Clase de conocimiento sobre almacenamiento de energía | Análisis breve del VPP

P ¿Qué es una Central Eléctrica Virtual?

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Una planta de energía virtual (VPP, por sus siglas en inglés) es un sistema que utiliza tecnologías avanzadas de comunicación y control para integrar y coordinar recursos energéticos distribuidos (como la energía eólica, la generación fotovoltaica, sistemas de almacenamiento de energía y cargas regulables) ubicados en diferentes localidades. A través de una VPP, los recursos energéticos distribuidos pueden participar colectivamente en el mercado eléctrico y en la gestión de la red, mejorando así la eficiencia en el uso de la energía, garantizando una operación estable del sistema eléctrico y maximizando los beneficios económicos.

P ¿Cuáles son los componentes de un VPP?

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Recursos Energéticos Distribuidos (DER): Estos incluyen la generación de energía fotovoltaica, la generación de energía eólica, la pequeña hidroelectricidad, la generación de energía a partir de biomasa, sistemas de almacenamiento de energía (como baterías), estaciones de carga para vehículos eléctricos y cargas controlables (como electrodomésticos inteligentes y cargas industriales). Estos recursos están conectados mediante una plataforma digital para formar un sistema virtual integrado de suministro de energía.

Tecnología de la Información y la Comunicación (TIC): Se utiliza para monitorear, gestionar y optimizar el estado operativo de los recursos energéticos distribuidos. Esto incluye dispositivos del Internet de las Cosas (IoT), sensores, sistemas de control supervisorio y adquisición de datos (SCADA), así como plataformas de computación en la nube y análisis de macrodatos.

Sistema Inteligente de Despacho y Control: Utiliza algoritmos avanzados y estrategias de control para lograr un despacho coordinado y una operación optimizada de los recursos energéticos distribuidos, garantizando la estabilidad y la eficiencia económica del suministro de energía.

Sistema de Gestión de Energía (EMS): Gestiona y optimiza de manera integral el funcionamiento del VPP, incluyendo funciones como la predicción energética, la respuesta a la demanda, la negociación en el mercado y el diagnóstico de fallos.

EMS ViStarter de Vilion

El ViStarter EMS, desarrollado de manera independiente por el equipo de Vilion, es una plataforma ligera de control en sitio y gestión integrada de la energía que cuenta con recopilación y análisis de datos en tiempo real, programación y gestión de la operación del sistema, así como capacidades de autodiagnóstico y mantenimiento de fallos. Integra diversos modelos de aplicaciones industriales y comerciales, actuando como un experto inteligente en gestión de energía disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana, que calcula y optimiza continuamente las estrategias operativas para obtener los máximos beneficios para el usuario.

Interfaz ViStarter EMS

ViStarter está diseñado principalmente para aplicaciones que involucran sistemas de almacenamiento de energía por baterías. Optimiza la distribución de potencia de múltiples dispositivos de almacenamiento en el sitio y monitorea la integración complementaria de diversas fuentes de energía (como cargas, fotovoltaica, energía eólica y generadores) para lograr los mejores resultados en gestión energética.

En la construcción y operación de VPPs, ViStarter de Vilion, con sus potentes capacidades en distribución de energía entre múltiples dispositivos de almacenamiento y monitoreo complementario de múltiples fuentes de energía, será un socio indispensable. Al optimizar la estrategia de operación de los sistemas energéticos en el sitio, puede maximizar la utilización de la energía y mejorar la eficiencia, brindando un sólido apoyo para la operación estable y eficiente de las VPPs.

Ver más especificaciones sobre ViStarter EMS: Sistema de gestión de energía ViStarter_Vilion (szvilion.com)

P ¿Cómo funciona un VPP?

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(1) Recopilación y monitoreo de datos: El VPP recopila datos operativos en tiempo real (como la generación de energía, el estado del almacenamiento de energía y la demanda de carga) de los recursos energéticos distribuidos mediante sensores y redes de comunicación.

(2) Optimización, programación y control: El sistema de gestión energética optimiza las estrategias de despacho basándose en los datos recopilados, combinados con las señales de precios del mercado eléctrico y la demanda de la red, para coordinar el funcionamiento de los recursos energéticos distribuidos y garantizar el equilibrio entre la generación y la carga.

(3) Comercio y respuesta del mercado: El VPP puede participar en el mercado spot de electricidad y en el mercado de servicios auxiliares. Al ajustar con flexibilidad la potencia de salida y la respuesta de carga, puede generar ingresos en el mercado.

(4) Retroalimentación y ajuste: En función de los resultados de las transacciones en el mercado y del estado operativo de la red, el VPP ajusta continuamente sus estrategias de programación para optimizar la operación general.

P ¿Cuáles son los escenarios de aplicación y las funciones de un VPP?

