Сегодняшний мир становится все более и более виртуальным. Появилась возможность проводить виртуальные встречи с виртуальными друзьями, используя системы виртуальной реальности, размещенные на виртуальных серверах. А в электроэнергетической сфере все чаще можно услышать термин виртуальная электростанция, или VPP (ВЭС).
Впервые этот термин появился в 1990-х годах. Но за последние 10 лет ВЭС действительно стали популярными не только как концепция, но и как «нечто реальное, которое используется и коммерциализируется все большим количеством энергетических компаний».
Что такое «виртуальная электростанция»?
По мнению немецкой компании Next Kraftwerke, которая одной из первых занялась проектированием современных ВЭС, это «сеть децентрализованных энергоблоков средней мощности, таких как ветряные электростанции, солнечные парки и теплоэлектроцентрали, а также гибкие потребители энергии и системы хранения».
На практике ВЭС может состоять из нескольких единиц одного типа активов, таких как батарея или устройство в программе реагирования на спрос, или из нескольких разнородных активов.
«Эти агрегаты «управляются через центральную диспетчерскую виртуальной электростанции, но остаются независимыми в эксплуатации и владении», - добавляет Next Kraftwerke.
Другими словами, ВЭС для традиционной электростанции - это как несколько подключенных к Интернету стационарных компьютеров для мэйнфрейма. Они могут выполнять сложные вычислительные задачи, используя уже существующую распределенную ИТ-инфраструктуру.
Ключевой особенностью ВЭС является возможность агрегировать гибкую мощность для удовлетворения пиковых нагрузок. В этом отношении они могут имитировать или заменить станции, работающие на природном газе, и помочь устранить проблемы распределительных сетей без капитальных затрат.
В чем разница между виртуальной электростанцией и микросетью?
Микросети (и мини-сети) также часто включают сочетание распределенных возобновляемых источников энергии, хранилищ, гибкого спроса и электростанций, работающих на ископаемом топливе. Но есть и важные отличия:
- ВЭС интегрированы в сеть. Микросети часто являются автономными, а в сетевом режиме они спроектированы таким образом, что могут работать автономно, если сеть выйдет из строя.
- ВЭС могут быть собраны с использованием ресурсов, подключенных к любой части сети, тогда как микросети обычно ограничены определенным местоположением, например островом или районом.
- В этих двух концепциях используются разные системы управления и эксплуатации. ВЭС управляются с помощью программного обеспечения агрегирования, предлагающего функции, имитирующие возможности традиционной диспетчерской электростанции. Микросети полагаются на дополнительные аппаратные инверторы и переключатели для изолирования, потока мощности на месте и управления качеством электроэнергии.
- ВЭС ориентированы на оптовые рынки, специальное регулирование им не требуется. Микросети же больше ориентированы на конечного пользователя.
В чем разница между виртуальной электростанцией и реакцией на спрос?
Это немного сложнее, и связано с семантикой энергетической отрасли. Термин «реакция спроса» появился несколько десятилетий назад в программах, в которых коммерческие здания должны были вручную отключать нагрузки при авариях в энергосистеме. Хотя за последнее десятилетие отрасль стала сложнее, ручные программы все еще используются.
Еще одно семантическое различие заключается в том, на какой стороне кривой спроса и предложения оно находится. Согласно документу, цитируемому Институтом экономики энергетики Японии, реакция спроса - это инициатива со стороны спроса; ВЭС - это инициатива со стороны предложения.
Но на практике это не представляет собой особого различия. ВЭС, подобные той, что эксплуатируется Enel X на Тайване , в основном основаны на реакции спроса, при этом нагрузка составляют большую часть мощности.
По этой причине в настоящее время, вероятно, проще думать об активах реагирования на спрос как об одном из типов гибких единиц, которые могут быть включены в ВЭС.
Как виртуальные электростанции зарабатывают деньги?
Традиционные тепловые электростанции обеспечивают мощность, когда это необходимо, а также предоставляют ряд вспомогательных услуг по стабилизации сети: от стабилизации напряжения до частотной характеристики. ВЭС потенциально могут зарабатывать на этих видах операций.
