نیروگاه‌‌‌های مجازی:

منبعی ناشناخته برای بهبود قابلیت اطمینان شبکه

راه‌‌‌اندازی تاسیسات برق در یک نقطه فرآیند بسیار دشواری است. این در حالی است که قابلیت اطمینان شبکه یکی از سه حوزه اصلی تمرکز برای شرکت‌های برق است، زیرا اقدامات آنها در راستای انتقال انرژی پاک، همراه با کربن‌‌‌زدایی و مقرون به صرفه بودن تولید، بسیار سخت‌تر از گذشته به پیش می‌‌‌روند، به‌خصوص که افزایش تقاضا در اوج مصرف برق در طول سال روی این اقدامات تاثیر بسزایی می‌‌‌گذارد.

یک شنبه 1404/03/18 19:32 دسته بندی: اخبار انرژی و نیرو کد خبر: 19621

تابستان گذشته، بخش‌‌‌های بزرگی از شبکه ایالات متحده در معرض خطر کمبود برق در طول موج‌‌‌های گرما و سایر رویدادهای شدید آب و هوایی قرار گرفت و این روند، جدید نیست. بر اساس گزارش مراکز ملی اطلاعات محیطی ایالات‌متحده، در سال ۲۰۲۳، حدود ۲۸ رویداد و فاجعه آب ‌‌‌وهوایی و اقلیمی با خسارات ‌‌‌میلیارد دلاری رخ داد و ۱۵‌مورد دیگر تا ژوئن ۲۰۲۴ ثبت شده است که این کشور را در مسیری قرار داده که رکورد سال گذشته خود را پشت سر بگذارد.

علاوه بر رویدادهای شدید آب و هوایی، در حال حاضر منابع انرژی غیرمتمرکز جدید (DER) در خانه‌‌‌ها - از جمله وسایل نقلیه الکتریکی (EVs)، پنل‌‌‌های خورشیدی، ذخیره‌‌‌سازی باتری، پمپ‌‌‌های حرارتی، لوازم هوشمند و سایر مشتریان تجاری و صنعتی برق‌‌‌دار (C&I) به‌‌‌صورت آنلاین عرضه می‌‌‌شوند. ناگفته نماند، برق‌‌‌رسانی ناوگان حمل‌‌‌ونقل، رشد مراکز داده، افزایش کلی مصرف برق و توسعه اقتصادی ارگانیک، همگی عوامل اصلی فشار بر شبکه‌‌‌هایی هستند که از قبل تحت فشار قرار داشتند. همچنین تصور کنید که قوانین و روندهای اقتصاد گیگ را نیز در زیرساخت شبکه خود اعمال کنیم.

در حقیقت سیستم‌‌‌های منابع انرژی توزیع شده یا غیرمتمرکز فناوری‌‌‌های تولید یا ذخیره انرژی در مقیاس کوچک هستند که برای تکمیل یا جایگزینی منبع تغذیه الکتریکی معمولی استفاده می‌‌‌شوند. به طور معمول، اندازه این سیستم‌‌‌ها از یک کیلو وات تا ۱۰‌هزار کیلو وات متغیر است. ویژگی مشترک سیستم‌‌‌های DER هزینه سرمایه اولیه بالای آنها در هر کیلو وات است. سیستم‌‌‌های DER که به عنوان سیستم‌‌‌های ذخیره انرژی توزیع شده نیز شناخته می‌‌‌شوند، دستگاه‌‌‌هایی هستند که به عنوان ذخیره (DESS) عمل می‌کنند. به گفته کارشناسان صنعت برق ما می‌توانیم مشتریان منابع انرژی غیرمتمرکز جدید را توانمند کنیم تا بخشی از راه‌حل باشند و بزرگ‌ترین فرصت را برای اطمینان طولانی‌مدت ایجاد کنیم.

با تجمیع تاسیسات مشتریان در نیروگاه‌‌‌های غیرمتمرکز یا مجازی (VPP)، شرکت‌های برق می‌توانند این بدهی تقاضا را به دارایی جدید ارزشمندی در بخش عرضه تبدیل کنند و ظرفیت انعطاف‌‌‌پذیری را برای تامین انرژی یک شبکه انعطاف‌‌‌پذیرتر افزایش دهند. به تدریج شرکت‌های برق به VPP‌‌‌ها به عنوان راهی سریع و مقیاس‌پذیر برای بهبود قابلیت اطمینان شبکه روی می‌‌‌آورند. به طورخلاصه نیروگاه‌‌‌های غیرمتمرکز یا مجازی، انواع تاسیسات برقی مختلف، از جمله برق حاصل از پنل‌‌‌های خورشیدی‌ و سیستم‌‌‌های ذخیره‌‌‌سازی، شارژرهای خودروهای الکتریکی تا بارهای الکتریکی مربوط به تهویه مطبوع قابل کنترل در بخش‌‌‌های مسکونی، کسب و کارهای کوچک تا متوسط و بخش‌‌‌های مشتریان تجاری و صنعتی شبکه برق را گرد هم می‌‌‌آورد.

