محطات الطاقة الافتراضية مفتاح واحد للتحكم في تكاليف الطاقة في المؤسسة

الطاقة الشمسية هي مورد طاقة مُثبت ومُوزَّع يساعد الشركات على خفض تكاليف الطاقة. ومع ذلك ، فقد ثبت أنها قمة جبل الجليد للقوة التي يمكن أن تمارسها الشركات لانتزاع السيطرة على إدارة الطاقة وتكاليفها. ما وراء الطاقة الشمسية هو عدد كبير من مصادر الطاقة الموزعة والأجهزة المتصلة التي تنشئ محطات طاقة افتراضية ، أو VPPs. ويجب على الشركات أن تتصرف أو تتخلف عن الركب.

إذن ، ما هي بالضبط VPPs ، وما مدى سرعة نموها؟

تصف AWS VPPs على أنها: “تجميع متصل لموارد الطاقة النظيفة الموزعة (DER) – معدات بناء فعالة من الطاقة الشمسية والتخزين والتفاعل على الشبكة وشحن المركبات الكهربائية وأدوات التحكم والمزيد – عن بُعد ويتم التحكم فيها تلقائيًا لتوفير طاقة ميسورة التكلفة وموثوقية وإزالة الكربون والشبكة خدمات. تعد VPPs على نطاق واسع (كبيرة) ومن فئة المرافق (موثوقة ويمكن التحكم فيها) وبالتالي فهي محطة طاقة فعلية متصلة فعليًا من مواقع متعددة “.

تتوقع Fortune Business Insights أن ينمو سوق VPP العالمي إلى 6.47 مليار دولار بحلول عام 2028 ، ارتفاعًا من مستواه في 2021 البالغ 0.8 مليار دولار.

يتم تعزيز هذا النمو المتوقع لـ VPP من خلال نمو موارد الطاقة الموزعة المتصلة – على سبيل المثال ، الأجهزة الكهربائية التي يمكنك مراقبتها و / أو التحكم فيها من خلال تطبيق على هاتفك. معظم الناس معتادون على منظمات الحرارة الذكية. تنضم إليها سخانات المياه وشواحن السيارات الكهربائية والمركبات الكهربائية وأنظمة البطارية الاحتياطية.

لتحقيق صافي انبعاثات صفرية في الولايات المتحدة ، يجب علينا استبدال ما يقرب من مليار جهاز بإصدارات كهربائية فعالة يمكنها المشاركة في مرونة الطلب ؛ هذا يمثل ما يقرب من 2 تريليون دولار في الاستثمار. ويتم استبدالها بشكل عام ، لأنها تبلى في دورة الاستبدال من خمس إلى 15 عامًا.

بالإضافة إلى ذلك ، سيتم دعم VPPs من قبل مكتب برامج القروض في الولايات المتحدة ، حيث ستكون هناك حاجة لنشر DER على نطاق واسع لتلبية هدف الإدارة المتمثل في تحقيق كهرباء نظيفة بنسبة 100 ٪ بحلول عام 2035.

DER عند نقطة التحول 5٪

في غضون عامين (بحلول عام 2025) ، من المتوقع استثمار 110 مليار دولار في موارد الطاقة الموزعة (DERs) – 5 مليارات دولار شهريًا ، وتسارع إلى أكثر من 20 مليار دولار شهريًا بحلول نهاية العقد. الدافع وراء هذا الطلب هو حقيقة أن DERs يمكن أن توفر دعمًا مهمًا للشبكة بسعر أقل من الشبكة وأن تكون مربحة لأصحاب المنازل الذين يختارون المشاركة في مرونة الطلب.

يمكن للمشاركين في برنامج VPP جني فوائد زيادة القدرة على تحمل التكاليف والأداء للطاقة النظيفة والموزعة ، بل وقد يحصلون على تعويض عن الخدمات المقدمة. يتم توفير الدخل لأصحاب DER لتحقيق قدر أكبر من المرونة للجميع أثناء أحداث الشبكة السلبية.

في الواقع ، في كاليفورنيا في صيف عام 2022 ، تمت دعوة 25000 من عملاء PG&E و Tesla الذين لديهم جدران كهربائية لإطلاق برنامج تجريبي جديد لإنشاء محطة طاقة افتراضية للمساعدة في دعم موثوقية الشبكة الكهربائية وتوفير أموال العملاء. تنشئ أنظمة بطاريات Powerwall المنزلية محطة طاقة افتراضية لتفريغ الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة.

هذه المبادرة جزء من برنامج خفض الحمل الطارئ (ELRP) لشركة PG & E. بحلول سبتمبر ، سددت ثمارها ؛ تم الدفع لعملاء Tesla powerwall مقابل إعادة إرسال الطاقة إلى الشبكة خلال موجة الحر الشديدة واحتمال حدوث انقطاع التيار الكهربائي الذي يلوح في الأفق.

