تجمیعکنندگی برق سبز یعنی چه؟
تجمیعکنندگی برق سبز به مدیریت هماهنگ چند منبع انرژی تجدیدپذیر مانند نیروگاه خورشیدی و بادی توسط یک Renewable Energy Aggregator گفته میشود. تجمیعکننده میتواند تولید این منابع را بهصورت یک سبد واحد مدیریت کرده و برای فروش انرژی، ارائه پیشنهاد قیمت و معامله گواهیهای سبز در بازار برق تصمیمگیری کند.
هدف Aggregator این است که منابع تجدیدپذیر پراکنده را بهصورت هماهنگ مدیریت کند و تصمیمات تجاری آنها را بهینه سازد.
Renewable Energy Aggregator چیست؟
تولید برق تجدیدپذیر در بسیاری از شبکهها فقط در نیروگاههای بسیار بزرگ انجام نمیشود. نیروگاههای خورشیدی، توربینهای بادی و سایر منابع پراکنده میتوانند ظرفیتهای متفاوتی داشته باشند و در نقاط مختلف شبکه قرار گرفته باشند.
تجمیعکننده انرژی تجدیدپذیر این منابع را از نظر تجاری و عملیاتی در قالب یک مجموعه مدیریت میکند. در نتیجه بهجای اینکه هر منبع بهتنهایی درباره فروش انرژی تصمیم بگیرد، تجمیعکننده میتواند برای کل سبد تولید یک استراتژی هماهنگ ایجاد کند.
چرا منابع تجدیدپذیر تجمیع میشوند؟
منابع خورشیدی و بادی ماهیت متغیری دارند. تولید پنل خورشیدی به تابش خورشید وابسته است و تولید نیروگاه بادی نیز با شرایط باد تغییر میکند.
مدیریت همزمان چند منبع به تجمیعکننده اجازه میدهد سبد تولید را در سطح بالاتری مشاهده کند و درباره مقدار و قیمت پیشنهادی انرژی تصمیمگیری هماهنگ داشته باشد.
نقش اصلی تجمیعکننده، تصمیمگیری درباره نحوه حضور منابع در بازار، مدیریت پیشنهادهای فروش و هماهنگکردن تولید با شرایط بازار برق است.
تجمیعکننده چگونه در بازار برق فعالیت میکند؟
در پژوهش علمی مورد بررسی، یک تجمیعکننده استراتژیک دارای منابع بادی و خورشیدی در بازار روزپیش برق حضور دارد.
تجمیعکننده میتواند قیمت پیشنهادی فروش برق خود را تعیین کند و مدل بهینهسازی تلاش میکند ترکیبی از مقدار تولید و پیشنهاد قیمت را پیدا کند که سود مورد انتظار آن را افزایش دهد.
در سمت دیگر، اپراتور بازار پیشنهادهای تولیدکنندگان را دریافت کرده و بر اساس محدودیتهای شبکه، عرضه و تقاضا و هزینه تولید، بازار را تسویه میکند.
گواهی سبز برق چیست؟
گواهی سبز یا Green Certificate که در برخی بازارها با عنوان Renewable Energy Certificate – REC شناخته میشود، ابزاری برای نشان دادن منشأ تجدیدپذیر برق تولیدشده است.
در چارچوب بررسیشده در مقاله، تولید برق تجدیدپذیر به صدور گواهی سبز مرتبط میشود. به بیان ساده، تولید انرژی از نیروگاههای واجد شرایط میتواند علاوه بر درآمد فروش برق، یک دارایی قابل معامله دیگر در قالب گواهی سبز ایجاد کند.
در مدل مقاله، تجمیعکننده میتواند استراتژی مشارکت خود را در هر دو بازار بهصورت هماهنگ بهینه کند.
مفهوم State of Available Certificates چیست؟
یکی از مفاهیم معرفیشده در پژوهش، State of Available Certificates یا به اختصار SOAC است.
این متغیر نشان میدهد تجمیعکننده در هر ساعت چه تعداد گواهی سبز برای عرضه در اختیار دارد.
در نتیجه تجمیعکننده مجبور نیست تمام گواهیهای قابل عرضه را در همان لحظه بفروشد. مدل میتواند تصمیم بگیرد گواهی در یک دوره عرضه شود یا برای یک حراج بعدی در دسترس باقی بماند.
اگر قیمت گواهی سبز در ساعات مختلف تغییر کند، زمان عرضه گواهی میتواند مستقیماً بر درآمد تجمیعکننده اثر بگذارد.
استراتژی معاملاتی چگونه بهینه میشود؟
محققان برای بررسی این مسئله از یک مدل Bi-level Optimization یا بهینهسازی دوسطحی استفاده کردهاند.
سطح بالا؛ تصمیم تجمیعکننده
در سطح بالا، هدف افزایش سود مورد انتظار تجمیعکننده است. درآمد آن از فروش برق و فروش گواهیهای سبز حاصل میشود.