شرکت‌های برق می‌توانند مجموعه‌‌‌های قابل توزیعی از دستگاه‌‌‌های ناهمگن ایجاد کنند که به تثبیت شبکه به روش‌های مختلف کمک می‌کنند. بدون داشتن نقطه شکست واحد، این روش ذاتا قابلیت اطمینان خود VPP را نیز افزایش می‌دهد. علاوه بر این، راه‌‌‌اندازی تاسیسات VPP می‌تواند طیف گسترده‌‌‌ای از خدمات شبکه، از جمله کاهش بار در زمان اوج مصرف، خدمات جانبی، پوشش ریسک عمده‌‌‌فروشی و مدیریت محدودیت مکانی را برای متعادل کردن تقاضا و عرضه انرژی در سراسر شبکه برق ارائه دهد. برخلاف برنامه‌‌‌های سنتی پاسخگویی به تقاضا، VPP‌‌‌ها می‌توانند در تمام طول سال و نه فقط در اوج تابستان و زمستان مانند یک منبع دارای ظرفیت استاندارد مستقر شوند.

همچنین این دارایی‌‌‌ها، برخلاف سایر منابع تولید برق، می‌توانند نسبتا سریع مهیا و ارسال شوند تا نیازهای فوری شبکه را حتی در صورت لزوم به صورت روزانه برآورده کنند. اما از آنجا که VPP‌‌‌ها به مشارکت مشتری متکی هستند، ایجاد یک استراتژی آموزشی، استخدام و مشارکت موثر بسیار مهم است. این دارایی‌‌‌ها به‌‌‌جای اینکه با مشتریان به‌‌‌عنوان پرداخت‌‌‌کنندگان نرخ یا دریافت‌‌‌کنندگان منفعل نیرو از منابع تولید متمرکز، رفتار کنند، فرصتی برای ایجاد و تقویت روابط با مشتریان به‌‌‌عنوان شریک در انتقال انرژی هستند. از طرف دیگر، ارائه پیشنهادهای برنامه‌‌‌های شخصی و مشوق‌‌‌های معنادار می‌تواند به به‌حداکثر رساندن ثبت‌نام و مشارکت VPP‌‌‌ها در توزیع برق یک منطقه کمک شایانی کند، در نهایت این فناوری، تاثیر مثبتی روی شبکه و کاهش انتشار کربن از نیروگاه‌‌‌های کثیف و سایر منابع تامین اضطراری را به همراه دارد.

در حال حاضر، نیروگاه‌‌‌های غیرمتمرکز یا مجازی در سراسر ایالات متحده و برخی دیگر از کشورهای توسعه‌یافته مستقر شده‌‌‌اند و هر روز منابع بیشتری به آن اضافه می‌شود. استقرار در مقیاس بزرگ در تمام بازارهای انرژی آمریکای شمالی وجود دارد که اندازه آنها از ده‌‌‌ها تا صدها مگاوات متغیر است. موسسه Rocky Mountain پیش‌بینی می‌کند که VPP‌‌‌ها در آینده تا حدی بخشی جدایی‌‌‌ناپذیر از ماتریس انعطاف‌‌‌پذیری انرژی ما خواهند شد که تا سال ۲۰۳۰ می‌تواند ۶۰ گیگاوات ظرفیت از طریق VPP‌‌‌ها در سراسر ایالات متحده به شبکه تزریق شود.

یکی از نمونه‌‌‌های اثبات شده VPPها، برنامه انعطاف‌‌‌پذیر Puget Sound Energy است که پاسخ تقاضای برق مسکونی، ترموستات‌‌‌های هوشمند، شارژ EV، و بارهای تجاری و صنعتی قطع‌‌‌شونده را در یک منبع واحد جمع‌‌‌آوری می‌کند. در حالی که این برنامه در حال حاضر روی ارائه ظرفیت برای پشتیبانی از قابلیت اطمینان شبکه متمرکز است، فازهای آینده نیز از طریق خدمات جانبی و مزایای مکانی، بازار عمده‌‌‌فروشی صنعت برق را پشتیبانی خواهند کرد. در واقع، از ابتدای سال ۲۰۲۴، شرکت PSE چهارده رویداد در این خصوص برگزار کرده است و تا پایان فصل زمستان گذشته، برنامه این شرکت بالغ بر ۳۴ مگاوات صرفه‌‌‌جویی با بیش از ۴۰‌هزار مشتری ارائه کرده است و از آن زمان تاکنون روند رشد این برنامه صعودی بوده است.

به طور کلی نیروگاه‌‌‌های غیرمتمرکز یا مجازی، یک منبع قدرتمند، اما تا حد زیادی استفاده نشده و ناشناخته برای تقویت قابلیت اطمینان شبکه هستند و با استفاده از دارایی‌‌‌ها و تاسیسات انرژی که قبلا به شبکه متصل شده‌‌‌اند و بخشی از راه‌‌‌حل شرکت‌های برق و مشتریانشان هستند، می‌توانند از انرژی مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه‌‌‌تر و کربن‌‌‌زدایی شده بهره ببرند و در عین حال انعطاف‌‌‌پذیری امروز و سال‌های آینده شبکه‌‌‌های برق را تضمین کنند.