Planta de energía virtual - Virtual power plant

Una planta de energía virtual ( VPP ) es una planta de energía distribuida basada en la nube que agrega las capacidades de recursos energéticos distribuidos heterogéneos (DER) con el fin de mejorar la generación de energía, así como comercializar o vender energía en el mercado eléctrico. Existen ejemplos de centrales eléctricas virtuales en Estados Unidos, Europa y Australia.

Generación de energía

Una planta de energía virtual es un sistema que integra varios tipos de fuentes de energía para brindar un suministro de energía general confiable. Las fuentes a menudo forman un grupo de diferentes tipos de sistemas de generación distribuida (DG) de carga controlable o de carga flexible (CL o FL) despachables y no despachables que están controlados por una autoridad central y pueden incluir microCHP , motores alternativos de gas natural , plantas de energía eólica a pequeña escala (WPP), fotovoltaicas (PV), plantas hidroeléctricas de pasada , pequeñas centrales hidroeléctricas , biomasa , generadores de respaldo y sistemas de almacenamiento de energía (ESS).

Este sistema tiene beneficios tales como la capacidad de entregar electricidad de carga máxima o generación de energía de seguimiento de carga con poca antelación. Dicho VPP puede reemplazar una planta de energía convencional al tiempo que proporciona una mayor eficiencia y más flexibilidad, lo que permite que el sistema reaccione mejor a las fluctuaciones de carga. El inconveniente es una mayor complejidad del sistema, que requiere una optimización, un control y unas comunicaciones seguras complicadas. Una simulación interactiva en el sitio web del operador de VPP Next Kraftwerke ilustra cómo funciona la tecnología.

Según un informe de 2012 de Pike Research, la capacidad de VPP, de 2011 a 2017, aumentaría en un 65%, de 55,6 gigavatios (GW) a 91,7 GW en todo el mundo, generando de $ 5.3 mil millones a $ 6.5 mil millones en ingresos mundiales en 2017. En un más En un escenario de pronóstico agresivo, la firma de inteligencia de mercado de tecnología limpia pronostica que los ingresos globales de VPP podrían alcanzar hasta $ 12,7 mil millones durante el mismo período.

"Las centrales eléctricas virtuales representan una 'Internet de la energía ' ", dijo el analista senior Peter Asmus de Pike Research. "Estos sistemas aprovechan las redes de red existentes para adaptar los servicios de suministro y demanda de electricidad para un cliente. Los VPP maximizan el valor tanto para el usuario final como para la empresa de distribución mediante un conjunto sofisticado de sistemas basados ​​en software. Son dinámicos, brindan valor en tiempo real, y puede reaccionar rápidamente a las condiciones cambiantes de carga de los clientes ".

Servicios auxiliares

Las centrales eléctricas virtuales también se pueden utilizar para proporcionar servicios auxiliares a los operadores de la red con el fin de ayudar a mantener la estabilidad de la red. Los servicios auxiliares incluyen regulación de frecuencia , seguimiento de carga y suministro de reserva operativa . Estos servicios se utilizan principalmente para mantener el equilibrio instantáneo de la oferta y la demanda eléctricas. Las plantas de energía que brindan servicios auxiliares deben responder a las señales de los operadores de la red para aumentar o disminuir la carga en el orden de segundos a minutos en respuesta a los diferentes niveles de demanda de los consumidores.

Dado que los servicios auxiliares suelen ser proporcionados por generadores de combustibles fósiles controlables, las futuras redes eléctricas libres de carbono que contienen altos porcentajes de energía solar y eólica deben depender de otras formas de generación o consumo de energía controlable. Uno de los ejemplos más conocidos de esto es la tecnología Vehicle to Grid . En este caso, los vehículos eléctricos distribuidos conectados a la red se pueden controlar juntos para actuar como una sola planta de energía virtual. Al controlar selectivamente la velocidad a la que se carga cada vehículo individual, la red ve una inyección o consumo neto de energía como si una batería a gran escala estuviera proporcionando este servicio.

Del mismo modo, también se ha explorado la demanda flexible en forma de bombas de calor o acondicionadores de aire para proporcionar servicios auxiliares a la red. Siempre que se mantenga el confort térmico interior, una agregación de bombas de calor distribuidas se puede apagar y encender de forma selectiva para variar su consumo de energía total y seguir una señal de servicio auxiliar. Nuevamente, el efecto en la red es el mismo que si una planta de energía a gran escala estuviera proporcionando el servicio.

Dado que operan en paralelo, las centrales eléctricas virtuales pueden tener la ventaja de velocidades de rampa más altas que los generadores térmicos, lo cual es especialmente importante en las redes que experimentan una curva de pato y tienen altos requisitos de rampa por la mañana y por la noche. Sin embargo, la naturaleza distribuida genera problemas de comunicación y latencia, que podrían ser problemáticos para brindar servicios rápidos como la regulación de frecuencia.

Comercio de energía

Una planta de energía virtual es también un centro de control central o distribuido basado en la nube que aprovecha las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) para agregar las capacidades de los recursos energéticos distribuidos (DER) heterogéneos para formar "un coalición de DER heterogéneos "para el comercio de energía en los mercados mayoristas de electricidad o la prestación de servicios auxiliares para los operadores del sistema en nombre de DER individuales no elegibles.

