Як працює віртуальна електростанція з сонячними панелями та акумулятором?

Усе більше домогосподарств виробляють електроенергію за допомогою сонячних панелей та зберігають її в акумуляторах, однак ці невеликі системи окремо майже не мають значення для енергетичної системи в цілому. Віртуальна електростанція (англійською Virtual Power Plant, скорочено VPP) за допомогою програмного забезпечення об’єднує численних децентралізованих виробників, накопичувачів та споживачів, завдяки чому вони функціонують у мережі як єдина електростанція. Спочатку роз’яснимо поняття, що лежать в основі терміна VPP, та пояснимо, чому з поширенням відновлюваної енергетики потреба у ній стає дедалі більшою.

Потім розглянемо, які пристрої можна підключити до VPP: від сонячних панелей і акумуляторних систем зберігання енергії до електромобілів та теплових насосів. Функціонування віртуальної електростанції можна розділити на чотири етапи: збір даних, агрегація, оптимізація та управління; ми пояснимо кожен з них окремо. Ми також покажемо, яку роль відіграє агрегатор, який пропонує гнучкість портфеля системному оператору та енергетичному ринку.

У розділі рекомендацій SOLARKIT ми розповімо, чому саме поєднання сонячних панелей та акумуляторів забезпечує найбільшу гнучкість у віртуальній електростанції. Статтю завершують короткі відповіді на найпоширеніші запитання, щоб ви могли швидко зорієнтуватися в темі.

Що означає система управління енергією VPP?

VPP — це не будівля чи турбіна, а програмний рівень управління. Це система управління енергією, яка заздалегідь прогнозує, підсумовує та керує виробництвом, зберіганням і споживанням енергії з багатьох невеликих пристроїв відповідно до потреб мережі або ринку. Тому у фаховій літературі її описують як інформаційно-комунікаційну систему, а не як фізичну електростанцію. Її головне завдання — ефективніше використовувати відновлювані джерела енергії та реалізовувати отриману завдяки цьому гнучкість на енергетичному ринку.

Що означає термін «Virtual Power Plant»?

Virtual Power Plant у перекладі означає «віртуальна електростанція». Коріння цього терміна сягають 1997 року, коли Шимон Авербух, використовуючи поняття «virtual utility», тобто «віртуальна комунальна служба», описав, як можна використовувати переваги багатьох дрібних розподілених джерел енергії в рамках єдиної системи. Один із ранніх, часто цитованих експериментальних проєктів пов’язаний з Інститутом Фраунгофера: 36 вітрових, сонячних, біогазових та когенераційних установок керувалися як єдина електростанція, яка забезпечувала електроенергією побутові прилади 12 000 домогосподарств 24 години на добу.

Термін «віртуальна» вказує на те, що немає жодного конкретного об’єкта, димоходу чи турбіни. Обладнання розташоване розрізнено, зазвичай за лічильниками споживачів, часто перебуває у власності приватних осіб або компаній, а об’єднує їх хмарне програмне забезпечення. Слово «електростанція» вказує на те, що для мережі цей парк працює як єдине джерело енергії та надає послуги, які раніше забезпечували традиційні електростанції.

Отже, коротко кажучи, VPP означає програмне об’єднання розподілених джерел енергії (англійська абревіатура DER). До них належать сонячні системи, побутові та промислові акумулятори, електромобілі та регульовані споживачі.

Не всі VPP однакові. Згідно з фаховою класифікацією, найпростішою формою є програма оператора, в якій окремі пристрої реагують на сигнали мережі окремо. На більш розвиненому рівні пристрої реагують як флот, як єдине ціле. На найвищому рівні цей парк бере участь у оптовому енергетичному ринку, одночасно узгоджено взаємодіючи з місцевою розподільчою мережею.

Що таке віртуальна електростанція і навіщо вона потрібна?