موثوقية الطاقة ضرورية

ستستمر الحاجة إلى VPPs في زيادة موثوقية الطاقة. ما عليك سوى التفكير في إعصار إيان في سبتمبر ، والذي ترك أكثر من 580.000 من سكان فلوريدا والشركات بلا حول ولا قوة لأيام. وإغلاق السلامة العامة التي أصبحت تحدث بشكل منتظم في الولايات الغربية خلال موسم حرائق الغابات. هذه أمثلة حيث يمكن أن يكون للـ VPPs فائدة كبيرة.

ستلعب المركبات المتصلة بالشبكة دورًا كبيرًا. عبرت السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة نقطة المبيعات الحرجة البالغة 5٪ في عام 2022 ، والتي يعتبرها الكثيرون نقطة تحول. يفكر أكثر من ربع مشتري السيارات الجديدة في شراء المركبات الكهربائية اليوم.

يمكن لبطاريات السيارات الكهربائية أن تستوعب ما يقرب من 60 كيلوواط / ساعة من الطاقة التي يمكن أن تزود منزلًا متوسطًا في الولايات المتحدة بالطاقة لمدة يومين. أحد الأمثلة على ذلك كان عندما قامت Ford F-150 Lightning بتشغيل منزل في أونتاريو لمدة يومين أثناء انقطاع التيار الكهربائي الناجم عن عاصفة ثلجية ضخمة. يمكن للمركبات الكهربائية أيضًا تغذية الكهرباء خلال ساعات الذروة ، كما تساهم الطاقة المخزنة للمركبات في VPPs.

إنترنت الأشياء الذي ينشئ إنترنت الطاقة (IoE)

بالإضافة إلى المركبات الكهربائية ، يمكن توصيل الأجهزة الفعالة المتفاعلة مع الشبكة والمباني ذات الكفاءة ، وشحن المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة لإنشاء VPPs. إن إنترنت الأشياء (IoT) راسخ. نظرًا لأن كل من هذه الأجهزة والصروح والمركبات يمكنها تخزين الطاقة ، فإن VPP هو إنترنت الطاقة (IoE).

تمكن هذه الشبكة من DERs المجمعين أو المرافق أو مشغلي الشبكات من إنشاء اتفاقيات عمل مع مالكي DER لضبط استهلاك وتفريغ الطاقة عن بُعد وتلقائيًا. يوفر هذا التفاعل بين DERs والشبكة طاقة نظيفة ، ويساعد على موازنة الحمل في أي ساعة ، ويبني مرونة نظام الطاقة مع الحفاظ على راحة المستخدم النهائي (المنزلي والتجاري) والإنتاجية. هذا يقلل من تكاليف النظام الإجمالية ، والتي يمكن أن تترجم إلى انخفاض فواتير الكهرباء لجميع المستهلكين – حتى أولئك الذين لا يقومون بتصدير الطاقة إلى الشبكة.

مزيج من البرامج والأجهزة يمكّن VPPs من فتح الشبكة بشكل أفضل على نطاق مرافق جديد بالكامل ، وإمداد خلف المقياس ، وتنسيق DERs المتباينة إلى موارد شاملة ومرنة للطلب. إنه IoE ، وأي “شيء” ينتج و / أو يخزن الطاقة النظيفة يمكن أن يكون جزءًا من مصدر الطاقة المجمع.

يمكن أن يحتوي “المنزل الذكي” على شاحن EV يشحن السيارة تلقائيًا ، ويشغل غسالة الصحون في غير ساعات الذروة ، ويحتوي على طاقة شمسية على السطح مع بطارية تعمل في الليل أو أثناء انقطاع التيار الكهربائي والمزيد. أبرز معرض الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2023 (CES) هذا الأمر من خلال بروتوكول “المادة” ، وهو بروتوكول واحد لتوصيل الأجهزة والأنظمة المتوافقة ، والتي ستجعل توصيل المنزل الذكي يعمل.

VPPs للمؤسسات تزدهر

في يناير 2023 ، أعلنت جنرال موتورز وفورد وجوجل ومنتجي الطاقة الشمسية أنهم سيعملون معًا لوضع معايير لتوسيع نطاق استخدام محطات الطاقة الافتراضية مع تقدم كهربة الاقتصاد الأمريكي وزيادة الطلب على الطاقة. إنه يؤكد أن VPPs للمؤسسة في ازدهار.

تمنح VPPs أيضًا لمشغلي المرافق مرونة جديدة لتقليل فترات الذروة وتحسين الطلب. تكاليف توصيل الكهرباء لها ذروات ووديان تعتمد على عدة عوامل ، بما في ذلك الطقس والوقت من العام. تكون تكلفة الكهرباء أعلى ، على سبيل المثال ، خلال فصل الصيف عندما يكون الطلب أكبر (فكر في تكييف الهواء بالطاقة).

