Johdanto
Virtuaalinen voimalaitos (VPP) ei ole voimalaitos. Se ei ole virtuaalinen metaversiossa tarkoitetussa mielessä, eikä se tuota sähköä perinteisellä tavalla. Sen sijaan se organisoi. Kuvittele digitaalinen kapellimestari, joka ohjaa aurinkokattojen kaoottista orkesteria, kotiparistot, sähköautojen latauslaitteet, LVI-järjestelmät ja teollisuuskuormat. Se on VPP. Tieto siitä, miten se tuottaa rahaa, ei ole hyödyllistä vain sijoittajille, vaan se on olennaisen tärkeää prosumereille, aggregaattoreille, yleishyödyllisille laitoksille ja kaikille, jotka lyövät vetoa energiamurroksesta.
Miksi? Koska kannattavuus, ei ideologia, on se, mikä ratkaisee, kestääkö tämä siirtymä.
200 kWh / 215 kWh akku Kaupallinen akku-energiavarastojärjestelmä
Mikä on virtuaalinen voimalaitos - ja mikä tekee siitä kannattavaa?
Virtuaalivoimalaitos koordinoi hajautettuja energiaresursseja (DER) ohjelmiston avulla, jolloin tuhansista pienistä, toisistaan poikkeavista resursseista muodostuu jotakin, joka näyttää ja käyttäytyy kuin perinteinen voimalaitos, mutta on ketterämpi.
Toisin kuin keskitetty voimalaitos, VPP ei omista käyttämäänsä laitteistoa. Se vuokraa joustavuutta. Se ostaa hetkiä, jolloin teho vaihtuu ja vaihtuu. Tämä on keskeinen erottava tekijä.
Voitto ei synny pelkän sukupolven määrästä. Se syntyy ajoituksesta, älykkyydestä ja markkinoille pääsystä. Jos pystyt reagoimaan verkon signaaleihin nopeammin kuin kaasuhuippuvoimala voi käynnistyä, olet arvokas. Jos pystyt varastoimaan ylimääräisen aurinkoenergian ja lähettämään sen juuri silloin, kun hinnat nousevat, olet kultaa.
Suoraan sanottuna luulin ennen, että mittakaava on avain kannattavuuteen. Vuosien varrella olen kuitenkin nähnyt, kuinka ketterät, ohjelmistoalustaiset startup-yritykset ovat voittaneet laitteistopainotteiset toimijat hallitsemalla yhden asian: joustavuus monetisointi.
Kerron sinulle tarinan 2017, München. Olin vierailemassa startup-yrityksessä, joka hallinnoi 3 000 kotiparistot, joista yhtäkään he eivät omistaneet. Ne ansaitsivat API:n käyttöoikeudesta enemmän kuin useimmat kaasulaitokset tuotannosta. Se oli mielenvikaista.
Virtuaalisen voimalaitoksen tulovirrat
Energia-arbitraasi
Osta halvalla, myy kalliilla. Se kuulostaa yksinkertaiselta - ja sitä se onkin - kunnes siihen lisätään koneoppiminen, ennakoiva analytiikka ja algoritminen kaupankäynti. Energia-arbitraasi on pohjimmiltaan varastojen ajoitusta: lataa akut, kun hinnat laskevat, ja tyhjennä, kun hinnat ovat korkeimmillaan.
Oletetaan, että akkusi latautuu $30/MWh:lla kello 2 aamulla ja purkautuu $120/MWh:lla kello 18.00. Se on terve ero. Nettomarginaalit ovat usein 15-25%, kun otetaan huomioon hajoaminen ja edestakaiset häviöt, mutta ne voivat nousta huippuunsa volatiliteetin aikana.
Muistan, kun Texasissa vuonna 2021 vallitsi pakkasjakso, kun Austinissa sijaitseva akku, jota autoin spekuloimaan, ansaitsi yhdessä yössä kolmen kuukauden tulot. Ajoitus oli kaikki kaikessa. Mutta tässä on epämiellyttävä totuus: et voi luottaa pelkkään arbitraasiin. Se on liian juhlaa tai nälkää.
