Classe di Conoscenze sull'Archiviazione dell'Energia | Analisi Sintetica del VPP

D: Che cos'è una centrale elettrica virtuale?

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Una centrale elettrica virtuale (VPP) è un sistema che sfrutta tecnologie avanzate di comunicazione e controllo per integrare e coordinare risorse energetiche distribuite (come l'energia eolica, la generazione fotovoltaica, sistemi di accumulo energetico e carichi gestibili) situate in luoghi diversi. Attraverso una VPP, le risorse energetiche distribuite possono partecipare collettivamente al mercato elettrico e alla gestione della rete, migliorando così l'efficienza nell'utilizzo dell'energia, garantendo un funzionamento stabile del sistema elettrico e massimizzando i benefici economici.

D: Quali sono i componenti di un VPP?

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Risorse energetiche distribuite (DER): Tra queste rientrano la generazione fotovoltaica, la generazione eolica, la piccola idroelettricità, la generazione di energia da biomassa, i sistemi di accumulo energetico (come le batterie), le stazioni di ricarica per veicoli elettrici e i carichi controllabili (come gli elettrodomestici intelligenti e i carichi industriali). Tali risorse sono collegate tramite una piattaforma digitale per formare un sistema virtuale integrato di approvvigionamento energetico.

Tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT): Utilizzate per monitorare, gestire e ottimizzare lo stato operativo delle risorse energetiche distribuite. Ciò include dispositivi Internet of Things (IoT), sensori, sistemi di controllo supervisivo e acquisizione dati (SCADA), nonché piattaforme di cloud computing e analisi dei big data.

Sistema intelligente di dispacciamento e controllo: Utilizza algoritmi avanzati e strategie di controllo per realizzare un dispacciamento coordinato e un funzionamento ottimizzato delle risorse energetiche distribuite, garantendo stabilità ed efficienza economica dell'approvvigionamento energetico.

Sistema di Gestione dell'Energia (EMS): Gestisce e ottimizza in modo completo il funzionamento del VPP, includendo funzioni quali previsione energetica, risposta alla domanda, trading sul mercato e diagnosi dei guasti.

Vilion's ViStarter EMS

Il ViStarter EMS, sviluppato in modo indipendente dal team Vilion, è una piattaforma leggera per il controllo sul posto e la gestione integrata dell'energia, dotata di raccolta e analisi dei dati in tempo reale, pianificazione e gestione del funzionamento del sistema, nonché capacità di autodiagnosi e manutenzione degli guasti. Essa integra diversi modelli di applicazione industriali e commerciali, fungendo da esperto intelligente di gestione energetica attivo 24 ore su 24 che calcola e ottimizza continuamente le strategie operative per massimizzare i benefici dell'utente.

Interfaccia ViStarter EMS

ViStarter è progettato principalmente per applicazioni che coinvolgono sistemi di accumulo di energia a batteria. Ottimizza la distribuzione dell'energia tra più dispositivi di accumulo in loco e monitora l'integrazione complementare di varie fonti di energia (come carichi, fotovoltaico, energia eolica e generatori) per ottenere i migliori risultati nella gestione energetica.

Nella costruzione e nel funzionamento dei VPP, ViStarter di Vilion, con le sue potenti capacità di distribuzione dell'energia tra più dispositivi di accumulo e il monitoraggio complementare multi-energia, sarà un partner indispensabile. Ottimizzando la strategia operativa dei sistemi energetici sul posto, esso può massimizzare l'utilizzo dell'energia e migliorare l'efficienza, fornendo un solido supporto al funzionamento stabile ed efficiente dei VPP.

Visualizza ulteriori specifiche su ViStarter EMS: Sistema di gestione dell'energia ViStarter_Vilion (szvilion.com)

D: Come funziona un VPP?

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(1) Raccolta e monitoraggio dei dati: Il VPP raccoglie dati operativi in tempo reale (come la produzione di energia, lo stato dell'accumulo energetico e la domanda di carico) dalle risorse energetiche distribuite tramite sensori e reti di comunicazione.

(2) Ottimizzazione, pianificazione e controllo: Il sistema di gestione dell'energia ottimizza le strategie di dispacciamento sulla base dei dati raccolti, integrandoli con i segnali dei prezzi del mercato elettrico e con la domanda della rete, al fine di coordinare il funzionamento delle risorse energetiche distribuite e garantire l'equilibrio tra generazione e carico.

(3) Commercio e risposta sul mercato: Il VPP può partecipare al mercato spot dell'energia elettrica e al mercato dei servizi ancillari. Regolando in modo flessibile la potenza di uscita e la risposta del carico, può generare entrate sul mercato.

(4) Feedback e Regolazione: Sulla base dei risultati delle transazioni di mercato e dello stato operativo della rete, il VPP regola continuamente le proprie strategie di programmazione per ottimizzare l'operatività complessiva.

D Quali sono gli scenari di applicazione e le funzioni di un VPP?

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(1) Commercio sul mercato elettrico: Un VPP può partecipare al mercato spot dell'energia elettrica e al mercato dei servizi ausiliari per ottenere ricavi dal mercato, ridurre i costi energetici e aumentare i benefici economici.

