWh a v 18 hodin se vybíjí rychlostí $120/MWh. To je zdravé rozpětí. Čisté marže po započtení degradace a ztrát při oběhu se často pohybují v rozmezí 15-25% - ale během volatility mohou prudce vzrůst.
Vzpomínám si, že během texaského mrazu v roce 2021 vydělala baterie, kterou jsem pomáhal v Austinu specifikovat, za jednu noc tři měsíční příjmy. Načasování bylo vším. Ale tady je nepříjemná pravda: nelze spoléhat pouze na arbitráž. Je to příliš "hodování nebo hlad".
Regulace frekvence a pomocné služby
Pomocné služby jsou podpůrné funkce, které udržují stabilitu sítě, jako je regulace frekvence, řízení napětí a točivé rezervy.
V tomto ohledu jsou VPP skvělé. Při regulaci frekvence záleží na milisekundách. Když frekvence sítě klesne pod 60 Hz, musí někdo rychle jednat. VPP to umí.
Elektrárna Hornsdale Power Reserve společnosti Tesla v Jižní Austrálii nejenže dokázala, že baterie umí hrát, ale také rozbila tabulku výsledků. V prvním roce provozu ušetřila více než $40 milionů na nákladech na regulaci sítě a vydělala pro sebe slušný balík .
Trhy s regulací se liší podle ISO/RTO, ale zdroje s rychlou odezvou jsou trvale placeny více. VPP, které mohou zaručit 4sekundovou nebo lepší odezvu? Jsou to stroje na výrobu příjmů.
A ještě jedna poznámka - jednou jsem s jedním provozovatelem sítě žertoval, že VPP jsou jako finanční obchodníci: nic nevydělávají, jen přesně vědí, kdy jednat.
Programy reakce na poptávku
Komunální služby platí VPP ne používat energii. Protiintuitivní? Vítejte v reakci na poptávku.
Pokud energetická společnost ví, že aktivací vaší VPP může snížit spotřebu o 500 MW během letní špičky, bohatě vám za to zaplatí. ISO New England, PJM, CAISO - všechny tyto organizace nabízejí platby za kapacitu.
Společnost National Grid například provozuje program odezvy na poptávku v komerční a průmyslové sféře, který podnikům platí za vypnutí chladicích zařízení nebo ztlumení světel. Agregátoři mění tyto činnosti na předvídatelná aktiva.
Před lety jsem radil jedné společnosti v Massachusetts, která se zabývala skladováním potravin. Vydělali jsme víc peněz vypínáním mrazáků na 30 minut než skutečným provozem. Šílenství? Ne. Chytrá ekonomika sítě.
Účast na kapacitním trhu
Trhy s kapacitou jsou mechanismy, které platí energetickým zdrojům za zajištění dostupnosti v období odběrové špičky. Představte si to jako platbu za pohotovost, ne jen za dodávku.
Jde o závazek. Může vaše VPP slíbit příští léto 10 MW ve špičce? Pokud ano, vítejte na kapacitních trzích.
Nařízení FERC č. 2222 otevřelo DER dveře do hry. Předtím byly kapacitní trhy doménou velkých hráčů.
Považujte to za pojištění sítě. Dostáváte zaplaceno za to, že jste k dispozici, nejen za to, že dodáváte. Jsou to nudné peníze - ale v energetice je nuda dobrá.
Služby sítě pro provozovatele distribučních soustav nebo provozovatele přenosových soustav
Provozovatelé distribučních soustav (DSO) a provozovatelé přenosových soustav (TSO) potřebují pomoc s regulací napětí, zmírněním přetížení a dalšími lokálními problémy. VPP, zejména ty s geograficky rozptýlenými aktivy, mohou tyto služby nabízet.
Někdy jsou peníze získávány prostřednictvím smluv o pevných službách. Jindy plynou prostřednictvím aukcí.
V roce 2020 jsem sledoval, jak městská VPP v Dánsku získává příjmy z podpory sítě pouhým přesměrováním zátěže HVAC v různých čtvrtích. Byla to energetická verze vyrovnávání zátěže v IT sítích.
Obchodní modely a zúčastněné strany: Kdo a jak vydělává peníze
Agregátoři
Jsou to loutkovodiči. Agregátoři vydělávají na poplatcích za výkon, výplatách za reakci na poptávku a licencích na software. Platformy jako AutoGrid a Next Kraftwerke ukázaly, že plynulost trhu + strojové učení = skutečné dolary.
Upřímně řečeno, někteří agregátoři jsou oslavovaní zprostředkovatelé. Ti nejlepší však poskytují transparentnost a sdílené výhody.
Vlastníci aktiv (odběratelé, uživatelé C&I, investoři do baterií)
Máte na střeše solární zařízení? Baterie v garáži? Jste surovinou pro VPP.
Vlastníci aktiv obvykle dostávají buď fixní výplaty (stanovený měsíční poplatek), nebo podíl na příjmech (podíl z toho, co agregátor vydělá).
V Kalifornii jsem se setkal s majitelkou domu, která vydělávala $40 měsíčně tím, že se její Tesla Powerwall účastnila místního VPP. Její návratnost investice? Necelých 5 let. To předčí většinu podílových fondů.
