Введение
Виртуальная электростанция (ВЭС) - это не завод. Она не виртуальна в смысле метавселенной и не производит энергию традиционным способом. Вместо этого она оркеструет. Представьте себе цифрового дирижера, управляющего хаотичным оркестром солнечных батарей на крышах, домашние аккумуляторыЗарядные устройства для электромобилей, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, промышленные нагрузки. Это и есть VPP. И знать, как она зарабатывает деньги, полезно не только для инвесторов - это важно для просумеров, агрегаторов, коммунальных служб и всех, кто делает ставки на энергетический переход.
Почему? Потому что прибыльность, а не идеология, определяет, будет ли этот переход устойчивым.
Аккумуляторная батарея 200 кВтч / 215 кВтч Коммерческая аккумуляторная система хранения энергии
Что такое виртуальная электростанция и что делает ее прибыльной?
Виртуальная электростанция координирует распределенные энергоресурсы (DER) с помощью программного обеспечения, превращая тысячи крошечных, разрозненных активов в нечто, что выглядит и ведет себя как традиционная электростанция, но с большей гибкостью.
В отличие от централизованной электростанции, VPP не владеет оборудованием, которое она использует. Она арендует гибкость. Она покупает моменты передачи энергии. В этом и заключается основное отличие.
Прибыль не зависит от объема генерации. Она зависит от времени, интеллекта и доступа к рынку. Если вы можете реагировать на сигналы энергосистемы быстрее, чем газовая электростанция успевает раскрутиться, вы ценны. Если вы можете хранить избыток солнечной энергии и отправлять ее в момент скачка цен, вы - золото.
Честно говоря, раньше я считал, что масштаб - это ключ к прибыльности. Но на протяжении многих лет я наблюдал, как проворные стартапы, ориентированные на программное обеспечение, опережают операторов с большим количеством аппаратного обеспечения за счет освоения одной вещи: гибкая монетизация.
Позвольте рассказать вам одну историю - 2017 год, Мюнхен. Я был в гостях у стартапа, который управлял 3 000 домашние аккумуляторыни одна из которых им не принадлежала. Они зарабатывали на доступе к API больше, чем большинство газовых заводов зарабатывают на генерации. Это было просто умопомрачительно.
Потоки доходов виртуальной электростанции
Энергетический арбитраж
Покупайте по низкой цене, продавайте по высокой. Звучит просто - и так оно и есть, пока вы не добавите сюда машинное обучение, предиктивную аналитику и алгоритмическую торговлю. Энергетический арбитраж - это, по сути, тайминг: заряжайте батареи, когда цены падают, и разряжайте, когда они достигают пика.
Скажем, ваша батарея заряжается на $30/MWh в 2 часа ночи и разряжается на $120/MWh в 6 часов вечера. Это здоровый разброс. Чистая маржа, после учета деградации и потерь на пути туда и обратно, часто находится в диапазоне 15-25%, но может резко увеличиваться во время волатильности.
Помню, во время техасских заморозков в 2021 году батарея, которую я помогал специфицировать в Остине, за одну ночь принесла доход за три месяца. Время - это все. Но вот неудобная правда: Нельзя полагаться только на арбитраж. Это слишком пиршество или голод.
Регулирование частоты и дополнительные услуги
Вспомогательные услуги - это вспомогательные функции, поддерживающие стабильность энергосистемы, такие как регулирование частоты, контроль напряжения и резервы вращения.
Именно в этом случае VPP проявляют себя с лучшей стороны. При регулировании частоты важны миллисекунды. Когда частота сети падает ниже 60 Гц, кто-то должен действовать быстро. VPP могут.
Энергетический резерв Хорнсдейл компании Tesla в Южной Австралии не просто доказал, что батареи могут играть - они разбили табло. В первый год работы он сэкономил $40+ миллионов на расходах по регулированию сети и заработал для себя кругленькую сумму.
Рынки регулирования различаются в зависимости от ISO/RTO, но ресурсы с быстрым реагированием неизменно оплачиваются выше. VPP, которые могут гарантировать 4-секундное реагирование или лучше? Это машины для получения дохода.