Якщо відповісти одним реченням на питання, що таке віртуальна електростанція: це багато дрібних виробників, сховищ та споживачів, яких програмне забезпечення об’єднує в один великий керований ресурс. Друга частина питання, а саме — чому вона потрібна, — випливає з поширення відновлюваних джерел енергії.

Виробництво сонячних панелей та вітрогенераторів залежить від погоди. За даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА), за сценарієм, що відповідає національним кліматичним цілям, потреба в гнучкості електроенергетичної системи подвоїться в період між 2022 і 2030 роками. Водночас із виведенням з експлуатації традиційних електростанцій, які добре піддаються регулюванню, зменшується інерційність системи та надійність регулюючої потужності.

Окремі розподілені джерела занадто малі, щоб оператор системи міг їх бачити та використовувати. Віртуальна електростанція саме це й вирішує: вона робить їх видимими та керованими, завдяки чому значна частина гнучкості мережі може надходити від домогосподарств та об’єктів. Оскільки ці пристрої знаходяться там, де електроенергію також споживають, VPP також зменшує навантаження на перевантажену передавальну мережу.

Те, що це не лише теорія, підтверджує аналіз Міністерства енергетики США (DOE). Згідно з ним, сьогодні значна частина потужностей VPP працює в рамках програм регулювання попиту (demand response). Потрійне збільшення потужності до 2030 року могло б покрити 10–20 відсотків пікового навантаження та заощадити близько 10 мільярдів доларів на мережевих витратах щорічно. Цей самий аналіз показав, що VPP, що складається з акумуляторів за лічильником та зарядних станцій для електромобілів, забезпечує пікову потужність із приблизно вдвічі меншими чистими витратами, ніж великий акумуляторний парк або пікова електростанція, що працює на газі.

Які пристрої можна підключити до VPP?

До VPP можна підключити практично будь-яке обладнання, яке генерує, накопичує або споживає енергію в керованому режимі, за умови, що його можна дистанційно вимірювати та керувати ним. Варто виділити дві групи: одна може лише зменшувати власне споживання, інша — також здатна активно віддавати потужність. Домашній акумулятор займає особливе місце, оскільки підходить для обох ролей. Список простягається від побутових сонячних панелей аж до виробничих процесів.

Сонячна система — віртуальна електростанція з накопиченням енергії

Сонячні панелі є найпоширенішим джерелом розподіленої енергії, однак їх виробництво залежить від погоди, тому на них не можна розраховувати так само, як на електростанцію, яку можна запускати за розкладом. Один із найбільших європейських операторів VPP, Next Kraftwerke, також застерігає, що хоча така подача енергії є вимірюваною та прогнозованою, участь на ринках гнучкості через характер виробництва є практично неможливою.

«Розумний» інвертор дає змогу дистанційно контролювати виробництво, програмувати його та, за потреби, обмежувати. Це регулювання в бік зменшення: сонячна батарея може зменшувати подачу енергії, але не може її збільшувати. Це може бути корисним, коли в мережі виникає надлишок пропозиції, але для забезпечення пікових навантажень цього само по собі недостатньо.

Тому віртуальна електростанція з сонячними панелями стає справді цінною лише тоді, коли до неї додається накопичувач енергії. Згідно з фаховим оглядом, система сонячних панелей насамперед обслуговує житло, акумулятор додає їй гнучкості, а VPP, як третій рівень, координує роботу багатьох таких домівок.

Зберігання енергії також зменшує втрати. Там, де багато сонячних панелей подають енергію назад у мережу низької напруги, напруга підвищується, і інвертори змушені обмежувати виробництво. Згідно з одним дослідженням, за допомогою «розумних» інверторів та акумулятора оптимального розміру це вимушене зниження виробництва та пов’язані з ним фінансові втрати можна зменшити на 47 відсотків. Отже, «віртуальна електростанція» на сонячних панелях використовує навіть ту сонячну енергію, яка раніше втрачалася, а завдяки накопиченню енергії надлишок, отриманий протягом дня, перетворюється на вечірній запас.

