Введение

"Виртуальные электростанции представляют собой "Интернет энергии", - сказал старший аналитик Питер Асмус из Pike Research. "Эти системы используют существующие сети для обеспечения спроса и предложения электричества для конкретного потребителя. VPP максимизируют ценность как для конечного пользователя, так и для распределительной утилиты, используя сложный набор программных систем. Они динамичны, обеспечивают ценность в режиме реального времени и могут быстро реагировать на изменение условий загрузки клиентов. "Виртуальная электростанция (ВЭС) - это система, которая объединяет несколько, возможно, неоднородных источников энергии для обеспечения сетевой энергией. Обычно ВЭС продает свою продукцию электросети. ВЭП позволяют энергетическим ресурсам, которые по отдельности слишком малы, чтобы быть интересны для коммунальной компании, объединять и продавать свою энергию.

Распределенные энергетические ресурсы

ВЭП обычно объединяют большое количество распределенных энергетических ресурсов (РЭР). Ресурсы могут быть диспетчерскими или недиспетчерскими, контролируемыми или гибкими (CL или FL). Ресурсы могут включать в себя микро-КХП, газовые двигатели, малые ветровые электростанции, фотоэлектрические установки, работа речных гидроэлектростанций, малые гидроэлектростанции, биомассовые генераторы, резервные генераторы и системы хранения энергии, такие как домашние или автомобильные батареи (ESS), а также устройства, потребление которых регулируется (например, водонагреватели и приборы). Число и неоднородность означают, что выходной результат системы не зависит от какого-либо одного ресурса, предлагая потенциал для стабильного выхода, даже если выходной результат любого отдельного ресурса не предсказуем. Технология "транспортное средство в сеть" позволяет электромобилям, подключенным к сети, участвовать в VPP. Затем VPP контролирует скорость, с которой каждое транспортное средство заряжается/разряжается (принимает/отдает энергию). Система VPP может замедлить или изменить скорость зарядки автомобилей. И наоборот, когда в сети есть избыток энергии, транспортные средства могут свободно заряжаться. Тот же принцип применим и к другим системам, таким как тепловые насосы или кондиционеры, которые могут снизить потребление энергии для уменьшения спроса. ВЭС, основанные на хранении, могут наращивать мощность более высокими темпами, чем теплогенераторы (например, электростанции на ископаемом топливе), что особенно ценно в сетях, которые испытывают кривую утки и должны удовлетворять высоким требованиям к наращиванию мощности утром и вечером.

Операция

Подача энергии контролируется системой управления. Распределенный характер VPP требует от программного обеспечения надлежащего и безопасного реагирования на запросы электроэнергии, счета за коммунальные услуги, платежи владельцам ресурсов и т. д.

Услуги

Обычно VPP обеспечивает питание (только) по запросу коммунальной компании.

Пик бритья

При наличии соответствующих ресурсов ВЭС может быстро поставлять дополнительную энергию, что позволяет ей помогать коммунальным предприятиям управлять пиковыми нагрузками, которые в противном случае потребовали бы покупки дорогостоящей энергии у более низкой установки (обычно работающей на газовой турбине с простым или комбинированным циклом).

Следование за нагрузкой

При наличии достаточного масштаба, ВПП может работать как генератор, следующий за нагрузкой, динамически обеспечивая выход в зависимости от изменения спроса в течение цикла день/ночь.

Помощные услуги

Виртуальные электростанции могут предоставлять вспомогательные услуги, которые помогают поддерживать стабильность сети, такие как регулирование частоты и обеспечение операционного резерва. Эти услуги в основном используются для поддержания мгновенного баланса спроса и предложения электроэнергии. Эти службы должны реагировать на сигналы увеличения или уменьшения нагрузки от порядка секунд до минут.

Торговля энергией

ВЭП генерирует доход, который распределяется между ресурсами, поставляющими энергию, поощряя владельцев ресурсов присоединиться к предприятию. Энергетические рынки - это оптовые рынки товаров, которые занимаются конкретно электрической энергией.

Рынки

Ожидается, что мировой рынок виртуальных электростанций (ВЭС) вырастет с 1333 миллионов долларов США в 2024 году до 4885 миллионов долларов США к 2030 году с совокупным годовым темпом роста (СГР) в 24,2% в течение прогнозируемого периода. Европа является крупнейшим рынком с долей более 50%, за ним следуют Азиатско-Тихоокеанский регион и Северная Америка с долями около 25% и 20% соответственно.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах виртуальные электростанции занимаются поставкой и помогают управлять спросом, а также обеспечивают надежность функций сети посредством отклика на спрос (DR) и других подходов к сдвигу нагрузки в режиме реального времени. В 2023 году Министерство энергетики оценило мощность ВЭС примерно в 30 - 60 гВт, что составляет около 4% - 8% пикового спроса на электроэнергию. В Калифорнии есть два рынка электроэнергии: частный розничный и оптовый. Начиная с 2022 года PG&E платит поставщикам VPP $2/kWh во время пикового спроса. По состоянию на август/сентябрь 2022 года, SunRun VPP часто поставляла 80 МВт в пиковые часы, а Tesla VPP поставляла 68 МВт. Green Mountain Power из Вермонта работает с Tesla, чтобы предложить Powerwall клиентам, участвующим в проекте, по сниженной цене. ВПП обычно называют агрегаторами. Один из ВПП работал на острове Эйгг на шотландских Внутренних Гебридах. Next Kraftwerke из Кельна, Германия, управляет VPP в семи европейских странах, предоставляя ресурсы пиковой нагрузки, торговлю электроэнергией и услуги по балансированию сети. Компания собирает энергию из биогаза, солнечной и ветровой энергии, а также крупномасштабных потребителей электроэнергии. Оператор распределительной сети, UK Power Networks, и Powervault, производитель батарей и агрегатор электроэнергии, создали первый VPP в Лондоне в 2018 году, установив парк батарейных систем в более чем 40 домах в лондонском районе Барнет, предлагая мощность 0,32 МВтч. Эта схема была расширена в рамках второго контракта в Сент-Хелие, Лондон в 2020 году. В сентябре 2019 года компания SMS plc вошла в сектор VPP в Соединенном Королевстве после приобретения ирландского энергетического стартапа Solo Energy. В октябре 2020 года Tesla запустила свой Tesla Energy Plan в Великобритании в партнерстве с Octopus Energy, позволяя домохозяйствам присоединиться к его VPP. Дома участников работают на возобновляемой энергии, либо от солнечных панелей, либо от Octopus Energy.

Австралия

В августе 2020 года Tesla начала устанавливать солнечную систему на крыше мощностью 5 кВт и аккумуляторную батарею Powerwall мощностью 13,5 кВт в каждом помещении Housing SA, без каких-либо затрат для арендатора. Как крупнейшая виртуальная электростанция Южной Австралии, батарейные и солнечные системы управлялись централизованно, обеспечивая 20 МВт генерирующей мощности и 54 МВтч энергохранилища. В августе 2016 года AGL Energy объявила о создании виртуальной электростанции мощностью 5 МВт для Аделаиды, Австралия. Компания планировала поставлять батареи и фотоэлектрические системы от Sunverge Energy, Сан-Франциско, 1000 домохозяйств и предприятий. Системы стоили потребителям 3500 австралийских долларов и, как ожидалось, окупили расходы за 7 лет при нынешних тарифах на распределительную сеть. Схема стоит 20 миллионов австралийских долларов и считается самой крупной в мире.