Komunální služby a maloobchodní prodejci energií
Komunální služby ušetří velké částky za snížení spotřeby ve špičce a odložení infrastruktury. Místo výstavby nové rozvodny zaregistrují 1 000 zákazníků do VPP.
Některé z nich dokonce provozují vlastní programy. Jedním z nich je společnost Green Mountain Power. Její VPP pro domácí baterie pomohl vyhnout se milionovým nákladům na přenos.
Získávají také věrnost zákazníků. Když se lidé cítí jako součást řešení, zůstávají.
Jedná se o občanská sdružení, často provozovaná družstvy nebo obcemi.
Ve Vermontu a v některých částech Německa jsem viděl, jak sousedé sdružují majetek, jako by šlo o digitální sbírku. Zisky nejsou nijak velké, ale přírůstky odolnosti jsou k nezaplacení.
Případové studie: Ziskové virtuální elektrárny
Virtuální elektrárna Tesla (Austrálie a Kalifornie)
Příjmy z podpory sítě a úspory zákazníků na maloobchodním prodeji elektřiny. V Jižní Austrálii snížila VPP Tesla náklady na regulaci o $40M+.
Kalifornská verze pomáhá předcházet výpadkům proudu. Tento model funguje - a rozšiřuje se.
Další Kraftwerke (Německo)
Více než 10 000 decentralizovaných jednotek - bioplyn, solární, větrná energie, baterie. Jejich platforma obchoduje na trzích s energií, pomocnými zdroji a kapacitou.
Byli průkopníky v tom, jak může vypadat "síťová utilita".
Green Mountain Power (Vermont, USA)
Jejich baterie VPP umístěná u zákazníka není nijak okázalá, ale je účinná.
Využitím uskladněné energie během špiček ISO-NE se vyhnou vysokým poplatkům za přenos. Jde o vzácný případ, kdy jsou primární návratností investice úspory z regulačních opatření.
Poučení z neúspěšných nebo omezených nasazení
Některé VPP selhávají. Mnohé z nich zabíjí špatné nastavení regulace. Jiné selhávají kvůli nedostatečné hustotě DER nebo špatným prognózám.
Kdysi jsem poskytoval konzultace v rámci VPP na Floridě. Krásné rozhraní. Příšerná ekonomika. Proč? Žádná volatilita = žádná arbitráž. Poučení.
Finanční architektura VPP: Jak proudí peníze
Sledujte peníze. ISO platí agregátorovi. Agregátor si ponechává podíl. Zbytek jde vlastníkům aktiv.
Náklady zahrnují software (dispečerské systémy, prediktivní nástroje), síťové poplatky (zabezpečená komunikace, optimalizace latence), provoz a údržbu hardwaru a dodržování předpisů.
Transparentnost je vše. Vždy klientům radím: ukažte uživatelům, odkud pocházejí jejich dolary a proč kolísají.
Co bude dále určovat ziskovost VPP
Tři slova: Data, politika, elektromobily.
Umělá inteligence a prediktivní analytika se stávají děsivě dobrými. Zkombinujte to s chytrými střídači, telemetrií v reálném čase a nasycením IoT - a získáte flexibilní zařízení se šestým smyslem.
Politiky jako FERC 2222 a balíček EU o čisté energii odstraňují překážky. Trhy se otevírají. Strážci brány slábnou.
Elektromobily a domácí baterie jsou spící obři. S tím, jak platformy pro zapojení dospívají, by váš Ford F-150 Lightning mohl vydělávat více na parkování než na jízdě.
Upřímně řečeno mám podezření, že za pět let budou nejvýnosnější VPP postaveny na kolech.
Závěr
Virtuální elektrárny nejsou sci-fi snem - jsou pragmatickým, škálovatelným finančním modelem, který mění flexibilitu v dolary.
Zdroje příjmů jsou vrstevnaté, odolné a stále více demokratizované. Ať už jste vlastník majetku, drobný agregátor nebo pokrokově uvažující utilita, nyní je čas využít tuto příležitost.
Protože síť už nepotřebuje jen energii. Potřebuje také načasování, agilitu a inteligenci. VPP poskytují všechny tři možnosti - a dostávají za to dobře zaplaceno.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Jsou virtuální elektrárny ziskové bez dotací?
Ano, na trzích s vysokou volatilitou nebo na trzích s doplňkovými službami. Ale dotace urychlují rozsah.
Kolik může majitel malé baterie vydělat na VPP?
Od $10-$50/měsíc v závislosti na trhu a typu programu.
Jak se příjmy z VPP rozdělují mezi účastníky?
Obvykle se jedná o model založený na podílu na zisku, i když některé nabízejí fixní měsíční platby.
Jaký je rozdíl mezi VPP a mikrosítí z hlediska návratnosti investic?
Mikrosítě upřednostňují odolnost, VPP upřednostňují příjmy. VPP často nabízejí rychlejší návratnost.
Mohou si podniky nebo obce vytvořit vlastní VPP?
Rozhodně - zejména u platforem na klíč. Je třeba zajistit přístup k datům, dodržování předpisů a obchodní důvody.