Wprowadzenie
Wirtualna elektrownia (VPP) nie jest elektrownią. Nie jest wirtualna w sensie metaverse i nie wytwarza energii w tradycyjny sposób. Zamiast tego orkiestruje. Wyobraź sobie cyfrowego dyrygenta kierującego chaotyczną orkiestrą dachowych instalacji solarnych, baterie domowe, ładowarki pojazdów elektrycznych, systemy HVAC i obciążenia przemysłowe. To właśnie jest VPP. A wiedza o tym, jak zarabia pieniądze, jest przydatna nie tylko dla inwestorów - jest niezbędna dla prosumentów, agregatorów, przedsiębiorstw użyteczności publicznej i każdego, kto stawia na transformację energetyczną.
Dlaczego? Ponieważ to rentowność, a nie ideologia, decyduje o tym, czy ta transformacja się utrzyma.
200 kWh / 215 kWh Komercyjny akumulatorowy system magazynowania energii
Czym jest wirtualna elektrownia i co sprawia, że jest opłacalna?
Wirtualna elektrownia koordynuje rozproszone zasoby energetyczne (DER) za pomocą oprogramowania, przekształcając tysiące małych, zróżnicowanych zasobów w coś, co wygląda i zachowuje się jak tradycyjna elektrownia - ale z większą elastycznością.
W przeciwieństwie do scentralizowanej elektrowni, VPP nie jest właścicielem sprzętu, który wykorzystuje. Wynajmuje elastyczność. Kupuje momenty oddawania i odbierania mocy. To podstawowy wyróżnik.
Zysk nie wynika z samego wolumenu produkcji. Wynika on z wyczucia czasu, inteligencji i dostępu do rynku. Jeśli potrafisz reagować na sygnały z sieci szybciej niż elektrownia gazowa może się rozkręcić, jesteś cenny. Jeśli możesz przechowywać nadmiar energii słonecznej i wysyłać ją w momencie wzrostu cen, jesteś na wagę złota.
Szczerze mówiąc, kiedyś myślałem, że skala jest kluczem do rentowności. Ale przez lata obserwowałem, jak zwinne, stawiające na oprogramowanie startupy przewyższają operatorów sprzętu dzięki opanowaniu jednej rzeczy: elastyczna monetyzacja.
Opowiem ci historię z 2017 roku, Monachium. Odwiedziłem startup, który zarządzał 3,000 firm. baterie domowez których żaden nie był ich własnością. Zarabiali więcej na dostępie do API niż większość elektrowni gazowych na wytwarzaniu energii. To było niesamowite.
Strumienie przychodów wirtualnej elektrowni
Arbitraż energetyczny
Kupuj nisko, sprzedawaj wysoko. Brzmi to prosto - i tak jest - dopóki nie dodamy do tego uczenia maszynowego, analizy predykcyjnej i handlu algorytmicznego. Arbitraż energetyczny polega zasadniczo na magazynowaniu energii: ładuj akumulatory, gdy ceny spadają, rozładowuj je, gdy osiągają szczyt.
Załóżmy, że bateria ładuje się z prędkością $30/MWh o 2 nad ranem i rozładowuje się z prędkością $120/MWh o 6 po południu. To zdrowy spread. Marże netto, po uwzględnieniu degradacji i strat w obie strony, często mieszczą się w zakresie 15-25% - ale mogą wzrosnąć podczas zmienności.
Pamiętam, że podczas zamrożenia Teksasu w 2021 r. bateria, którą pomogłem wyspecjalizować w Austin, przyniosła trzymiesięczne przychody w ciągu jednej nocy. Czas był wszystkim. Ale oto niewygodna prawda: Nie można polegać wyłącznie na arbitrażu. To zbyt uczta lub głód.
Regulacja częstotliwości i usługi pomocnicze
Usługi pomocnicze to funkcje wspierające, które utrzymują stabilność sieci, takie jak regulacja częstotliwości, kontrola napięcia i rezerwy wirujące.
To właśnie tutaj VPP błyszczą. W regulacji częstotliwości liczą się milisekundy. Gdy częstotliwość sieci spada poniżej 60 Hz, ktoś musi działać - szybko. VPP to potrafią.
Tesla's Hornsdale Power Reserve w Australii Południowej nie tylko udowodniła, że baterie mogą grać - złamała tablicę wyników. W pierwszym roku swojej działalności zaoszczędziła ponad $40 milionów na kosztach regulacji sieci i zarobiła porządny kawałek dla siebie.
Rynki regulacyjne różnią się w zależności od ISO/RTO, ale zasoby o szybkim czasie reakcji konsekwentnie otrzymują wyższe wynagrodzenie. VPP, które mogą zagwarantować 4-sekundowe lub lepsze reakcje? To maszyny do generowania przychodów.