Зберігання енергії в акумуляторах

Акумулятор є найбільш універсальним елементом VPP, оскільки може виконувати функції як споживача, так і виробника: під час надвиробництва він заряджається, а в години пікового навантаження — розряджається. Віртуальна електростанція, побудована на основі акумулятора, може швидше змінювати свою потужність, ніж теплові електростанції, що є особливо цінним там, де в мережі відбуваються швидкі зміни навантаження. Саме тому фахові джерела вважають акумулятор основою віртуальних електростанцій: без нього бракувало б тієї швидкої реакції, з якою VPP реагує на мінливі умови в мережі.

Безнакопичення енергії VPP здебільшого була б здатна лише обмежувати споживання. Натомість віртуальна електростанція з акумулятором може також повертати енергію. Наприклад, у спільній програмі Ava Community Energy та Sunrun 1200 побутових клієнтів отримують фіксовану винагороду за те, що їхні акумулятори розряджаються щодня у вечірній пік.

При цьому інтереси власника не порушуються. Згідно з оглядом компанії Aurora Solar, більшість програм за замовчуванням залишають для домогосподарства приблизно 20 відсотків заряду, а в разі відключення електроенергії система автоматично переходить на забезпечення будинку і більше не підтримує мережу. Для повного розуміння ситуації слід врахувати, що кожне споживання енергії означає додатковий цикл заряджання-розряджання, що поступово прискорює зношування акумуляторних систем.

Окрім побутових установок, до портфеля можуть входити й більші системи BESS — промислового або мережевого масштабу. Отже, одне й те саме програмне забезпечення може керувати як побутовою енергонакопичувальною установкою, так і великим парком накопичувачів, а для мережі все це виглядає як єдине джерело енергії.

Електромобілі та зарядні станції для електромобілів

Електромобіль більшу частину часу простоює: згідно з аналізом gridX, приблизно 95 відсотків часу він перебуває на парковці. Якщо при цьому він підключений до зарядної станції, його акумулятор стає гнучким джерелом енергії.

На сьогодні найпоширенішою формою є односпрямована інтелектуальна зарядка (V1G). У цьому випадку зарядний пристрій коригує потужність і час зарядки відповідно до виробництва електроенергії або навантаження на мережу, наприклад, підлаштовуючи їх під пікові години роботи сонячних батарей або години з низьким навантаженням. За даними Міжнародного енергетичного агентства, «розумна зарядка» зменшує пікове навантаження та необхідність примусового обмеження виробництва енергії з відновлюваних джерел. Однак гнучкість є обмеженою, оскільки залежить від того, з яким рівнем заряду прибуває автомобіль, і коли власнику потрібна необхідна дальність пробігу. «Розумну» зарядку також можна адаптувати до тарифів, що залежать від часу доби, завдяки чому власник заряджає автомобіль у найдешевші години. Натомість у разі швидкої зарядки гнучкість практично відсутня, оскільки в цьому випадку метою є якомога швидше заряджання.

Наступним етапом є двостороннє заряджання (V2G), коли автомобіль також подає енергію назад у мережу. МЕА вважає потенціал цієї технології надзвичайним: згідно з дослідженням, проведеним у Сан-Франциско, до 2050 року V2G зможе запобігти трьом чвертям перевантажень трансформаторів порівняно з нерегульованою зарядкою та половині — порівняно з односторонньою «розумною» зарядкою.

Водночас відсутність стандартизації та регулювання все ще уповільнює поширення двонаправленої зарядки. Тому в більшості віртуальних електростанцій зарядний пристрій для електромобілів сьогодні виступає насамперед як регульований споживач: він не повертає енергію, але завдяки регулюванню часу зарядки значно розвантажує мережу.

