Uvod
Virtualna elektrarna (VPP) ni elektrarna. Ni virtualna v smislu metaverse in ne proizvaja energije na tradicionalen način. Namesto tega orkestrira. Predstavljajte si digitalnega dirigenta, ki vodi kaotični orkester sončnih elektrarn na strehah, domače baterije, polnilnic za električna vozila, sistemov HVAC in industrijskih obremenitev. To je VPP. Vedeti, kako se z njim zasluži denar, pa ni koristno le za vlagatelje, temveč je bistvenega pomena za porabnike, agregatorje, komunalna podjetja in vse, ki stavijo na energetski prehod.
Zakaj? Ker je dobičkonosnost in ne ideologija tista, ki določa, ali se bo ta tranzicija obdržala.
200 kWh / 215 kWh baterija Komercialni baterijski sistem za shranjevanje energije
Kaj je virtualna elektrarna in zakaj je dobičkonosna?
Virtualna elektrarna usklajuje razpršene vire energije (DER) s pomočjo programske opreme, tako da tisoče majhnih, različnih sredstev spremeni v nekaj, kar je videti in se obnaša kot tradicionalna elektrarna, vendar z večjo prilagodljivostjo.
V nasprotju s centralizirano elektrarno VPP nima v lasti strojne opreme, ki jo uporablja. Najema prilagodljivost. Kupuje trenutke oddajanja in sprejemanja energije. To je glavna razlika.
Dobiček ne izvira iz same količine ustvarjenih generacij. Izvira iz pravočasnosti, inteligence in dostopa do trga. Če se lahko na signale iz omrežja odzovete hitreje, kot se lahko vrti plinska elektrarna, ste dragoceni. Če lahko shranite presežke sončne energije in jih pošljete v trenutku, ko cene narastejo, ste zlata vredni.
Odkrito povedano, včasih sem mislil, da je ključ do dobičkonosnosti obseg. Toda v preteklih letih sem opazoval, kako so vitka zagonska podjetja, ki se osredotočajo na programsko opremo, z obvladovanjem ene same stvari prehitela operaterje, ki so težki na strojni opremi: monetizacija prožnosti.
Naj vam povem zgodbo 2017, München. Obiskal sem zagonsko podjetje, ki je upravljalo 3.000 domače baterije, od katerih nobena ni bila v njihovi lasti. Z dostopom do API so zaslužili več kot večina plinskih elektrarn s proizvodnjo. To je bilo za lase privlečeno.
Tokovi prihodkov virtualne elektrarne
Energetska arbitraža
Kupujte nizko, prodajte visoko. Sliši se poenostavljeno - in tudi je - dokler ne dodate strojnega učenja, napovedne analitike in algoritemskega trgovanja. Energetska arbitraža je v bistvu časovno načrtovanje skladiščenja: polnite baterije, ko cene padejo, in jih izpraznite, ko dosežejo višek.
Recimo, da se vaša baterija ob 2. uri zjutraj napolni z $30/MWh, ob 18. uri pa izprazni z $120/MWh. To je zdrav razpon. Neto marže po upoštevanju degradacije in izgub pri krožnem prenosu se pogosto gibljejo v razponu 15-25%, vendar se lahko med nestanovitnostjo povečajo.
Spomnim se, da je med teksaško zmrzaljo leta 2021 baterija v Austinu, ki sem jo pomagal konfigurirati, v eni noči zaslužila tri mesečne prihodke. Čas je bil vse. Toda tu je neprijetna resnica: ne morete se zanašati samo na arbitražo.. Preveč je "praznik ali lakota".
Regulacija frekvence in pomožne storitve
Pomožne storitve so podporne funkcije, ki ohranjajo stabilnost omrežja, kot so regulacija frekvence, nadzor napetosti in vrtilne rezerve.
V tem primeru so VPP odlični. Pri regulaciji frekvence so pomembne milisekunde. Ko frekvenca omrežja pade pod 60 Hz, mora nekdo hitro ukrepati. VPP-ji to lahko storijo.
Teslina elektrarna Hornsdale Power Reserve v Južni Avstraliji ni samo dokazala, da baterije lahko igrajo - razbila je tudi tablo z rezultati. V prvem letu je prihranila več kot $40+ milijonov evrov stroškov regulacije omrežja in zaslužila zajeten kupček zase.
Trgi regulacije se razlikujejo glede na ISO/RTO, vendar so viri, ki se hitro odzivajo, vedno plačani bolje. VPP, ki lahko zagotovijo 4-sekundne ali boljše odzive? To so stroji za ustvarjanje prihodkov.
In še nekaj - nekoč sem se šalil z upravljavcem omrežja, da so VPP kot finančni trgovci: ničesar ne zaslužijo, le točno vedo, kdaj morajo ukrepati.