Taajuussäätö ja lisäpalvelut
Liitännäispalvelut ovat tukitoimintoja, jotka ylläpitävät verkon vakautta, kuten taajuuden säätö, jännitteen säätö ja pyörivät reservit.
Tässä VPP:t loistavat. Taajuussäädössä millisekunnit ovat tärkeitä. Kun verkkotaajuus laskee alle 60 Hz:n, jonkun on toimittava nopeasti. VPP:t pystyvät siihen.
Etelä-Australiassa sijaitseva Teslan Hornsdale Power Reserve -voimalaitos ei vain osoittanut, että akut pystyvät pelaamaan, vaan rikkoi myös tulostaulun. Ensimmäisenä vuonna se säästi yli $40 miljoonaa euroa verkon säätökustannuksissa ja tienasi itselleen sievoisen summan.
Sääntelymarkkinat vaihtelevat ISO/RTO:n mukaan, mutta nopeasti reagoiville resursseille maksetaan jatkuvasti enemmän. VPP:t, jotka pystyvät takaamaan 4 sekunnin tai paremman vasteen? Ne ovat tulonlähteitä.
Kerran vitsailin erään verkonhaltijan kanssa, että VPP-yhtiöt ovat kuin rahoitusalan kauppiaita: ne eivät tienaa mitään, ne vain tietävät tarkalleen, milloin toimia.
Kysyntäjousto-ohjelmat
Yleishyödylliset laitokset maksavat VPP:lle ei käyttää voimaa. Vastoin intuitiota? Tervetuloa kysyntäjoustoon.
Jos energialaitos tietää, että se voi kesähuipun aikana vähentää kysyntää 500 MW aktivoimalla VPP-järjestelmän, se maksaa siitä komeasti. ISO New England, PJM, CAISO - ne kaikki tarjoavat kapasiteettimaksuja tästä.
National Grid esimerkiksi ylläpitää kaupallisen ja teollisen kysyntäjouston ohjelmaa, jossa yrityksille maksetaan siitä, että ne sammuttavat jäähdyttimet tai himmentävät valoja. Aggregaattorit muuttavat nämä toimet ennakoitavissa oleviksi varoiksi.
Vuosia sitten annoin neuvoja Massachusettsissa toimivalle elintarvikkeiden varastointiyritykselle. Tienasimme enemmän rahaa sammuttamalla pakastimia 30 minuutiksi kuin varsinaisella toiminnalla. Hulluutta? Ei. Älykästä verkkotaloutta.
Kapasiteettimarkkinoille osallistuminen
Kapasiteettimarkkinat ovat mekanismeja, joilla maksetaan energiaresursseille saatavuuden takaamisesta kysyntähuippujen aikana. Ajattele, että sinulle maksetaan siitä, että olet valmiina, etkä vain toimittamisesta.
Tässä on kyse sitoutumisesta. Voiko VPP:nne luvata 10 MW ensi kesänä huipputunteina? Jos kyllä, tervetuloa kapasiteettimarkkinoille.
FERC:n määräys 2222 avasi oven DER-järjestelmien pelaamiselle. Sitä ennen kapasiteettimarkkinat olivat suurten toimijoiden aluetta.
Ajattele tätä verkkovakuutuksena. Sinulle maksetaan siitä, että olet käytettävissäsi, ei vain siitä, että toimitat. Se on tylsää rahaa, mutta tylsä on hyvä asia energia-alalla.
Verkkopalvelut jakeluverkonhaltijoille tai siirtoverkonhaltijoille
Jakeluverkonhaltijat (DSO) ja siirtoverkonhaltijat (TSO) tarvitsevat apua jännitteensäätöön, ylikuormituksen lieventämiseen ja muihin paikallisiin ongelmiin. VPP:t, erityisesti ne, joilla on maantieteellisesti hajautettua omaisuutta, voivat tarjota näitä palveluja.
Joskus raha tulee kiinteistä palvelusopimuksista. Toisinaan se virtaa huutokauppojen kautta.