Теплові насоси та інші регульовані споживачі

На перший погляд тепловий насос є простим споживачем, однак з точки зору VPP він також є накопичувачем. Згідно з оглядом фахової літератури, маса теплоакумулятора будівлі здатна накопичувати енергію у вигляді тепла, тому сама будівля функціонує як віртуальний акумулятор: внутрішня температура в межах діапазону комфорту відповідає рівню зарядженості, а маса теплоакумулятора — ємності.

На практиці це означає, що тепловий насос здійснює попередній нагрів або охолодження під час надлишку відновлюваної енергії, а в години пікового навантаження обмежує свою роботу, при цьому зберігаючи комфорт. Будівлі з великою масою теплоакумулятора довше зберігають комфортну внутрішню температуру навіть при зміні зовнішніх умов, тому короткочасне обмеження роботи теплового насоса залишається практично непомітним. За наявності буферного резервуара або накопичувача гарячої води для побутових потреб можливості ще більше розширюються, оскільки виробництво тепла в часі відокремлюється від споживання електроенергії. Згідно з нещодавнім дослідженням, ця здатність є найефективнішою у поєднанні з сонячними панелями, акумулятором та теплоакумулятором.

Ця можливість не є суто теоретичною. У рамках розробки, що фінансується Міністерством енергетики США, ведеться робота над прототипом теплового насоса, інтегрованого з теплоакумулятором, який спроектований так, щоб протягом трьох годин працювати з піковим споживанням, що на 20 відсотків нижче, ніж у традиційного повітряного теплового насоса.

Така сама логіка діє й щодо інших споживачів, що використовують теплові акумулятори, наприклад, водонагрівачів, електричних обігрівачів та холодильних установок. Однак ступінь гнучкості відрізняється для кожної будівлі, оскільки можливості, які надає маса теплового акумулятора, значною мірою залежать від типу будівлі.

Функціонування системи VPP та промислові споживачі

Промислові та комерційні споживачі є однією з найдавніших опор віртуальних електростанцій. Згідно з підсумками Всесвітнього економічного форуму, серед учасників VPP є великі споживачі, наприклад, заводи, власники яких зобов’язуються зменшувати споживання під час пікових навантажень.

Функціонування системи VPP у цьому випадку ґрунтується на плануванні технологічних процесів. Згідно з інструкцією з планування від Next Kraftwerke, гнучкістю можуть відрізнятися, зокрема, процеси подрібнення та плавлення, насоси подачі, охолодження, процеси опалення та сушіння, центри обробки даних та технології «power-to-x», а аварійні джерела живлення та накопичувачі особливо добре інтегруються у віртуальну електростанцію.

Вигода полягає у двох аспектах. Енергоємні процеси можна перенести на години з нижчими тарифами, а гнучкість, яку пропонується мережі, приносить дохід, який оператор ділить із власником обладнання. За даними Next Kraftwerke, гнучкість на стороні споживачів, наприклад, згладжування пікових навантажень (peak shaving), є особливо затребуваною послугою, яку можуть придбати як оператори магістральних, так і розподільчих мереж.

Однак існують і реальні обмеження. Згідно з нещодавнім оглядом літератури, технологічні обмеження щодо перервних промислових навантажень дозволяють лише короткі та рідкісні вікна відгуку. Це ж дослідження також показало, що якщо поєднати ці навантаження з акумуляторним сховищем, портфель може вже відповідати вимогам щодо послуг швидкого резерву частоти. Сховище покриває швидкі, короткі запити, а виробничий процес адаптується лише тоді, коли це технологічно можливо.

Принцип роботи VPP (Virtual Power Plant)

Як саме працює VPP на практиці, найпростіше уявити собі як єдиний процес. На основі даних, що надходять від пристроїв, програмне забезпечення формує загальну картину, на основі якої розраховує оптимальний графік роботи, а потім надсилає відповідні вказівки назад на пристрої. Таким чином, роботу віртуальної електростанції можна розбити на чотири етапи, що постійно повторюються і присутні на всіх часових інтервалах — від планування на наступний день до втручання в режимі реального часу. Нижче ми розглянемо їх по черзі.