И еще один момент - однажды я пошутил с одним из операторов электросетей, что VPP похожи на финансовых трейдеров: они ничего не зарабатывают, они просто точно знают, когда нужно действовать.
Программы реагирования на спрос
Коммунальные службы платят VPP за не использовать власть. Контринтуитивно? Добро пожаловать в ответ на спрос.
Если коммунальное предприятие знает, что может сократить 500 МВт спроса во время летнего пика, активировав вашу VPP, оно заплатит за это очень хорошо. ISO New England, PJM, CAISO - все они предлагают оплату мощности за это.
Например, компания National Grid реализует программу реагирования на спрос в коммерческом и промышленном секторе, в рамках которой предприятиям выплачивается вознаграждение за отключение чиллеров или снижение яркости освещения. Агрегаторы превращают эти действия в предсказуемые активы.
Много лет назад я консультировал компанию по хранению продуктов в Массачусетсе. Мы заработали больше денег на отключении морозильных камер на 30 минут, чем на реальных операциях. Безумие? Нет. Разумная экономика.
Участие в рынке мощности
Рынки мощности - это механизмы, которые платят энергетическим ресурсам за гарантию доступности в периоды пикового спроса. Считайте, что вам платят за готовность, а не просто за доставку.
Речь идет об обязательствах. Может ли ваша VPP пообещать 10 МВт следующим летом в часы пик? Если да, добро пожаловать на рынки мощности.
Приказ 2222 FERC открыл двери для DER в игру. До этого рынки мощности были прерогативой крупных игроков.
Думайте об этом как о страховании сетки. Вам платят за доступность, а не просто за доставку. Это скучные деньги - но скука хороша в энергетике.
Сетевые услуги для DSO или TSO
Операторам распределительных систем (DSO) и операторам передающих систем (TSO) требуется помощь в регулировании напряжения, устранении перегрузок и решении других локальных задач. VPP, особенно те, которые имеют географически распределенные активы, могут предложить эти услуги.
Иногда деньги поступают по фиксированным контрактам на обслуживание. В других случаях они поступают через аукционы.
Еще в 2020 году я наблюдал, как муниципальная VPP в Дании получала доход от поддержки энергосистемы, просто перенаправляя нагрузки HVAC по районам. Это была энергетическая версия балансировки нагрузки в ИТ-сетях.
Бизнес-модели и заинтересованные стороны: Кто и как зарабатывает деньги
Агрегаторы
Они - кукловоды. Агрегаторы зарабатывают за счет платы за производительность, выплат за реагирование на спрос и лицензирования программного обеспечения. Такие платформы, как AutoGrid и Next Kraftwerke, показали, что свободное владение рынком + машинное обучение = реальные доллары.
Откровенно говоря, некоторые агрегаторы - это прославленные посредники. Однако лучшие из них обеспечивают прозрачность и общую выгоду.
Владельцы активов (Prosumers, C&I Users, Battery Investors)
У вас есть солнечная батарея на крыше? Аккумулятор в гараже? Вы - сырье для VPP.
Владельцы активов обычно получают либо фиксированные выплаты (установленную ежемесячную плату), либо разделение доходов (долю от всего, что зарабатывает агрегатор).
В Калифорнии я познакомился с домовладелицей, которая зарабатывала $40 в месяц, предоставив свой Tesla Powerwall для участия в местной программе VPP. Период окупаемости инвестиций? Чуть меньше 5 лет. Это больше, чем у большинства взаимных фондов.
Коммунальные и энергосбытовые компании
Коммунальные службы экономят на сокращении пиковых нагрузок и отсрочке строительства инфраструктуры. Вместо того чтобы строить новую подстанцию, они зачисляют 1000 потребителей в VPP.
Некоторые даже проводят собственные программы. Среди них выделяется Green Mountain Power. Их программа VPP для домашних аккумуляторов помогла избежать многомиллионных затрат на передачу электроэнергии.
Они также завоевывают лояльность клиентов. Когда люди чувствуют себя частью решения, они остаются с нами.
Это низовые объединения, часто управляемые кооперативами или муниципалитетами.
В Вермонте и некоторых районах Германии я видел, как соседи объединяют активы, как будто это цифровое выращивание амбаров. Прибыль невелика, но повышение устойчивости бесценно.