Programi odzivanja na povpraševanje
Komunalna podjetja plačujejo VPP za ne uporabiti moč. Protiintuitivno? Dobrodošli pri odzivanju na povpraševanje.
Če komunalno podjetje ve, da lahko z aktiviranjem vašega VPP zmanjša 500 MW povpraševanja v času poletne konice, vam bo za to izdatno plačalo. ISO New England, PJM, CAISO - vsi ponujajo plačila za zmogljivost za to.
Družba National Grid na primer izvaja program odzivanja na povpraševanje v komercialnih in industrijskih obratih, ki podjetjem plačuje za izklop hladilnih naprav ali zatemnitev luči. Agregatorji ta dejanja spremenijo v predvidljiva sredstva.
Pred leti sem svetoval podjetju za skladiščenje hrane v Massachusettsu. Več denarja smo zaslužili, ko smo za 30 minut izklopili zamrzovalnike, kot pa z dejanskim poslovanjem. Norost? Ne. Ekonomika pametnega omrežja.
Udeležba na trgu zmogljivosti
Trgi zmogljivosti so mehanizmi, ki plačujejo energetske vire za zagotavljanje razpoložljivosti v obdobjih največjega povpraševanja. Pomislite na to, da ste plačani za pripravljenost, ne le za dobavo.
Gre za zavezanost. Ali lahko vaša VPP naslednje poletje obljubi 10 MW v času konic? Če je odgovor pritrdilen, dobrodošli na trgih zmogljivosti.
Odredba FERC 2222 je odprla vrata za DER. Pred tem so bili trgi zmogljivosti v domeni velikih igralcev.
Razmišljajte o tem kot o mrežnem zavarovanju. Plačujejo vas za to, da ste na voljo, in ne le za dostavo. To je dolgočasen denar, vendar je dolgočasno v energetiki dobro.
Storitve omrežja za upravljavce distribucijskih omrežij ali upravljavce prenosnih omrežij
Operaterji distribucijskih sistemov (DSO) in operaterji prenosnih sistemov (TSO) potrebujejo pomoč pri nadzoru napetosti, odpravljanju prezasedenosti in drugih lokalnih težavah. Te storitve lahko ponudijo VPP, zlasti tisti z geografsko razpršenimi sredstvi.
Včasih se denar pridobi s pogodbami o fiksnih storitvah. V drugih primerih se denar steka prek dražb.
Leta 2020 sem opazoval, kako je občinska javna elektrarna na Danskem zaslužila prihodke za podporo omrežju samo s preusmerjanjem obremenitev HVAC po soseskah. To je bila energetska različica izravnave obremenitve v omrežjih IT.
Poslovni modeli in zainteresirane strani: Kdo in kako zasluži denar
Agregatorji
Oni so gospodarji lutk. Agregatorji zaslužijo s provizijami za delovanje, plačili za odziv na povpraševanje in licenciranjem programske opreme. Platforme, kot sta AutoGrid in Next Kraftwerke, so pokazale, da je tekočnost trga + strojno učenje = pravi dolarji.
Odkrito povedano, nekateri agregatorji so le še posrečeni posredniki. Najboljši pa zagotavljajo preglednost in skupne koristi.
Lastniki sredstev (uporabniki, uporabniki C&I, vlagatelji v baterije)
Imate na strehi sončno energijo? Baterijo v garaži? Ste surovina za VPP.
Lastniki sredstev običajno prejmejo fiksna plačila (določeno mesečno pristojbino) ali delitev prihodkov (delež od vsega, kar zasluži agregator).
V Kaliforniji sem spoznal lastnico stanovanja, ki je zaslužila $40 na mesec, ker je dovolila, da je njen Tesla Powerwall sodeloval v lokalnem VPP. Njeno obdobje donosnosti naložbe? Nekaj manj kot 5 let. To presega večino vzajemnih skladov.
Trgovci na drobno s komunalnimi storitvami in energijo
Komunalna podjetja veliko prihranijo pri zmanjševanju porabe v konicah in odlaganju z infrastrukturo. Namesto da bi zgradili novo razdelilno postajo, vključijo 1 000 odjemalcev v VPP.
Nekateri celo vodijo lastne programe. Med njimi izstopa Green Mountain Power. Njihov program VPP z domačimi baterijami je pomagal preprečiti več milijonov stroškov prenosa.
Prav tako pridobijo zvestobo strank. Če se ljudje počutijo kot del rešitve, ostanejo z nami.
Gre za množična združenja, ki jih pogosto vodijo zadruge ali občine.