Збір даних

Усе починається з вимірювань. VPP має постійно знати, скільки енергії виробляє сонячна батарея, який рівень заряду акумулятора, чи підключений електромобіль та яке споживання на об’єкті. Ці дані надають інвертори, контролери акумуляторів, «розумні» лічильники та локальні шлюзи (gateway).

Згідно з матеріалом Rocky Mountain Institute (RMI) про вимірювання VPP, якість даних визначається кількома основними критеріями: затримкою, роздільною здатністю (наприклад, дані з інтервалом 15 хвилин або 2 секунди), а також тим, чи пристрої спілкуються за стандартним протоколом. На відсутні або позадіапазонні значення слід звертати особливу увагу. За даними RMI, точні дані, що регулярно передаються, є однією з умов зрілості VPP.

Виробники використовують різноманітні мови, тому стандарти відіграють ключову роль. На місцевому рівні інвертори зазвичай передають дані за протоколом SunSpec Modbus, а для зв’язку з хмарою та учасниками мережі широко поширилися стандарти IEEE 2030.5 та OpenADR. Згідно з підсумками альянсу OpenADR, ці два стандарти доповнюють один одного: OpenADR ефективний у широкомасштабній передачі сигналів, а IEEE 2030.5 — у детальному керуванні та моніторингу стану. Чим більше пристроїв дотримується цих стандартів, тим дешевше та з меншим ризиком помилок можна підключати нові моделі та типи обладнання.

Практичний висновок: якщо ви в майбутньому плануєте займатися VPP, варто обирати інвертор та акумулятор, які пропонують відкритий, задокументований інтерфейс зв’язку.

Агрегація

Під час агрегації програмне забезпечення об’єднує дані багатьох окремих пристроїв у єдиний ресурс, придатний для продажу на ринку. Це необхідно, оскільки побутовий акумулятор занадто малий, щоб торгувати безпосередньо: на оптових та системних ринках послуг мінімальний розмір пропозиції зазвичай становить кілька мегават. Цей масштаб добре ілюструє приклад із США: для участі в програмі зниження попиту компанії Consolidated Edison потрібно взяти на себе зобов’язання щодо 50 кВт, що, як правило, є недосяжним для окремого домогосподарства.

VPP вирішує цю проблему таким чином: об’єднує індивідуальну гнучкість об’єктів у єдине спільне утворення, яке характеризує регулюючу здатність усього парку, і подає це як пропозицію. З точки зору ринку сукупний портфель таким чином поводиться як єдиний великий ресурс, а власники отримують доходи, які були б недосяжні для них окремо. Наприклад, у Каліфорнії оператор системи (CAISO) з 2015 року за допомогою окремої моделі участі дає змогу об’єднати об’єкти потужністю менше 1 МВт кожен, щоб у сукупності досягти 0,5 МВт, необхідних для виходу на ринок.

Математично це завдання не є простим. Через різні профілі роботи пристроїв різних типів, таких як акумулятори, теплові насоси та зарядні пристрої для електромобілів, точний розрахунок загального діапазону гнучкості, як правило, неможливий, тому програмне забезпечення використовує наближені методи. У випадку однорідного парку пристроїв, наприклад, агрегації акумуляторних систем зберігання енергії, ці методи працюють з високою точністю, проте при змішаному портфелі вони можуть давати надто обережні результати, і частина гнучкості залишається невикористаною.

Оптимізація

Серцем VPP є система управління енергією, що працює у хмарі, яка на основі загальної картини вирішує, що і коли має робити парк. Для цього їй потрібні прогнози щодо споживання, ринкових цін та виробництва відновлюваної енергії. Згідно з повідомленням IEEE Spectrum, сьогодні багато VPP використовують машинне навчання для прогнозування гнучкості споживання, потужності сонячних панелей та акумуляторів, поведінки користувачів та подій, пов’язаних із навантаженням на мережу.