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(1) Comercio en el mercado eléctrico: Un VPP puede participar en el mercado spot de electricidad y en el mercado de servicios auxiliares para obtener ingresos del mercado, reducir los costos energéticos y aumentar los beneficios económicos.

(2) Respuesta a la demanda: Al ajustar las respuestas de carga, un VPP puede participar en proyectos de respuesta a la demanda, aportando capacidades de regulación a la red. Los VPP también pueden ofrecer capacidades flexibles de despacho para equilibrar la oferta y la demanda de energía, reducir la presión sobre la red y mejorar la estabilidad y confiabilidad del sistema eléctrico.

(3) Energía de respaldo de emergencia: En caso de fallas en la red o situaciones de emergencia, un VPP puede actuar como fuente de energía de respaldo para garantizar la continuidad del suministro.

(4) Integración de energías renovables: Una VPP puede optimizar la integración en la red de energías renovables distribuidas, aliviando la presión sobre la red. Sus capacidades de gestión integrada ayudan a aumentar la proporción de energías renovables distribuidas, mejorar la eficiencia en el uso de la energía, reducir los desperdicios y promover la transición energética y el desarrollo bajo en carbono.

(5) Optimización del almacenamiento de energía: Los sistemas de almacenamiento de energía son un componente crítico de una VPP. Mediante algoritmos centralizados de programación y optimización, una VPP puede controlar la carga y descarga de los sistemas de almacenamiento de energía para maximizar los beneficios económicos y la estabilidad de la red. Por ejemplo, cargar durante períodos de baja demanda y descargar durante las horas pico o proporcionar energía de emergencia en caso de fallos en la red.

(6) Gestión de la carga de vehículos eléctricos: A medida que crece la adopción de vehículos eléctricos (VE), su demanda de carga impacta cada vez más en la red. Una VPP puede optimizar la gestión de las cargas de carga de los VE mediante la conexión y programación con las instalaciones de carga de VE. Esto puede reducir la presión sobre la red y ofrecer servicios de carga más convenientes y rentables para los usuarios de VE.

P ¿Cómo se implementan los VPP en varios países?

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La implementación de las VPP varía según el país, dependiendo de factores como la estructura del mercado eléctrico, el entorno normativo, el desarrollo tecnológico y las dotaciones de recursos. A continuación se presentan algunos ejemplos de cómo se implementan las VPP en diferentes países:

(1) Alemania

a. Impulsores de políticas y mecanismos de mercado

La implementación de las VPP en Alemania se ha visto beneficiada por fuertes impulsos políticos y un mecanismo de mercado eléctrico altamente liberalizado. En primer lugar, Alemania ha establecido objetivos claros para la reducción de gases de efecto invernadero, adelantando la meta de alcanzar la neutralidad climática de 2050 a 2045, y ha promovido vigorosamente el desarrollo de energías renovables. Este contexto político proporciona una fuerte fuerza motriz para el desarrollo de las VPP. En segundo lugar, Alemania ha adoptado un modelo operativo que separa las actividades de red, centrales eléctricas, transmisión, distribución y venta de electricidad, lo que ha dado lugar a un mercado eléctrico altamente liberalizado. Esto ofrece condiciones previas esenciales para que nuevas entidades del mercado puedan ingresar al mercado y desarrollarse hacia nuevos modelos de negocio sostenibles y rentables.

b. La operación comercial mejora la flexibilidad y la rentabilidad del sistema eléctrico

Las VPP en Alemania han alcanzado la operación comercial, y entre sus operadores se encuentran operadores independientes de VPP, grandes empresas de energía y nuevos participantes en el mercado. Los Grupos de Equilibrio de la Red alemanes (también conocidos como Partes Responsables del Equilibrio) desempeñan un papel importante en el mantenimiento del equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad. Muchos operadores de VPP colaboran con estos grupos de equilibrio, y las Partes Responsables del Equilibrio también pueden operar sus propias VPP. Al agrupar y gestionar centralizadamente los recursos energéticos distribuidos, mejoran la flexibilidad del sistema eléctrico.

Además, las VPP integran recursos energéticos distribuidos para participar en transacciones del mercado eléctrico, obteniendo múltiples beneficios tales como servicios de equilibrio de la red y servicios al usuario. En Alemania, los operadores de VPP participan en el mercado eléctrico mediante diversos métodos de comercio, incluyendo el mercado a plazo, el mercado intradiario y el mercado de balanceo.

(2) Estados Unidos

a. Recursos de respuesta a la demanda y flexibilidad

Como uno de los países con los programas de respuesta a la demanda más extensos y diversos, Estados Unidos ha establecido un mercado sólido para las VPP. En el mercado eléctrico de EE.UU., las VPP operan como participantes independientes en el mercado y pueden obtener beneficios económicos al participar en proyectos de respuesta a la demanda. Estos proyectos suelen ser iniciados por operadores de redes o agencias de gestión energética con el objetivo de equilibrar la oferta y la demanda mediante el incentivo a los usuarios para que modifiquen su comportamiento en el consumo de electricidad.

