Adattare i sistemi energetici per le esigenze delle energie rinnovabili

I sistemi energetici del mondo stanno cambiando. Sempre più fonti di energia rinnovabile, come il vento e il sole, stanno diventando parte dell'offerta elettrica. Questo cambiamento ha costretto i mercati elettrici e i sistemi ad adattarsi rapidamente. A differenza delle fonti di energia tradizionali che possono generare elettricità in modo costante, le fonti rinnovabili possono essere imprevedibili. Questa imprevedibilità può portare a improvvisi aumenti o diminuzioni nella Domanda di elettricità, noti come esigenze di ramp-up.

Quando queste esigenze di ramp-up si presentano, è fondamentale avere un modo per fornire energia aggiuntiva. Qui entrano in gioco i prodotti di ramp-up flessibili (FRP). Gli FRP sono progettati per aiutare a gestire questi cambiamenti improvvisi nella domanda o nell'offerta. Anche se sono stati introdotti in alcuni mercati elettrici, ci sono stati problemi su come funzionano nella pratica. A volte, i Prezzi degli FRP non riflettono il loro vero valore, il che può portare a inefficienze.

Questo documento discute l'importanza degli FRP e come un nuovo approccio per acquisirli nei mercati del giorno prima possa aiutare a ridurre i costi, migliorare l'efficacia della determinazione dei prezzi e soddisfare meglio le esigenze di ramp-up dei nostri sistemi energetici moderni.

#La necessità degli FRP

Nei mercati elettrici, ci sono due motivi principali per cui la necessità di Capacità di ramp-up sta aumentando:

1. Variabilità: Questo si riferisce ai cambiamenti attesi nella domanda di elettricità nel tempo. Ad esempio, la domanda può variare tra le diverse ore della giornata o anche all'interno di un'ora.
2. Incertezza: Questo significa che non possiamo sempre prevedere esattamente quanta elettricità sarà necessaria in un dato momento. Possono verificarsi salti inaspettati nella domanda a causa di vari fattori, come i cambiamenti meteorologici che influenzano l'uso del riscaldamento o del raffreddamento.

Per soddisfare queste esigenze di ramp-up, gli operatori spesso devono intraprendere azioni di emergenza. Potrebbero dover istruire alcuni generatori di energia a iniziare a produrre elettricità al di fuori dei programmi regolari. Questo non è l'ideale. Sottolinea i problemi nella progettazione del mercato. Dovrebbe esserci un modo per programmare una sufficiente capacità di ramp-up attraverso meccanismi di mercato che evitino queste decisioni all'ultimo minuto.

#Approcci attuali per l'acquisizione degli FRP

Diversi operatori elettrici hanno introdotto gli FRP per aiutare a gestire il paesaggio energetico in cambiamento. Questi prodotti mirano a garantire che sia disponibile abbastanza capacità di ramp-up quando necessario. Tuttavia, sono stati identificati problemi, in particolare con il modo in cui gli FRP sono attualmente progettati e prezzi.

Un problema critico è che a volte i prezzi per gli FRP possono essere molto bassi, anche quando le esigenze di ramp-up sono alte. Ad esempio, in alcuni casi, i prezzi per gli FRP sono stati registrati come zero quando c'era una domanda significativa di capacità di ramp-up. Questa situazione esiste perché i design di mercato attuali non considerano correttamente la posizione e la capacità dei generatori di energia, portando a FRP mal valutati.

In generale, i metodi di acquisizione degli FRP esistenti si basano pesantemente su regole e non tengono conto dei fattori economici. Questo può portare a opportunità mancate per una determinazione dei prezzi efficiente e una consegna della capacità di ramp-up.

#Metodologia proposta

Un nuovo metodo di acquisizione degli FRP nei mercati del giorno prima ha il potenziale per affrontare molte delle carenze nei sistemi attuali. Questo metodo proposto mira a garantire che i requisiti degli FRP siano impostati in base ai principi economici, portando a decisioni migliori e riduzioni dei costi.

#Due passaggi di mercato

Il metodo proposto consiste in due passaggi distinti o "passaggi di mercato":

1. Primo passaggio di mercato: Questo passaggio si concentra sull'elaborazione di raccomandazioni per i requisiti degli FRP basati su vari scenari di cambiamento del carico netto. L'obiettivo è garantire che questi requisiti possano soddisfare le esigenze di ramp-up previste minimizzando i costi.

2. Secondo passaggio di mercato: Questo passaggio prende le raccomandazioni dal primo passaggio di mercato e le utilizza per emettere premi finanziariamente vincolanti per energia e FRP. Ottimizza energia e FRP insieme per garantire che il sistema operi in modo efficiente e all'interno dei requisiti stabiliti.

#Vantaggi del metodo proposto

Il nuovo approccio è progettato per fare diverse cose in modo efficace:

1. Riduzione dei costi: Basing the FRP requirements on real-time data and economic principles, the total costs of operating the system can be reduced. This leads to more efficient electricity prices.

2. Miglioramento della determinazione dei prezzi: L'approccio dovrebbe dare risultati più accurati per i prezzi degli FRP che riflettono il loro valore reale durante i picchi di domanda.

3. Fattibilità degli FRP: Il metodo proposto mira a garantire che i generatori selezionati possano fornire gli FRP a cui si sono impegnati. Questo riduce i casi in cui i premi FRP vanno a generatori che non possono effettivamente fornire la capacità necessaria.

4. Flessibilità nel tempo: Il metodo tiene conto sia delle esigenze a breve termine che di quelle a lungo termine per la capacità di ramp-up, fornendo così una soluzione completa ai requisiti di ramp-up.

#Casi studio e esperimenti numerici

Per convalidare il metodo proposto, sono stati condotti diversi casi studio utilizzando dati reali da sistemi elettrici. Ogni caso studio valuta come la soluzione proposta si comporta rispetto ai metodi tradizionali. I risultati evidenziano quanto segue:

• La metodologia proposta riduce significativamente i costi operativi complessivi del sistema.
• Elimina la necessità di riduzioni involontarie del carico, il che significa che tutta la domanda di elettricità può essere soddisfatta in modo affidabile in ogni momento.
• I pagamenti FRP ai generatori sono più sostanziosi, consentendo loro di recuperare i costi in modo efficace, motivando così investimenti in risorse flessibili.

#Conclusione

L'integrazione crescente delle energie rinnovabili nei sistemi energetici richiede nuovi approcci per gestire la domanda e l'offerta di elettricità. I prodotti di ramp-up flessibili sono fondamentali per garantire che i sistemi energetici possano adattarsi a cambiamenti improvvisi nella domanda.

La metodologia proposta per acquisire gli FRP nei mercati del giorno prima offre un'alternativa promettente ai design attuali. Incorporando principi economici e dati in tempo reale, questo approccio può portare a costi ridotti, migliori prezzi e una migliore deliverabilità degli FRP.

Questo lavoro ha significative implicazioni per i responsabili politici e i mercati elettrici. Con l'aumento della domanda di energia rinnovabile, strategie di ramp-up efficaci diventeranno essenziali per mantenere sistemi di fornitura di elettricità affidabili ed efficienti. I lavori futuri in quest'area si concentreranno sull'integrazione di misure di rischio e altri prodotti di riserva per migliorare ulteriormente la metodologia.