Un VPP actúa como intermediario entre los DER y el mercado mayorista de electricidad y comercializa energía en nombre de los propietarios de DER que por sí mismos no pueden participar en ese mercado. El VPP se comporta como una central eléctrica despachable convencional desde el punto de vista de otros participantes del mercado, aunque de hecho es un grupo de muchos DER diversos. Además, en los mercados competitivos de la electricidad, una planta de energía virtual actúa como arbitrajista entre diversos pisos de negociación de energía (es decir, contratos bilaterales y PPA, mercados a plazo y de futuros, y el grupo).

Hasta ahora, para fines de gestión de riesgos, se han aplicado cinco estrategias diferentes de cobertura de riesgos (es decir, IGDT, RO, CVaR, FSD y SSD) a los problemas de toma de decisiones de los VPP en los artículos de investigación para medir el nivel de conservadurismo de Decisiones de los VPP en diversos pisos de negociación de energía (por ejemplo, mercado eléctrico diario, mercado de intercambio de derivados y contratos bilaterales):

  1. IGDT  : Teoría de la decisión sobre la brecha de información
  2. RO  : optimización robusta
  3. CVaR  : valor condicional en riesgo
  4. FSD  : Dominio estocástico de primer orden
  5. SSD  : Dominio estocástico de segundo orden

Estados Unidos

Los mercados de energía son aquellos mercados de productos básicos que se ocupan específicamente del comercio y el suministro de energía. En los Estados Unidos, las plantas de energía virtuales no solo se ocupan del lado de la oferta, sino que también ayudan a administrar la demanda y garantizan la confiabilidad de las funciones de la red a través de la respuesta a la demanda (DR) y otros enfoques de cambio de carga, en tiempo real.

Una crisis energética reportada a menudo en Estados Unidos ha abierto la puerta para que las empresas subvencionadas por el gobierno entren en un ámbito que hasta ahora solo ha estado disponible para los servicios públicos y las empresas multinacionales de miles de millones de dólares. Con la desregulación de los mercados en los Estados Unidos, los precios del mercado mayorista se convirtieron en dominio exclusivo de los grandes proveedores minoristas; sin embargo, la legislación local y federal, junto con los grandes usuarios finales, están comenzando a reconocer las ventajas de las actividades mayoristas.

California es el líder en tecnología verde, con organismos gubernamentales que subsidian e impulsan una agenda que no es compartida por gran parte del resto de los Estados Unidos. En California hay dos mercados eléctricos: minorista privado y mayorista. El Proyecto de Ley 2X del Senado de California, que fue aprobado por la legislatura de California el 30 de marzo de 2011, exige un 33% de energías renovables para 2020 sin exigir ningún método en particular para alcanzar esa meta.

Europa

El Instituto de Tecnología de Suministro de Energía Solar de la Universidad de Kassel en Alemania realizó una prueba piloto de una planta de energía combinada que unía energía solar, eólica, biogás y de almacenamiento por bombeo para proporcionar energía de seguimiento de carga durante todo el día, completamente a partir de fuentes renovables. Los operadores de centrales eléctricas virtuales también se conocen comúnmente como agregadores.

Para probar los efectos de la micro combinación de calor y energía en una red inteligente , en 2013 se colocarán en Ameland 45 unidades SOFC de gas natural (cada una de las cuales genera 1,5 kW) de Republiq Power ( celdas de combustible cerámicas ) para que funcionen como una planta de energía virtual.  

Un ejemplo de una planta de energía virtual del mundo real se puede encontrar en la isla escocesa de Eigg, en las Hébridas Interiores .

Next Kraftwerke de Colonia, Alemania, opera una planta de energía virtual en siete países europeos que proporciona operaciones de carga máxima, comercio de energía y servicios de equilibrio de la red. La empresa agrega recursos energéticos distribuidos de biogás, energía solar y eólica, así como consumidores de energía a gran escala.

El operador de red de distribución, UK Power Networks , y Powervault, un fabricante de baterías y agregador de energía, crearon la primera planta de energía virtual de Londres en 2018, instalando una flota de prueba de sistemas de baterías en más de 40 hogares en el distrito londinense de Barnet, proporcionando una capacidad combinada de 0,32 MWh. Este esquema se amplió aún más mediante un segundo contrato en St Helier, Londres en 2020.

En septiembre de 2019, SMS plc entró en el sector de las centrales eléctricas virtuales en el Reino Unido tras la adquisición de la empresa de tecnología energética irlandesa Solo Energy.

En octubre de 2020, Tesla lanzó su Tesla Energy Plan en el Reino Unido en asociación con Octopus Energy , lo que permite a los hogares unirse a su planta de energía virtual Tesla del Reino Unido. Las casas bajo el esquema se alimentan con energía 100% renovable de paneles solares en el techo o de Octopus Energy.

Australia

A partir de agosto de 2020, Tesla instalará un sistema solar en la azotea de 5 kW y una batería Powerwall de 13,5 kWh en cada local de Housing SA, sin costo inicial para el inquilino. Como la planta de energía virtual más grande de Australia del Sur, la batería y los sistemas solares se pueden administrar de manera centralizada, entregando colectivamente 20 MW de capacidad de generación y 54 MWh de almacenamiento de energía.

En agosto de 2016, AGL Energy anunció un  esquema de planta de energía virtual de 5 MW para Adelaide , Australia. La empresa suministrará baterías y sistemas fotovoltaicos de Sunverge Energy, de San Francisco, a 1000 hogares y empresas. Los sistemas costarán a los consumidores AUD $ 3500 y se espera que recuperen el gasto en ahorros en 7  años con las tarifas actuales de la red de distribución . El plan tiene un valor de AUD $ 20  millones y se está facturando como el más grande del mundo.

Ver también

Referencias

enlaces externos