أثناء طفرات الطلب ، تقوم المرافق بتشغيل ما يسمى “محطات الذروة” ، أو محطات الطاقة التي تأتي عبر الإنترنت فقط خلال أحداث الذروة ويتم تشغيلها عادةً باستخدام أنواع الوقود الأحفوري عالية الانبعاثات. يمكن أن يكون لدى VPP مدخرات على مستوى المرافق ، مما يسمح لشركات الطاقة بتأجيل الاستثمار في السعة الإضافية والبنية التحتية لخدمة حمولة الذروة.

تعتمد VPPs على تقنيات الطاقة النظيفة التي أثبتت جدواها: الطاقة الشمسية ، وأجهزة إنترنت الأشياء الذكية والمزيد. نظرًا لأن المزيد من المصادر أصبحت جزءًا من IoE ، فسوف تتسارع تقنية VPP ، مما يسمح لمشغلي الشبكة بالاستفادة من الكمية المتزايدة من الطاقة المجمعة.

برنامج لتحسين الاستخدام

تكمن فرصة صناعة التكنولوجيا في جمع البيانات باستمرار لتحسين البرامج والذكاء الاصطناعي (AI) للتكيف بسرعة أكبر مع الشبكة واحتياجات العملاء. يبدأ تحديد هذه الاحتياجات وحمل الكهرباء من المستخدم النهائي ويعود إلى الشبكة.

مثال بسيط اليوم هو منظم الحرارة الذكي الذي يمكن أن يشعر عندما يكون الناس ، أو لا يكونون ، في المنزل أو في مبنى لتقليل استخدام الكهرباء وتكاليفها. أو ، تقنية شحن EV التي تتعلم متى يتم توصيل السيارة عادةً وتنتظر الشحن حتى ساعات الليل خارج الذروة. كل جهاز يستخدم الكهرباء لديه القدرة على تطبيق البرامج لتحسين استخدام الكهرباء. برنامج اليوم مناسب ولكنه لن يلبي احتياجات هدف 2035 للكهرباء النظيفة بنسبة 100٪.

يجب على الشركات تقييم موارد الطاقة الموزعة الحالية وأجهزة إنترنت الأشياء وبرامجها لإدارتها. عند القيام بذلك ، قد يدركون أنه يمكنهم بالفعل دعم والاستفادة من VPPs. تتضمن بعض حالات الاستخدام ما يلي:

• يمكن للمؤسسات كمستهلكين للطاقة مواصلة الاستثمار في موارد الطاقة الموزعة في منشآتها. ستستمر قيمة DER التفاعلي مع الشبكة في الزيادة مع نمو فرص المشاركة في VPPs. بالإضافة إلى الألواح الشمسية ، يمكنهم تقييم سخانات المياه والمضخات الحرارية والبطاريات التي تدعم الإنترنت. يجب أن تبحث المؤسسة عن فرص للمشاركة في VPP. هذا مهم بشكل خاص في مصانع التصنيع أو مراكز البيانات. وفقًا لغرفة التجارة الأمريكية ، يمكن لمركز البيانات أن ينفق ما يصل إلى 40٪ من تكاليف التشغيل على الطاقة لتبريد الخوادم. نسبيًا ، عادةً ما ينفق مبنى المكاتب أو متجر البيع بالتجزئة 5 إلى 10٪ من تكاليف التشغيل على الطاقة.

• يمكن لمصنعي الأجهزة وموفري البرامج إنشاء اتصال بالإنترنت و / أو إدارة استهلاك الطاقة عن بُعد و / أو تقنيات المعلومات في المنتج ، اعتمادًا على الوظيفة ذات الصلة بالجهاز. عندما يكون للجهاز القدرة على استعراض الطلب على الطاقة استجابةً لإشارات الشبكة ، فإنه يصبح ذا قيمة كمصدر للحمل المرن ويمكن أن يدر إيرادات لمالكه.

• VPPs: يجب على الشركات البحث عن الوصول إلى مجموعات بيانات استخدام الطاقة الكبيرة واستخدام التحليلات التنبؤية لنمذجة الطلب المستقبلي على الطاقة والتأكد من أن VPP في وضع جيد لإدارة هذا الطلب.

عندما تصبح المصادر المتصلة أكثر ذكاءً ، وتوزيع موارد الطاقة أكثر انتشارًا ، يجب على الشركات تحسين مصادر الطاقة الخاصة بها.

إذا لم تتصرف الشركات الآن بينما يكون VPPs في نقطة تحول ، فقد تفقد مفتاحًا واحدًا لميزة التكلفة التنافسية.

جيجار شاه هو مدير مكتب برامج القروض في وزارة الطاقة الأمريكية.