سطح پایین؛ تسویه بازار
در سطح پایین، بازار برق روزپیش و سپس بازار گواهیهای سبز توسط اپراتور بازار تسویه میشوند. قیمتها و مقدار انرژی پذیرفتهشده در این مرحله مشخص میشوند.
برای قابل حل شدن مسئله، مدل دوسطحی ابتدا با استفاده از شرایط بهینگی به یک Mathematical Program with Equilibrium Constraints تبدیل شده و سپس به یک مدل Mixed Integer Linear Programming بازنویسی شده است.
تجمیعکننده استراتژیک چه تفاوتی با Price Taker دارد؟
در مقاله، تجمیعکننده اصلی بهصورت یک بازیگر استراتژیک یا Price Maker مدلسازی شده است.
یعنی اندازه و موقعیت آن به شکلی در نظر گرفته شده که استراتژی پیشنهاد قیمتش میتواند بر نتیجه بازار اثر بگذارد.
در مقابل، تجمیعکننده غیراستراتژیک بهعنوان Price Taker رفتار میکند و قیمت بازار را بهعنوان یک عامل بیرونی میپذیرد.
نتایج عددی مقاله چه چیزی نشان میدهد؟
مدل ابتدا روی یک شبکه پنجباسه PJM و سپس روی یک سیستم اصلاحشده IEEE 24-bus آزمایش شده است.
در سناریوی شبکه بدون تراکم در مطالعه پنجباسه، تجمیعکننده استراتژیک از حضور همزمان در بازار برق و گواهیهای سبز به درآمد بیشتری نسبت به حالتی رسید که فقط در بازار برق مشارکت کند.
| شاخص | تجمیعکننده استراتژیک | تجمیعکننده غیراستراتژیک |
|---|---|---|
| برق تولیدشده روزانه | 4800 MWh | 4830 MWh |
| گواهی سبز معاملهشده | 4788 | 3784 |
| سود بازار برق | 567,665 دلار | 571,580 دلار |
| سود گواهی سبز | 86,961 دلار | 73,736 دلار |
| سود کل | 654,626 دلار | 645,316 دلار |
این نتایج مربوط به سناریو و مفروضات مشخص مدل مقاله هستند و نباید بهعنوان درآمد تضمینشده برای یک بازار برق واقعی تفسیر شوند.
تراکم شبکه چه اثری بر تجمیعکننده دارد؟
اگر ظرفیت خطوط انتقال محدود شود، امکان انتقال آزادانه انرژی بین نقاط مختلف شبکه کاهش پیدا میکند. این وضعیت میتواند باعث ایجاد تفاوت در قیمت محلی برق در باسهای مختلف شود.
در مطالعه پنجباسه مقاله، تراکم شبکه باعث شد قیمت برق در برخی نقاط به شکل قابل توجهی تغییر کند و تجمیعکننده استراتژیک از شرایط جدید بازار استفاده کند.
| شاخص در شبکه متراکم | تجمیعکننده استراتژیک | تجمیعکننده غیراستراتژیک |
|---|---|---|
| تولید برق | 4704 MWh | 4830 MWh |
| گواهی سبز | 4692 | 3784 |
| سود بازار برق | 737,246 دلار | 576,620 دلار |
| سود گواهی سبز | 85,323 دلار | 72,978 دلار |
| سود کل | 822,569 دلار | 649,598 دلار |
افزایش سود در این سناریو به معنی مطلوب بودن تراکم شبکه نیست. این نتیجه نشان میدهد محدودیت انتقال میتواند قیمتهای محلی و قدرت بازار بازیگران را تغییر دهد.
تجمیعکنندگی چه ارتباطی با نیروگاه خورشیدی دارد؟
نیروگاههای خورشیدی به دلیل وابستگی مستقیم تولید به تابش خورشید، در ساعات مختلف روز توان خروجی متفاوتی دارند.
در مطالعه مقاله، تولید خورشیدی از صبح آغاز میشود، در ساعات میانی روز افزایش پیدا میکند و با کاهش تابش در ساعات پایانی روز کاهش مییابد.
قرارگرفتن نیروگاه خورشیدی در کنار نیروگاه بادی در یک سبد تجمیعشده امکان مدیریت هماهنگتر پروفایل تولید را فراهم میکند.
چرا گواهی سبز ساعتی اهمیت پیدا کرده است؟
یکی از موضوعات مورد توجه مقاله، تسویه ساعتی بازار گواهیهای سبز است.
هدف این رویکرد ایجاد ارتباط دقیقتر بین زمان تولید انرژی تجدیدپذیر و گواهی صادرشده برای آن است. به این ترتیب منشأ برق سبز فقط در مقیاس سالانه یا ماهانه بررسی نمیشود، بلکه میتواند در بازههای زمانی کوتاهتر قابل رهگیری باشد.
تطبیق زمانی دقیقتر میتواند اطلاعات بیشتری درباره منشأ واقعی انرژی مصرفشده در اختیار بازار قرار دهد.