I tu uwaga - kiedyś zażartowałem z operatora sieci, że VPP są jak traderzy finansowi: nic nie zarabiają, po prostu dokładnie wiedzą, kiedy działać.
Programy reagowania na popyt
Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej płacą VPP za nie używać mocy. Wbrew intuicji? Witamy w odpowiedzi na zapotrzebowanie.
Jeśli zakład energetyczny wie, że może zmniejszyć zapotrzebowanie o 500 MW podczas letniego szczytu, aktywując VPP, zapłaci za to sowicie. ISO New England, PJM, CAISO - wszystkie one oferują za to płatności za moc.
National Grid, na przykład, prowadzi komercyjny i przemysłowy program reagowania na popyt, który płaci firmom za wyłączanie agregatów chłodniczych lub przyciemnianie świateł. Agregatorzy przekształcają te działania w przewidywalne aktywa.
Wiele lat temu doradzałem firmie zajmującej się przechowywaniem żywności w Massachusetts. Zarabialiśmy więcej na wyłączaniu zamrażarek na 30 minut niż na faktycznej działalności. Szaleństwo? Nie. Inteligentna ekonomia sieci.
Udział w rynku mocy
Rynki mocy to mechanizmy, które płacą zasobom energii za zagwarantowanie dostępności w okresach szczytowego zapotrzebowania. Oznacza to, że płaci się za gotowość, a nie tylko za dostarczanie energii.
Chodzi o zaangażowanie. Czy twoja VPP może obiecać 10 MW następnego lata w godzinach szczytu? Jeśli tak, witamy na rynkach mocy wytwórczych.
Zarządzenie FERC 2222 otworzyło drzwi dla DER. Wcześniej rynki mocy były domeną dużych graczy.
Pomyśl o tym jak o ubezpieczeniu sieciowym. Płacą ci za dostępność, a nie tylko za dostawy. To nudne pieniądze, ale w energetyce nuda jest dobra.
Usługi sieciowe dla OSD lub OSP
Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych (OSD) i Operatorzy Systemów Przesyłowych (OSP) potrzebują pomocy w zakresie kontroli napięcia, usuwania ograniczeń i innych lokalnych kwestii. VPP, zwłaszcza te z geograficznie rozproszonymi aktywami, mogą oferować takie usługi.
Czasami pieniądze pochodzą ze stałych umów serwisowych. Innym razem płyną za pośrednictwem aukcji.
W 2020 roku obserwowałem, jak miejski VPP w Danii zarabiał na wsparciu sieci po prostu poprzez przekierowywanie obciążeń HVAC w różnych dzielnicach. Była to energetyczna wersja równoważenia obciążenia w sieciach IT
Modele biznesowe i interesariusze: Kto i jak zarabia pieniądze
Agregatory
Są mistrzami marionetek. Agregatorzy zarabiają dzięki opłatom za wyniki, wypłatom z tytułu reakcji na popyt i licencjonowaniu oprogramowania. Platformy takie jak AutoGrid i Next Kraftwerke pokazały, że płynność rynku + uczenie maszynowe = prawdziwe dolary.
Szczerze mówiąc, niektóre agregatory są gloryfikowanymi pośrednikami. Najlepsze z nich zapewniają jednak przejrzystość i wspólne korzyści.
Właściciele aktywów (prosumenci, użytkownicy C&I, inwestorzy w baterie)
Masz baterię słoneczną na dachu? Akumulator w garażu? Jesteś surowcem dla VPP.
Właściciele aktywów zazwyczaj otrzymują stałe wypłaty (ustalona miesięczna opłata) lub podział przychodów (część tego, co zarabia agregator).
W Kalifornii spotkałem właścicielkę domu zarabiającą $40 miesięcznie, pozwalając swojej Tesli Powerwall uczestniczyć w lokalnym VPP. Jej okres zwrotu z inwestycji? Niecałe 5 lat. To więcej niż większość funduszy inwestycyjnych.
Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i sprzedawcy energii
Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej oszczędzają duże kwoty na ograniczaniu szczytów i odraczaniu infrastruktury. Zamiast budować nową podstację, zapisują 1000 klientów do VPP.
Niektórzy prowadzą nawet własne programy. Green Mountain Power wyróżnia się na tym tle. Ich program VPP dla baterii domowych pomógł uniknąć milionów kosztów transmisji.
Zdobywają również lojalność klientów. Kiedy ludzie czują się częścią rozwiązania, zostają z nami.
Są to oddolne agregaty, często prowadzone przez spółdzielnie lub gminy.
W Vermont i niektórych częściach Niemiec widziałem, jak sąsiedzi łączą aktywa, jakby to była cyfrowa zbiórka w stodole. Zyski nie są ogromne, ale wzrost odporności jest bezcenny.