Процес планування є багаторівневим. На основі прогнозу оператор подає заявку на ринок наступного дня, протягом дня переплановує з урахуванням свіжіших даних, а в режимі реального часу коригує фактичні відхилення. Чим коротший прогнозний період, тим менша похибка, тому внутрішньоденний ринок дає оператору можливість скоригувати дані на основі точнішого прогнозу ще до виконання зобов’язань. Різницю між запланованою та фактичною потужністю необхідно компенсувати у вигляді енергії, що може бути дороговартісним. Згідно з одним дослідженням, перепланування може зменшити цю різницю на 90 відсотків залежно від пори року та стратегії.

Оптимізація служить одразу кільком цілям: максимальному доходу, мінімальним витратам та надійному виконанню зобов’язань. Останнє є особливо важливим, оскільки на ринках послуг системного рівня діють суворі вимоги до надійності, а невиконання зобов’язань може призвести до штрафних санкцій або виключення з ринку. Тому ефективне управління енергією в рамках VPP враховує також невизначеність прогнозів, щоб уникнути надмірних пропозицій.

Управління

На останньому етапі рішення перетворюється на фізичне втручання. Оператор VPP у режимі реального часу за допомогою автоматичних керуючих сигналів задіює окремі пристрої, щоб виконати свої ринкові зобов’язання. Програмне забезпечення розбиває сукупну пропозицію на інструкції на рівні пристроїв: який акумулятор скільки має розрядитися, який тепловий насос на який час має призупинити роботу. Цей крок у фаховій літературі називають дезагрегацією: сукупний керуючий сигнал потрібно розподілити між членами парку.

Сигнал рідко надходить безпосередньо до обладнання. Зазвичай його приймає локальна система EMS або шлюз, який перекладає його на «мову» інвертора чи зарядного пристрою. Через це можна, наприклад, встановити обмеження на подачу енергії, запустити режим роботи з урахуванням попиту або отримати телеметричні дані. Згідно з навчальним матеріалом про VPP, під час навантаження на мережу оператор надсилає єдиний сигнал, на який за лічені секунди чи хвилини реагують навіть кілька тисяч пристроїв.

При цьому власник зберігає контроль над системою. Зазвичай програми дозволяють користувачеві переглянути налаштування: VPP не може перевищувати встановлений мінімальний рівень заряду, а під час відключення електроенергії пріоритет має забезпечення електроенергією дому.

Питання управління також стосується безпеки. Згідно з оглядом у сфері кібербезпеки, серед поширених протоколів DER протокол IEEE 2030.5 від самого початку розроблявся з дотриманням суворих вимог до шифрування, тоді як у протоколах Modbus і DNP3 було виявлено низку вразливостей, і лише найновіші версії відповідають сучасним стандартам безпеки. Тому надійна VPP базується на зашифрованому та автентифікованому зв’язку.

Яка роль агрегатора у VPP?

Віртуальна електростанція — це технічна система, а агрегатор — це учасник ринку, який експлуатує цю систему та веде діяльність від імені парку. За визначенням IRENA, агрегатори — це нові учасники ринку, які оптимізують використання розподілених джерел енергії та виводять їх на ринок як єдиний суб’єкт — віртуальну електростанцію. Тому у фаховій літературі ці два поняття часто вживаються як синоніми. Термін «енергетичний агрегатор» також позначає цього самого учасника.

Чим саме займається енергетичний агрегатор?

Якщо ви запитаєте, чим займається енергетичний агрегатор, найкоротшу відповідь дає законодавство ЄС. Згідно з Директивою 2019/944/ЄС, агрегація — це діяльність, під час якої фізична або юридична особа об’єднує навантаження або вироблену електроенергію кількох споживачів з метою її продажу, придбання або виставлення на аукціон на будь-якому ринку електроенергії.