Vuonna 2020 seurasin, kuinka Tanskassa sijaitseva kunnallinen VPP-järjestelmä ansaitsi verkkotukituloja yksinkertaisesti ohjaamalla HVAC-kuormia eri kaupunginosiin. Se oli energiaversio IT-verkkojen kuormituksen tasaamisesta.
Liiketoimintamallit ja sidosryhmät: Kuka tekee rahaa ja miten
Aggregaattorit
He ovat nukkemestareita. Aggregaattorit ansaitsevat suorituspalkkioilla, kysyntäjoustosta maksettavilla maksuilla ja ohjelmistolisensseillä. AutoGridin ja Next Kraftwerken kaltaiset alustat ovat osoittaneet, että markkinoiden sujuvuus + koneoppiminen = todellisia dollareita.
Suoraan sanottuna jotkut aggregaattorit ovat pelkkiä välikäsiä. Parhaat tarjoavat kuitenkin avoimuutta ja yhteisiä etuja.
Omaisuuden omistajat (kuluttajat, luotto- ja rahoituslaitosten käyttäjät, akkusijoittajat).
Onko sinulla aurinkoenergiaa katollasi? Akku autotallissasi? Olet VPP:n raaka-aine.
Varojen omistajat saavat yleensä joko kiinteitä maksuja (kiinteä kuukausimaksu) tai tulonjakoa (osuus siitä, mitä aggregaattori ansaitsee).
Kaliforniassa tapasin asunnon omistajan, joka ansaitsi $40 / kk antamalla Tesla Powerwallinsa osallistua paikalliseen VPP-ohjelmaan. Hänen ROI-aikansa? Hieman alle 5 vuotta. Se voittaa useimmat sijoitusrahastot.
Yleishyödylliset laitokset ja energian vähittäismyyjät
Yleishyödylliset laitokset säästävät paljon säästöpiikkien säästämisellä ja infrastruktuurin lykkäämisellä. Uuden sähköaseman rakentamisen sijasta ne ottavat 1 000 asiakasta VPP-järjestelmään.
Joillakin on jopa omia ohjelmia. Green Mountain Power on yksi niistä. Heidän kotiparistovoimalaitoksensa auttoi välttämään miljoonia siirtokustannuksia.
Ne voittavat myös asiakasuskollisuutta. Kun ihmiset tuntevat olevansa osa ratkaisua, he pysyvät mukana.
Nämä ovat ruohonjuuritason yhteenliittymiä, joita usein pyörittävät osuuskunnat tai kunnat.
Vermontissa ja osissa Saksaa olen nähnyt naapureiden yhdistävän varojaan kuin se olisi digitaalinen navettakasvatus. Voitot eivät ole valtavia, mutta kestävyyshyöty on korvaamaton.
Tapaustutkimukset: Virtuaalivoimalaitokset: Kannattavat virtuaalivoimalaitokset
Teslan virtuaalinen voimalaitos (Australia ja Kalifornia)
Verkkotuesta saatavat tulot ja asiakkaat säästävät sähkön vähittäismyynnissä. Etelä-Australiassa Teslan VPP-järjestelmä leikkasi sääntelykustannuksia yli $40M+.
Kalifornian versio auttaa välttämään sähkökatkoksia. Malli toimii - ja se laajenee.
Seuraava Kraftwerke (Saksa)
Yli 10 000 hajautettua yksikköä - biokaasu, aurinko, tuuli, akut. Heidän alustansa käy kauppaa energia-, liitännäis- ja kapasiteettimarkkinoilla.
Ne olivat edelläkävijöitä siinä, miltä "verkottunut hyötyverkko" voi näyttää.
Green Mountain Power (Vermont, Yhdysvallat)
Heidän asiakkaalleen sijoitettu akku VPP ei ole näyttävä, mutta se on tehokas.
Käyttämällä varastoitua sähköä ISO-NE:n huipputehojen aikana ne välttävät korkeat siirtomaksut. Tämä on harvinainen tapaus, jossa sääntelyn säästöt ovat ensisijainen ROI.