Studia przypadków: Rentowne wirtualne elektrownie
Wirtualna elektrownia Tesli (Australia i Kalifornia)
Przychody ze wsparcia sieci oraz oszczędności klientów na detalicznej sprzedaży energii elektrycznej. W Australii Południowej Tesla VPP obniżyła koszty regulacji o $40M+.
Kalifornijska wersja pomaga uniknąć przerw w dostawie prądu. Model ten działa i rozwija się.
Next Kraftwerke (Niemcy)
Ponad 10 000 zdecentralizowanych jednostek - biogaz, energia słoneczna, wiatrowa, baterie. Ich platforma handluje na rynkach energii, energii pomocniczej i mocy.
To oni byli pionierami tego, jak może wyglądać "narzędzie sieciowe".
Green Mountain Power (Vermont, USA)
Ich bateria VPP nie jest krzykliwa, ale jest skuteczna.
Wykorzystując zmagazynowaną energię podczas szczytów ISO-NE, unikają wysokich opłat przesyłowych. Jest to rzadki przypadek, w którym oszczędności regulacyjne są głównym zwrotem z inwestycji.
Wnioski z nieudanych lub ograniczonych wdrożeń
Niektóre VPP upadają. Niedopasowanie przepisów zabija wiele z nich. Inne zawodzą z powodu niewystarczającej gęstości DER lub słabych prognoz.
Kiedyś konsultowałem VPP na Florydzie. Piękny interfejs. Okropna ekonomia. Dlaczego? Brak zmienności = brak arbitrażu. Lekcja wyciągnięta.
Architektura finansowa VPP: jak przepływają pieniądze
Podążaj za pieniędzmi. ISO płaci agregatorowi. Agregator zatrzymuje część. Reszta trafia do właścicieli aktywów.
Koszty obejmują oprogramowanie (silniki dyspozytorskie, narzędzia predykcyjne), opłaty sieciowe (bezpieczna komunikacja, optymalizacja opóźnień), obsługę i konserwację sprzętu oraz zgodność z przepisami.
Przejrzystość jest najważniejsza. Zawsze doradzam klientom: pokaż użytkownikom, skąd pochodzą ich dolary i dlaczego się wahają.
Co będzie napędzać rentowność VPP w przyszłości
Trzy słowa: Dane, polityka, pojazdy elektryczne.
Sztuczna inteligencja i analityka predykcyjna są coraz lepsze. Połącz to z inteligentnymi falownikami, telemetrią w czasie rzeczywistym i nasyceniem IoT - a otrzymasz elastyczny zasób z szóstym zmysłem.
Polityki takie jak FERC 2222 i Pakiet Czystej Energii UE przełamują bariery. Rynki się otwierają. Bramkarze słabną.
Pojazdy elektryczne i baterie domowe to śpiący giganci. W miarę dojrzewania platform partycypacyjnych, Twój Ford F-150 Lightning może zarabiać więcej na parkowaniu niż na jeździe.
Szczerze mówiąc, podejrzewam, że za pięć lat najbardziej dochodowe VPP będą budowane na kołach.
Wnioski
Wirtualne elektrownie to nie marzenie science fiction - to pragmatyczny, skalowalny model finansowy, który zamienia elastyczność w dolary.
Strumienie przychodów są wielowarstwowe, odporne i coraz bardziej zdemokratyzowane. Niezależnie od tego, czy jesteś właścicielem aktywów, niewielkim agregatorem, czy myślącym przyszłościowo przedsiębiorstwem użyteczności publicznej, teraz jest czas, aby wykorzystać tę okazję.
Ponieważ sieć nie potrzebuje już tylko mocy. Potrzebuje czasu, zwinności i inteligencji. VPP zapewniają wszystkie te trzy cechy - i dobrze za to płacą.
FAQ
Czy wirtualne elektrownie są opłacalne bez dotacji?
Tak, na rynkach o dużej zmienności lub na rynkach usług dodatkowych. Ale dotacje przyspieszają skalę.
Ile właściciel małego akumulatora może zarobić na VPP?
Od $10 do $50/miesiąc w zależności od rynku i rodzaju programu.
W jaki sposób przychody z VPP są dzielone między uczestników?
Zwykle jest to model oparty na podziale obrotów, choć niektóre oferują stałe miesięczne płatności.
Jaka jest różnica między VPP a mikrosieciami pod względem zwrotu z inwestycji?
Mikrosieci stawiają na odporność, a VPP na przychody. VPP często oferują szybszy zwrot z inwestycji.
Czy firmy lub społeczności mogą tworzyć własne VPP?
Oczywiście - zwłaszcza w przypadku platform "pod klucz". Wymaga to dostępu do danych, zgodności i uzasadnienia biznesowego.