Las VPP integran diversos recursos energéticos distribuidos, incluyendo, entre otros, demandas de potencia ajustables de usuarios industriales y comerciales, dispositivos de control de temperatura en sistemas domóticos y estaciones de carga para vehículos eléctricos. A través de tecnologías avanzadas de comunicación y sistemas de control, las VPP pueden monitorear y ajustar en tiempo real el consumo de electricidad de estos recursos de carga flexible. Por ejemplo, el proyecto de VPP de Tesla en Estados Unidos abarca múltiples regiones, incluida California. Utiliza su plataforma de comercio y control de electricidad en tiempo real llamada Autobidder, lo que permite a propietarios y operadores desarrollar estrategias operativas que maximizan los ingresos según sus objetivos comerciales y preferencias de riesgo.

b. Mecanismos de mercado

El mercado eléctrico de los EE.UU. está altamente desarrollado, caracterizado por su alto grado de mercantilización, diversificación y la aplicación de innovaciones tecnológicas. El desarrollo de las VPP en los EE.UU. refleja esta madurez del mercado. Las VPP integran recursos energéticos distribuidos para participar tanto en los mercados mayoristas como minoristas de electricidad. Esta integración optimiza la asignación de recursos y mejora la eficiencia en el uso de la energía.

(3) China

a. Orientación de políticas y proyectos de demostración

El gobierno chino está promoviendo activamente la construcción y el desarrollo de sistemas de gestión de energía virtual (VPP, por sus siglas en inglés). Diversos departamentos, incluidos la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma (NDRC) y la Administración Nacional de Energía (NEA), han introducido varias políticas para fomentar proyectos piloto de VPP. Por ejemplo, el «14º Plan Quinquenal para el Sistema Energético Moderno» tiene como objetivo acumular experiencia a través de estos proyectos piloto y explorar modelos de construcción y desarrollo de VPP adecuados a las condiciones nacionales de China.

En julio de 2024, China General Nuclear Power Group (CGN) puso en marcha el primer proyecto nacional de VPP de suministro eléctrico totalmente verde en el Parque de Cables Dongfang, en Ningbo, Zhejiang. Este proyecto utiliza una operación colaborativa de diversas fuentes de energía, incluyendo sistemas fotovoltaicos, almacenamiento de energía, estaciones de carga y cargas industriales, para permitir un conmutación inteligente basada en la eficiencia económica en tiempo real, mejorando así la utilización energética y la rentabilidad.

b. Innovación y aplicación tecnológica

China ha logrado avances significativos en la tecnología de los VPP. Al aprovechar la avanzada tecnología del Internet de las Cosas (IoT), los VPP ahora pueden percibir y monitorear en tiempo real el estado y los datos operativos de los recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés), tales como energía eólica, fotovoltaica, sistemas de almacenamiento de energía, cargas controlables y vehículos eléctricos. La tecnología de macrodatos brinda a los VPP capacidades potentes de procesamiento y análisis de datos, permitiéndoles recopilar, almacenar, procesar y analizar grandes volúmenes de información. Esto les permite descubrir patrones operativos y valor potencial en los recursos distribuidos. La inteligencia artificial (IA) se aplica en los VPP principalmente en áreas como la programación inteligente, el control de optimización y el soporte a la toma de decisiones. A través del uso de aprendizaje automático y aprendizaje profundo, los VPP pueden identificar y categorizar de manera inteligente los recursos distribuidos, y formular estrategias óptimas de programación y esquemas de control. La innovación tecnológica otorga a los VPP una ventaja aún mayor al ofrecer capacidades confiables y flexibles de suministro o regulación de energía.

(4) Otros países

a. Japón

Las VPP de Japón se centran en nuevas soluciones de almacenamiento de energía y optimizan la asignación de energía para crear situaciones en las que todas las partes salgan ganando. El diverso mercado eléctrico ofrece diversos modelos de ingresos para las VPP.

b. Países europeos

Algunos países europeos, como el Reino Unido y Francia, también están avanzando activamente en el desarrollo de VPP mediante la implementación de políticas pertinentes y el establecimiento de mecanismos de mercado para promover la despliegue y aplicación de VPP.

En resumen, la implementación de VPP en diversos países presenta características únicas, pero depende de un apoyo multifacético que incluye orientación política, mecanismos de mercado, innovación tecnológica y operación comercial. A medida que la transformación energética global se acelera y los mercados eléctricos continúan mejorando, se espera que las VPP registren una aplicación y desarrollo más amplios en más países y regiones.