Epäonnistuneista tai rajoitetuista käyttöönotoista saadut kokemukset
Jotkut VPP:t epäonnistuvat. Sääntelyvirhe tappaa monia. Toiset epäonnistuvat riittämättömän DER-tiheyden tai huonojen ennusteiden vuoksi.
Konsultoin kerran Floridassa sijaitsevaa VPP-yhtiötä. Kaunis käyttöliittymä. Kauhea talous. Miksi? Ei volatiliteettia = ei arbitraasia. Oppitunti.
VPP:n rahoitusarkkitehtuuri: miten raha virtaa?
Seuraa rahaa. ISO maksaa aggregaattorille. Aggregaattori pitää osuuden. Loppu menee omaisuuden omistajille.
Kustannuksiin sisältyvät ohjelmistot (lähetysmoottorit, ennakointityökalut), verkkomaksut (suojattu viestintä, viiveen optimointi), laitteistojen käyttö- ja huoltokustannukset sekä sääntelyn noudattaminen.
Avoimuus on kaikki kaikessa. Neuvon aina asiakkaita: näytä käyttäjille, mistä heidän rahansa tulevat ja miksi ne vaihtelevat.
Mikä ajaa VPP:n kannattavuutta seuraavaksi
Kolme sanaa: Tiedot, politiikka, sähköautot.
Tekoälystä ja ennakoivasta analytiikasta on tulossa pelottavan hyviä. Kun tähän yhdistetään älykkäät taajuusmuuttajat, reaaliaikainen telemetria ja IoT:n kattavuus, saat joustavan voimavaran, jolla on kuudes aisti.
FERC 2222:n ja EU:n puhtaan energian paketin kaltaiset politiikat poistavat esteitä. Markkinat avautuvat. Portinvartijat heikkenevät.
Sähköautot ja kotiakut ovat nukkuvia jättiläisiä. Kun osallistumisalustat kypsyvät, Ford F-150 Lightning voi ansaita enemmän pysäköitynä kuin ajamalla.
Suoraan sanottuna epäilen, että viiden vuoden kuluttua kannattavimmat VPP:t rakennetaan pyörien päälle.
Päätelmä
Virtuaalivoimalaitokset eivät ole scifi-unelma - ne ovat pragmaattinen, skaalautuva rahoitusmalli, joka muuttaa joustavuuden dollareiksi.
Tulovirrat ovat monikerroksisia, joustavia ja yhä demokraattisempia. Olitpa sitten omaisuuden omistaja, kekseliäs aggregaattori tai tulevaisuuteen suuntautunut yleishyödyllinen laitos, nyt on aika hyödyntää tämä mahdollisuus.
Koska verkko ei enää tarvitse vain sähköä. Se tarvitsee ajoitusta, ketteryyttä ja älykkyyttä. VPP:t tarjoavat kaikki kolme - ja saavat siitä hyvän palkan.
FAQ
Ovatko virtuaalivoimalat kannattavia ilman tukia?
Kyllä, korkean volatiliteetin tai liitännäispalvelumarkkinoilla. Mutta tuet kiihdyttävät mittakaavaa.
Kuinka paljon pienen akun omistaja voi ansaita VPP:llä?
$10-$50/kk markkinoista ja ohjelmatyypistä riippuen.
Miten VPP-tulot jaetaan osallistujien kesken?
Yleensä suorituskykyyn perustuva liikevaihdon jakamiseen perustuva malli, vaikka jotkut tarjoavat kiinteitä kuukausimaksuja.
Mikä ero on VPP:n ja mikroverkon välillä ROI:n kannalta?
Mikroverkot priorisoivat häiriönsietokykyä, VPP:t priorisoivat tuloja. VPP:t tarjoavat usein nopeamman takaisinmaksun.
Voivatko yritykset tai yhteisöt rakentaa oman VPP:n?
Ehdottomasti - erityisesti avaimet käteen -alustoilla. Se edellyttää tietojen saatavuutta, vaatimustenmukaisuutta ja liiketoiminta-ajatusta.