Тематические исследования: Прибыльные виртуальные электростанции
Виртуальная электростанция Tesla (Австралия и Калифорния)
Доход от поддержки сети, плюс экономия на розничной продаже электроэнергии. В Южной Австралии ПЭС Tesla сократила расходы на регулирование на $40M+.
Калифорнийская версия помогает избежать отключения электричества. Модель работает и расширяется.
Next Kraftwerke (Германия)
Более 10 000 децентрализованных установок - биогаз, солнце, ветер, батареи. Их платформа торгует на рынках энергии, вспомогательных ресурсов и мощности.
Они впервые показали, как может выглядеть "сетевая утилита".
Green Mountain Power (Вермонт, США)
Их аккумуляторная электростанция, расположенная на территории заказчика, не бросается в глаза, но она эффективна.
Используя накопленную энергию во время пиков ISO-NE, они избегают высоких тарифов на передачу электроэнергии. Это редкий случай, когда экономия на регулировании является основным показателем рентабельности инвестиций.
Уроки неудачных или ограниченных развертываний
Некоторые ПРБ терпят неудачу. Многих губит несоответствие нормативным требованиям. Другие терпят неудачу из-за недостаточной плотности МЭР или плохого прогнозирования.
Однажды я консультировал VPP во Флориде. Красивый интерфейс. Ужасная экономика. Почему? Нет волатильности = нет арбитража. Урок усвоен.
Финансовая архитектура ПРБ: как движутся деньги
Следуйте за деньгами. ISO платит агрегатору. Агрегатор оставляет себе долю. Остальное достается владельцам активов.
Затраты включают в себя программное обеспечение (системы диспетчеризации, инструменты прогнозирования), сетевые платежи (защищенная связь, оптимизация задержек), эксплуатацию оборудования и соблюдение нормативных требований.
Прозрачность - это все. Я всегда советую клиентам: показывайте пользователям, откуда берутся их доллары и почему они колеблются.
Что будет определять прибыльность VPP в дальнейшем
Три слова: Данные, Политика, Электромобили.
ИИ и предиктивная аналитика становятся все более совершенными. Соедините их с умными инверторами, телеметрией в реальном времени и насыщенностью IoT - и вы получите гибкий актив с шестым чувством.
Такие меры, как FERC 2222 и пакет законов ЕС о чистой энергии, разрушают барьеры. Рынки открываются. Привратники слабеют.
Электромобили и домашние аккумуляторы - это спящие гиганты. По мере развития платформ участия ваш Ford F-150 Lightning может зарабатывать на парковке больше, чем на вождении.
Честно говоря, я подозреваю, что через пять лет самые прибыльные VPP будут построены на колесах.
Заключение
Виртуальные электростанции - это не мечта из научной фантастики, а прагматичная, масштабируемая финансовая модель, которая превращает гибкость в доллары.
Потоки доходов многослойны, устойчивы и все более демократичны. Кто бы вы ни были - владелец активов, отважный агрегатор или дальновидная коммунальная компания, - сейчас самое время воспользоваться этой возможностью.
Потому что сети больше не нужна просто энергия. Ей нужны своевременность, оперативность и интеллект. VPP обеспечивают все эти три качества - и получают за это достойную оплату.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Выгодны ли виртуальные электростанции без субсидий?
Да, на рынках с высокой волатильностью или вспомогательных услуг. Но субсидии ускоряют масштабирование.
Сколько может заработать владелец небольшой батареи на VPP?
От $10 до $50 в месяц в зависимости от рынка и типа программы.
Как распределяются доходы от ПРП между участниками?
Обычно это модель, основанная на распределении оборота, хотя некоторые предлагают фиксированные ежемесячные платежи.
В чем разница между VPP и микрогридом с точки зрения окупаемости инвестиций?
Микросети ставят во главу угла устойчивость к внешним воздействиям, ПЭС - доход. Часто ПЭС предлагают более быструю окупаемость.
Могут ли предприятия или сообщества создать свою собственную ПРБ?
Безусловно, особенно при использовании готовых платформ. Для этого необходимы доступ к данным, соответствие нормативным требованиям и бизнес-обоснование.