V Vermontu in nekaterih delih Nemčije sem videl sosede, ki so združevali premoženje, kot da bi šlo za digitalno dvigovanje hlevov. Dobiček ni velik, vendar je odpornost neprecenljiva.
Študije primerov: Dobičkonosne virtualne elektrarne
Virtualna elektrarna Tesla (Avstralija in Kalifornija)
Prihodki od podpore omrežju, poleg tega pa odjemalci prihranijo pri maloprodaji električne energije. V Južni Avstraliji je VPP Tesla zmanjšala stroške regulacije za $40M+.
Kalifornijska različica pomaga preprečevati izpade električne energije. Model deluje - in se širi.
Naslednji Kraftwerke (Nemčija)
Več kot 10.000 decentraliziranih enot - bioplin, sonce, veter, baterije. Njihova platforma trguje na trgih energije, pomožnih virov in zmogljivosti.
Bili so prvi, ki so pokazali, kako je lahko videti "omrežna uporabnost".
Green Mountain Power (Vermont, ZDA)
Njihova baterija VPP, ki je nameščena pri uporabniku, ni bleščeča, vendar je učinkovita.
Z uporabo shranjene energije med konicami ISO-NE se izognejo visokim stroškom prenosa. To je redek primer, ko je glavni donos na naložbe regulativni prihranek.
Lekcije iz neuspešnih ali omejenih uvedb
Nekateri VPP-ji so neuspešni. Številni so uničeni zaradi neusklajenosti predpisov. Druge propadejo zaradi nezadostne gostote DER ali slabih napovedi.
Nekoč sem svetoval pri projektu VPP na Floridi. Čudovit vmesnik. Strašna ekonomija. Zakaj? Ni nestanovitnosti = ni arbitraže. Naučili smo se.
Finančna arhitektura VPP: kako teče denar
Sledite denarju. ISO plača agregatorju. Agregator obdrži delež. Preostanek dobijo lastniki premoženja.
Stroški vključujejo programsko opremo (dispečerski sistemi, orodja za napovedovanje), omrežne pristojbine (varna komunikacija, optimizacija zakasnitev), vzdrževanje in obratovanje strojne opreme ter skladnost s predpisi.
Preglednost je vse. Strankam vedno svetujem: pokažite uporabnikom, od kod prihajajo njihovi dolarji in zakaj nihajo.
Kaj bo v prihodnje vplivalo na dobičkonosnost VPP
Tri besede: Podatki, politika, električna vozila.
Umetna inteligenca in napovedna analitika postajata strašno dobri. Če to združite s pametnimi pretvorniki, telemetrijo v realnem času in zasičenostjo z internetom stvari, dobite prilagodljivo sredstvo s šestim čutom.
Politike, kot sta FERC 2222 in sveženj EU o čisti energiji, odpravljajo ovire. Trgi se odpirajo. Vratarji so vse šibkejši.
Električna vozila in domače baterije so speči velikani. Ko bodo platforme za sodelovanje postale zrelejše, bi lahko vaš Ford F-150 Lightning zaslužil več s parkiranjem kot z vožnjo.
Odkrito rečeno, sumim, da bodo čez pet let najbolj donosna VPP zgrajena na kolesih.
Zaključek
Virtualne elektrarne niso sanje iz znanstvene fantastike - so pragmatičen, skalabilen finančni model, ki fleksibilnost spreminja v dolarje.
Viri prihodkov so večplastni, prožni in vse bolj demokratizirani. Ne glede na to, ali ste lastnik premoženja, neuspešni agregator ali napredno misleče komunalno podjetje, zdaj je čas, da izkoristite to priložnost.
Omrežje namreč ne potrebuje več samo energije. Potrebuje tudi čas, agilnost in inteligenco. VPP zagotavljajo vse to - in so za to dobro plačani.
POGOSTA VPRAŠANJA
Ali so virtualne elektrarne donosne brez subvencij?
Da, na trgih z visoko volatilnostjo ali pomožnih storitev. Toda subvencije pospešujejo obseg.
Koliko lahko lastnik majhne baterije zasluži s programom VPP?
Od $10-$50/mesec, odvisno od trga in vrste programa.
Kako se prihodki VPP razdelijo med udeležence?
Običajno gre za model, ki temelji na uspešnosti, čeprav nekateri ponujajo fiksna mesečna plačila.
Kakšna je razlika med VPP in mikroomrežjem z vidika donosnosti naložbe?
Mikroomrežja dajejo prednost odpornosti, VPP pa prihodkom. VPP pogosto ponujajo hitrejši povratek.
Ali lahko podjetja ali skupnosti vzpostavijo lasten VPP?
Vsekakor - še posebej s platformami na ključ. Potreben je dostop do podatkov, skladnost in poslovni primer.