(2) Risposta alla domanda: Attraverso la regolazione delle risposte del carico, un VPP può partecipare a progetti di risposta alla domanda, fornendo capacità di regolazione alla rete. I VPP possono inoltre offrire capacità di dispacciamento flessibile per bilanciare l'offerta e la domanda di energia, ridurre la pressione sulla rete e migliorare la stabilità e l'affidabilità del sistema elettrico.

(3) Energia di riserva di emergenza: In caso di guasti alla rete o di emergenze, un VPP può fungere da fonte di energia di riserva per garantire la continuità della fornitura.

(4) Integrazione delle energie rinnovabili: Un VPP può ottimizzare l'integrazione nella rete delle energie rinnovabili distribuite, alleviando la pressione sulla rete. Le loro capacità di gestione integrata contribuiscono ad aumentare la quota di energie rinnovabili distribuite, migliorare l'efficienza nell'utilizzo dell'energia, ridurre gli sprechi e promuovere la transizione energetica e lo sviluppo a basse emissioni di carbonio.

(5) Ottimizzazione dell'accumulo di energia: I sistemi di accumulo di energia rappresentano una componente fondamentale di un VPP. Attraverso algoritmi centralizzati di pianificazione e ottimizzazione, un VPP può controllare la carica e la scarica dei sistemi di accumulo di energia per massimizzare i benefici economici e la stabilità della rete. Ad esempio, caricando durante i periodi di bassa domanda e scaricando durante i picchi o fornendo energia di emergenza in caso di guasti alla rete.

(6) Gestione della ricarica dei veicoli elettrici: Con la crescente adozione dei veicoli elettrici (VE), la loro domanda di ricarica influisce sempre più sulla rete. Un VPP può ottimizzare la gestione dei carichi di ricarica dei VE collegandosi e programmando le infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici. Ciò può ridurre lo stress sulla rete e offrire servizi di ricarica più comodi ed economici per gli utenti di VE.

D Come vengono implementati i VPP in vari paesi?

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L'implementazione dei VPP varia da un paese all'altro a seconda di fattori quali la struttura del mercato elettrico, l'ambiente politico, lo sviluppo tecnologico e le dotazioni di risorse. Ecco alcuni esempi di come i VPP vengono implementati in diversi paesi:

(1) Germania

a. Driver politici e meccanismi di mercato

L'implementazione dei VPP in Germania ha tratto vantaggio da forti incentivi politici e da un meccanismo di mercato elettrico estremamente liberalizzato. In primo luogo, la Germania ha fissato obiettivi chiari per la riduzione dei gas serra, anticipando l'obiettivo della neutralità climatica dal 2050 al 2045, e ha promosso con vigore lo sviluppo delle energie rinnovabili. Questo contesto politico rappresenta una solida spinta allo sviluppo dei VPP. In secondo luogo, la Germania ha adottato un modello operativo che separa le attività di rete, centrali elettriche, trasmissione, distribuzione e vendita di energia elettrica, dando vita a un mercato elettrico estremamente liberalizzato. Ciò fornisce condizioni preliminari essenziali affinché nuove entità di mercato possano entrare nel mercato e sviluppare modelli di business nuovi, sostenibili e redditizi.

b. L'esercizio commerciale migliora la flessibilità e la redditività del sistema elettrico

I VPP in Germania hanno raggiunto la fase operativa commerciale; tra gli operatori vi sono gestori indipendenti di VPP, grandi società elettriche e nuovi partecipanti al mercato. I Gruppi di Bilanciamento della Rete tedeschi (noti anche come Parti Responsabili del Bilanciamento) svolgono un ruolo importante nel mantenere l'equilibrio tra domanda e offerta di energia. Molti operatori di VPP collaborano con questi gruppi di bilanciamento, e le Parti Responsabili del Bilanciamento possono anche gestire autonomamente i loro VPP. Attraverso l'aggregazione e la gestione centralizzata delle risorse energetiche distribuite, essi aumentano la flessibilità del sistema elettrico.

Inoltre, i VPP integrano risorse energetiche distribuite per partecipare alle transazioni sul mercato elettrico, ottenendo molteplici benefici quali servizi di bilanciamento della rete e servizi rivolti agli utenti. In Germania, gli operatori di VPP partecipano al mercato elettrico attraverso vari metodi di trading, tra cui il mercato del giorno prima, il mercato infragiornaliero e il mercato di bilanciamento.

(2) Stati Uniti

a. Risorse di risposta alla domanda e flessibilità

In quanto uno dei paesi con i programmi di risposta alla domanda più estesi e diversificati, gli Stati Uniti hanno creato un mercato solido per i VPP. Nel mercato elettrico statunitense, i VPP operano come partecipanti autonomi al mercato e possono ottenere benefici economici partecipando a progetti di risposta alla domanda. Tali progetti sono solitamente avviati da gestori della rete o da agenzie di gestione dell'energia con l'obiettivo di bilanciare domanda e offerta incentivando gli utenti a modificare il proprio comportamento di consumo di elettricità.