چالشهای تجمیعکنندگی برق سبز چیست؟
پیشبینی تولید تجدیدپذیر
مقدار تولید باد و خورشید ثابت نیست و پیشبینی دقیق آن برای برنامهریزی بازار اهمیت زیادی دارد.
محدودیت شبکه انتقال
حتی اگر انرژی تجدیدپذیر در یک نقطه موجود باشد، محدودیت ظرفیت خطوط میتواند انتقال آن به محل مصرف را محدود کند.
قوانین بازار
مدل فعالیت Aggregator به ساختار بازار برق، قواعد تسویه، نحوه صدور گواهی سبز و مقررات مربوط به منابع تجدیدپذیر وابسته است.
قدرت بازار
اگر یک بازیگر سهم قابل توجهی از تولید در یک ناحیه داشته باشد، رفتار استراتژیک آن میتواند بر قیمت بازار اثر بگذارد. به همین دلیل طراحی مقررات و نظارت بازار اهمیت زیادی دارد.
مزایای بالقوه تجمیع منابع انرژی تجدیدپذیر
تجمیع منابع میتواند ساختار مدیریتی مناسبی برای حضور نیروگاههای تجدیدپذیر در بازارهای پیشرفته برق ایجاد کند.
در چنین ساختاری، تجمیعکننده میتواند همزمان شرایط تولید، قیمت برق، محدودیت شبکه و وضعیت گواهیهای سبز را بررسی کند و بر اساس آن استراتژی تجاری خود را تنظیم کند.
این مفهوم برای توسعه برق سبز چه اهمیتی دارد؟
با افزایش تعداد نیروگاههای خورشیدی و سایر منابع تولید پراکنده، صرف نصب ظرفیت جدید تنها بخش مسئله است.
برای استفاده مؤثر از این ظرفیتها باید سازوکارهایی برای مدیریت تولید، تجمیع منابع، پیشبینی، تسویه انرژی و حضور در بازار نیز وجود داشته باشد.
Aggregator یکی از مدلهایی است که در بازارهای برق مختلف برای ایجاد ارتباط بین منابع کوچکتر و ساختار بازار مورد مطالعه قرار گرفته است.
توسعه انرژی خورشیدی فقط به پنل و اینورتر محدود نمیشود؛ بازار برق، زیرساخت شبکه، پیشبینی تولید و مدلهای تجاری نیز بخش مهم اقتصاد برق سبز هستند.
نتیجه نهایی
تجمیعکنندگی برق سبز یک رویکرد برای مدیریت چند منبع انرژی تجدیدپذیر در قالب یک بازیگر هماهنگ بازار است.
در پژوهش بررسیشده، تجمیعکنندهای با سبد نیروگاه خورشیدی و بادی بهطور همزمان در بازار برق و بازار گواهیهای سبز فعالیت میکند.
نتایج مدل نشان میدهد استراتژی پیشنهاد قیمت، زمان فروش گواهیها و شرایط شبکه انتقال میتوانند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد اقتصادی تجمیعکننده داشته باشند.
Aggregator میتواند حلقهای بین منابع خورشیدی و بادی، شبکه برق و ساختارهای معاملاتی انرژی باشد.
سؤالات متداول درباره تجمیعکنندگی برق سبز
یک بازیگر یا ساختار مدیریتی است که چند منبع انرژی تجدیدپذیر را بهصورت یک مجموعه هماهنگ برای حضور در بازار مدیریت میکند.
در مقاله مورد بررسی، سبد تجمیعکننده شامل منابع بادی و خورشیدی است. در مدلهای دیگر بازار برق منابع توزیعشده دیگری نیز میتوانند در ساختار تجمیع قرار گیرند.
گواهی سبز منشأ تجدیدپذیر مقدار مشخصی از برق تولیدشده را نمایندگی میکند و میتواند در بازار مربوطه معامله شود.
خیر. در مدل مقاله، تجمیعکننده علاوه بر فروش برق در بازار گواهیهای سبز نیز مشارکت میکند.
تراکم میتواند محدودیت انتقال ایجاد کند و باعث تفاوت قیمت برق بین نقاط مختلف شبکه شود.
State of Available Certificates متغیری برای نمایش گواهیهای سبز قابل عرضه در هر دوره زمانی است و به مدیریت زمان فروش آنها کمک میکند.
منبع علمی این مقاله
این مطلب بر اساس مقاله علمی زیر تهیه و به زبان فارسی برای مخاطبان فوتوسان بازنویسی شده است:
Co-optimized trading strategy of a renewable energy aggregator in electricity and green certificates markets
نویسندگان: Christos N. Dimitriadis، Evangelos G. Tsimopoulos و Michael C. Georgiadis
نشریه:
Renewable Energy
جلد:
236
سال انتشار:
2024
شماره مقاله:
121444
DOI:
10.1016/j.renene.2024.121444