Например, на фронте пропускной способности ВЭС уже развернуты, чтобы обойти необходимость в усилении сети. В Австралии коммунальное предприятие Evoenergy смогло сэкономить около 2 миллионов австралийских долларов (1,6 миллиона долларов США), используя ВЭС, и отказалось от модернизации подстанций.
А в Орегоне Portland General Electric собирает 4-мегаваттную ВЭС в качестве источника распределенной гибкости на 200 МВт. Домохозяйства, принимающие участие в этом эксперименте, получают скидку на батареи или им выплачивают 20-40 долларов в месяц за использование существующих батарей.
Наконец, ВЭС становятся товаром, и AutoGrid из Редвуда, штат Калифорния, предлагает свои системы управления для покупки через торговую площадку Amazon Web Services.
Нужно ли модное программное обеспечение для создания виртуальной электростанции?
Да. Технологии - один из ключевых ингредиентов в разработке ВЭС, и первыми, как правило, были компании, которые создавали программные платформы для мониторинга и управления активами на территории клиента, такими как батареи.
Только в Германии к 2016 году над концепциями ВЭС работали как минимум полдюжины компаний, занимающихся хранением энергии.
Какие компании создают виртуальные электростанции?
Большинство первых ВЭС были приобретены более крупными группами, в результате чего концепция виртуальной электростанции стала широко распространенной. Например:
- Компания Ormat Technologies , занимающаяся геотермальной и возобновляемой энергией, приобрела Viridity Energy в начале 2017 года.
- В том же году Greensmith Energy была приобретена финским энергетическим гигантом Wärtsilä.
- Итальянская Enel купила Demand Energy, EnerNOC и eMotorWerks, чтобы заложить основы предложения ВЭС.
- Engie приобрела контрольные пакеты акций Kiwi Power of the UK в 2018 году и Tiko of Switzerland в 2019 году.
- В 2019 году Shell купила Sonnen, немецкого производителя бытовых аккумуляторов, который разрабатывает ВЭС в Австралии, Германии и США.
- В августе этого года Hanwha Q Cells приобрела поставщика технологий ВЭС из Сан-Франциско, компании Geli.
- В октябре Generac Power Systems приобрела Enbala Power Networks.
- Также в октябре компания Fluence, лидер по хранению энергии в сети, приобрела компанию AMS.
- Крупнейшая испанская нефтегазовая компания Repsol в прошлом году инвестировала в Ampere.
Также помимо этих приобретений:
- Green Mountain Power of Vermont работает с разработчиком программного обеспечения Virtual Peaker, чтобы направить батареи Tesla Powerwall в сеть Новой Англии.
- Германия. Kraftwerke выставляет на торги аккумуляторы для электромобилей в Голландии, а Tibber - в Германии.
- Жилой солнечный гигант Sunrun установил ВЭС на базе солнечных накопителей в США от Массачусетса до Калифорнии и Гавайев.
- В 2018 году Tesla объявила о создании крупнейшей в мире ВЭС, заключив сделку по установке 50 000 солнечных систем и накопителей в Южной Австралии, а также участвует во множестве других подобных проектов по всему миру.
- Британская компания в области интеллектуального хранения данных Moixa управляет 22 000 систем хранения в Японии, а также проводит развертывания ВЭС в других местах.
- Centrica установила ВЭС в Корнуолле, западная Англия, совместно с Sonnen, бельгийской фирмой по разработке программного обеспечения N-Side, Western Power Distribution и National Grid.
- GreenCom Networks, поддерживаемая Centrica, собирает в Германии «энергетические сообщества» с помощью программного обеспечения, которое может предоставлять услуги ВЭС.
- General Electric исследовала создание ВЭС с использованием технологии блокчейн и продает цифровые системы для разработки ВЭС наряду с традиционными электростанциями.
Это не полный список, но он отражает жизнеспособность пространства ВЭС. Ожидается большее количество приобретений и консолидации, поскольку энергетические гиганты пытаются собрать элементы, которые могут удовлетворить будущие потребности сетей.