I VPP integrano diverse risorse energetiche distribuite, tra cui, ma non solo, domande di potenza regolabili da parte di utenti industriali e commerciali, dispositivi di controllo della temperatura nei sistemi domestici intelligenti e stazioni di ricarica per veicoli elettrici. Grazie a tecnologie avanzate di comunicazione e sistemi di controllo, i VPP possono monitorare e regolare in tempo reale il consumo di elettricità di queste risorse a carico flessibile. Ad esempio, il progetto VPP di Tesla negli Stati Uniti ha coperto molteplici regioni, inclusa la California. Esso sfrutta la propria piattaforma di trading e controllo dell'elettricità in tempo reale chiamata Autobidder, consentendo ai proprietari e agli operatori di sviluppare strategie operative che massimizzano i ricavi sulla base dei loro obiettivi aziendali e delle loro preferenze in termini di rischio.

b. Meccanismi di mercato

Il mercato elettrico degli Stati Uniti è altamente sviluppato, caratterizzato da un elevato grado di marketizzazione, diversificazione e applicazione di innovazioni tecnologiche. Lo sviluppo dei VPP negli Stati Uniti riflette questa maturità del mercato. I VPP integrano risorse energetiche distribuite per partecipare sia ai mercati all'ingrosso che al dettaglio dell'elettricità. Questa integrazione ottimizza l'allocazione delle risorse e migliora l'efficienza nell'utilizzo dell'energia.

(3) Cina

a. Orientamenti politici e progetti dimostrativi

Il governo cinese sta promuovendo attivamente la costruzione e lo sviluppo dei VPP. Diversi dipartimenti, tra cui la Commissione Nazionale per lo Sviluppo e la Riforma (NDRC) e l'Amministrazione Nazionale dell'Energia (NEA), hanno introdotto varie politiche per incentivare i progetti dimostrativi sui VPP. Ad esempio, il «14° Piano quinquennale per un sistema energetico moderno» mira a raccogliere esperienze attraverso questi progetti dimostrativi e a esplorare modelli di costruzione e sviluppo dei VPP adatti alle condizioni nazionali della Cina.

Nel luglio 2024, la China General Nuclear Power Group (CGN) ha lanciato il primo progetto nazionale di VPP per l'approvvigionamento di energia completamente verde presso il Parco dei Cavi Dongfang a Ningbo, Zhejiang. Questo progetto sfrutta un funzionamento collaborativo di diverse fonti energetiche, tra cui impianti fotovoltaici, sistemi di accumulo energetico, stazioni di ricarica e carichi industriali, consentendo uno switching intelligente basato sull'efficienza economica in tempo reale e migliorando così l'utilizzo dell'energia e la convenienza economica.

b. Innovazione e applicazione tecnologica

La Cina ha compiuto progressi significativi nella tecnologia dei VPP. Sfruttando l'avanzata tecnologia dell'Internet delle Cose (IoT), i VPP possono ora percepire e monitorare in tempo reale lo stato e i dati operativi delle risorse energetiche distribuite (DER), quali energia eolica, fotovoltaico, sistemi di accumulo energetico, carichi controllabili e veicoli elettrici. La tecnologia dei big data offre ai VPP potenti capacità di elaborazione e analisi dei dati, consentendo loro di raccogliere, archiviare, elaborare e analizzare grandi volumi di dati. Ciò permette ai VPP di individuare modelli operativi e valore potenziale all'interno delle risorse distribuite. L'intelligenza artificiale (IA) viene applicata nei VPP principalmente in ambiti quali la pianificazione intelligente, il controllo ottimizzato e il supporto decisionale. Attraverso l'uso dell'apprendimento automatico e dell'apprendimento profondo, i VPP possono identificare e categorizzare in modo intelligente le risorse distribuite e formulare strategie di pianificazione e schemi di controllo ottimali. L'innovazione tecnologica conferisce ai VPP un vantaggio sempre maggiore nella fornitura o regolazione di energia affidabile e flessibile.

(4) Altri Paesi

a. Giappone

I VPP giapponesi si concentrano su nuove soluzioni di accumulo energetico e ottimizzano l'allocazione dell'energia per creare situazioni vantaggiose per tutti. Il mercato elettrico diversificato offre vari modelli di reddito per i VPP.

b. Paesi europei

Alcuni paesi europei, come il Regno Unito e la Francia, stanno inoltre promuovendo attivamente lo sviluppo dei VPP implementando politiche pertinenti e istituendo meccanismi di mercato per favorire la diffusione e l'applicazione dei VPP.

In sintesi, l'implementazione dei VPP in vari paesi presenta caratteristiche uniche ma si basa su un sostegno multifattoriale, che comprende orientamenti politici, meccanismi di mercato, innovazione tecnologica e operatività commerciale. Poiché la trasformazione energetica globale sta accelerando e i mercati dell'elettricità continuano a migliorare, ci si aspetta che i VPP trovino un'applicazione e uno sviluppo sempre più ampi in ulteriori paesi e regioni.