На практиці це передбачає виконання низки завдань. Згідно з підсумковим звітом IRENA, агрегатор прогнозує та реалізує вироблену електроенергію, планує її постачання з урахуванням потреб внутрішньоденного ринку, надає послуги з балансування операторам систем передачі, а також — за наявності відповідного ринку — ліцензіатам розподільчих мереж. Агрегований парк може також замінити частину пікових електростанцій та пом’якшити стрибки навантаження, спричинені швидкими коливаннями виробництва відновлюваної енергії. Для власників він здійснює управління енергоспоживанням, що може принести економію на рахунках за енергію, а дохід розподіляє між учасниками.

Яку цінність це має, показує аналіз, проведений у Бельгії: завдяки регулюванню попиту за допомогою 40 000 побутових теплових насосів можна забезпечити резерв підйому напруги потужністю 100 МВт із витратами 0–14 євро за мегаватт-годину, на відміну від історичної ціни традиційних резервів у 32 євро.

Директива окремо згадує незалежного агрегатора, який не пов’язаний з енергопостачальником клієнта. Споживач може укласти з ним договір про агрегацію без згоди свого енергопостачальника, і директива прямо вимагає, щоб клієнт отримував належну частку вигоди від цієї діяльності. Детальні правила розробляють самі держави-члени, тому умови можуть відрізнятися в залежності від країни.

Рекомендація SOLARKIT: агрегація сонячних панелей та акумуляторів є ефективною в рамках VPP

У цьому розділі ви можете ознайомитися з нашою власною рекомендацією. Оскільки SOLARKIT займається продажем систем накопичення енергії, ми навмисно базуємо свою аргументацію на незалежних джерелах. Коротко про суть: поєднання сонячних панелей та акумуляторів є ефективним у VPP, оскільки сонячні панелі забезпечують енергію, а акумулятори — можливість регулювання. Разом вони здатні як збільшувати, так і зменшувати потужність, чого жоден з них окремо зробити не зміг би. Два наступні розділи демонструють це на практиці.

Гнучкість мережі: накопичення надлишку електроенергії, виробленої сонячними панелями

Виробництво сонячної енергії та її споживання рідко збігаються за часом. Згідно зі звітом Агентства Європейського Союзу з питань співпраці в галузі енергетичного регулювання (ACER) за 2026 рік, поширення сонячної енергії все більше поглиблює так звану «криву качки»: опівдні стає все більше годин із від’ємною ціною, а вранці та ввечері цінові піки стають більш різкими. На прикладі Німеччини 1 травня 2025 року після денного мінімуму вечірня ціна підскочила понад 400 євро/МВт·год.

Згідно з аналізом Montel Analytics, причиною зростання кількості негативних цін є рекордні обсяги виробництва сонячної енергії, а також відсутність сховищ та гнучкого споживання. До кінця жовтня 2025 року в одній із цінових зон Швеції, а також у Нідерландах, Німеччині, Іспанії, Бельгії та Франції було зафіксовано понад 500 годин із від’ємними цінами. Згідно з нещодавнім аналізом, що охоплює весняний період, у Німеччині 46,8 % сонячної енергії припадало саме на години з від’ємними цінами.

Тут на допомогу приходить акумулятор. Якщо замість подачі надлишку енергії, виробленої в обідній час, у мережу ви заряджаєте її в акумулятор, ви не продаєте її за заниженою ціною, а мережа розвантажується. У VPP все це відбувається скоординовано, одночасно у багатьох домогосподарствах, і це є справжньою гнучкістю мережі.

При виборі обладнання ключовим фактором є комунікаційні можливості. За даними виробника, у Європі працює понад 17 000 систем із європейської серії акумуляторів EcoFlow PowerOcean, управління якими здійснюється за допомогою власного програмного забезпечення для управління енергоспоживанням у домі (HEMS). Можливість участі у VPP, за інформацією виробника, залежить від регіону та енергопостачальника, тому варто перевірити це заздалегідь.

Повернення енергії під час пікового навантаження

Справжня цінність акумулятора проявляється ввечері, коли сонячні панелі вже не генерують енергію, а споживання та ціна досягають піку. У цей час віртуальна електростанція використовує сонячну енергію, накопичену в акумуляторах, для забезпечення потреб домогосподарства або подає її в мережу, тим самим замінюючи частину дорогих пікових електростанцій.

Це працює і на практиці. За даними виробника, системи накопичення енергії FoxEss вже співпрацюють в Австралії з чотирма операторами VPP та дев’ятьма розподільчими мережевими компаніями, а у Великій Британії їх можна підключити до VPP компанії Axle Energy. Згідно з описом Axle, система зазвичай подає енергію 4–8 разів на місяць, а власник зберігає повний контроль над акумулятором через мобільний додаток.

На промислових і комерційних об’єктах зниження пікового навантаження може окремо окупитися. Там, де тариф залежить від найвищої виміряної потужності, акумулятор утримує споживання з мережі нижче певного порогу, тим самим знижуючи плату за потужність. За даними американської компанії Clean Energy Group, сонячна батарея сама по собі рідко ефективно знижує пікове навантаження, тоді як акумулятор можна повністю контролювати, тому він ідеально підходить для цього завдання. Детальніше про це ми писали у статті «Зниження пікового навантаження за допомогою системи накопичення енергії ».

Наша рекомендація: не шукайте можливість підключення до VPP вже після встановлення. Ще на етапі проектування обирайте гібридний інвертор та акумулятор, які пропонують стандартний, відкритий інтерфейс зв’язку, і зверніть увагу, за яких гарантійних умов виробник дозволяє зовнішнє керування.

Поширені запитання про системи Virtual Power Plant

Яка роль системи EMS у віртуальній електростанції?

EMS, тобто локальна система управління енергією, як єдина інтегрована система, контролює, керує та оптимізує роботу сонячних панелей, акумуляторів та споживачів у будинку або на об’єкті. У віртуальній електростанції вона приймає сигнали від платформи VPP і виконує їх, дотримуючись при цьому місцевих обмежень, наприклад, встановленого мінімального рівня заряду.

Системи VPP та BESS: у чому різниця?

BESS — це фізичний пристрій, тобто акумуляторне сховище енергії, а VPP — це програмне об’єднання, яке керує багатьма різними пристроями як єдиним ресурсом. Система BESS може бути частиною VPP, отже, VPP і BESS не є альтернативами одне одному: сховище — це апаратне забезпечення, а віртуальна електростанція — це рівень, який координує роботу багатьох таких сховищ і виводить їх на ринок.

У чому полягає різниця між VPP та мікромережею?

Мікромережа працює в межах фіксованих кордонів і може відключатися від мережі в автономному режимі, таким чином забезпечуючи своїх споживачів електроенергією навіть під час відключення електропостачання. На відміну від цього, VPP залишається підключеною до мережі, об’єднує пристрої, розкидані на великій території, і насамперед обслуговує мережу та ринок.

Чи скорочує участь у VPP термін експлуатації акумулятора?

Кожен запит означає додатковий цикл заряджання-розряджання, але вплив залежить головним чином від способу використання: пошкодження спричиняють насамперед глибоке розряджання та несприятлива температура, тоді як вплив неглибоких, добре регульованих циклів є значно меншим. Варто перевірити, чи підтримує програма мінімальний рівень заряду, а також що передбачає гарантія виробника щодо зовнішнього керування.

Що потрібно, щоб моя сонячна система підключилася до VPP?

Потрібні інвертор та акумулятор, які можна дистанційно керувати та які надають дані в режимі реального часу, а також доступна програма VPP у вашому регіоні. У ЄС, згідно з директивою 2019/944/ЄС, ви можете укласти договір про агрегацію навіть без згоди вашого постачальника електроенергії та подати заявку на встановлення «розумного» лічильника.