Не так давно наш канал описывал несколько моделей локальных рынков электроэнергии, в том числе, построенных на базе местных сообществ. Эта модель широко распространена в странах Европы, где формирование энергетических сообществ на уровне городских кварталов или даже нескольких домов уже много лет происходит на основе специально разработанной нормативно-правовой базы. Курс на развитие местных энергорынков проводится в рамках программы «Климатически нейтральные и «умные» города», согласно которой к 2030 году процессы декарбонизации и цифровизации должны завершиться в 100 городах ЕС.
Эффективная работа таких «квартальных» микро-рынков требует, чтобы организация процедур и ценообразование в рамках транзакций внутри сообщества и в процессе его взаимодействии с внешними поставщиками электроэнергии (DSO) гарантировали получение выгоды всеми участниками процесса.
Подробный разбор модели организации локальных энергорынков на базе городских сообществ, используемой в Италии, содержится в статье коллектива авторов (А. Боргетти, Дж. Градити, Т. Хариги, С. Лилла, Ф. Наполитано, К. A. Нуччи, А. Преведи, Ф Тоссани) в вышедшем недавно номере журнала IEEE Power & Energy (т. 22, № 3 за 2025 год). Предлагаем ознакомиться с кратким описанием этой модели.
Структура местных энергетических сообществ
В транзакциях энергетического сообщества (рис. 1) участвуют производители электроэнергии, посредники (розничные сбытовые компании) и конечные потребители, которые могут включать в себя и нагрузку, и локальную генерацию, поэтому в разные периоды времени выступают и как производители, и как потребители. Согласно приведенной статистике, энергетические сообщества в странах ЕС активно производят электрическую и тепловую энергию с помощью ВИЭ: 47% используют фотоэлектрические технологии, 13% – электрические и/или тепловые аккумуляторы, по 12% – ветрогенераторы и генераторы на биогазе.
Каждый участник сохраняет свой договор с внешним поставщиком – оператором распределительной энергосистемы (DSO), при этом участие в сообществе не меняет договорных отношений его членов с DSO или посредниками. Также DSO остаётся ответственным за надёжность сети, инфраструктуру и за тарифы на передачу энергии.
Транзакции и учёт энергии
Местные рынки с участием производителей и потребителей, подключенных к распределительной сети, могут имитировать типичные структуры оптового рынка: купле-продажу электроэнергии или двусторонний обмен. В рамках транзакции обмена электроэнергией каждый участник подает заявку с указанием желаемой цены и количества энергии для продажи или покупки. Результирующая кривая совокупного спроса обычно увеличивается для продавцов и уменьшается для покупателей. Точка равновесия определяется пересечением кривых совокупного спроса и предложения. Кроме того, розничные торговцы могут участвовать в аукционе как в качестве продавцов, так и в качестве покупателей. Прямой энергообмен между членами сообщества обеспечивается рядом механизмов, которые описаны ниже.
Энергия, производимая и потребляемая внутри сообщества, учитывается виртуально с помощью системы распределённого мониторинга, включающей умные счётчики, подключения к ЛЭП, технологии неинтрузивного мониторинга нагрузки (NILM). Для каждого участника в каждый период времени измеряются следующие параметры:
- Pmeas – полная мощность, измеренная на точке подключения к сети;
- PLEC – мощность, обмениваемая внутри сообщества;
- Pgrid – мощность, обмениваемая с розничным поставщиком через сеть.
PLEC – это показатель виртуальных транзакций, который вычитается из показаний счётчика перед передачей данных розничному поставщику. Последний в итоге видит только Pgrid – часть энергии, которая не была покрыта транзакциями внутри сообщества.
Менеджер сообщества рассчитывает распределение энергии между участниками на основе данных измерений, прогнозов генерации и потребления и правила распределения (статические или динамические коэффициенты).
Ценообразование и экономические стимулы
Типичной проблемой энергетических сообществ является определение цены для внутренних транзакций PLEC. Для этого применяется оптимизационная модель, которая минимизирует общие затраты на покупку энергии у розничных поставщиков и гарантирует, что цена внутренних транзакций будет ниже или равна цене покупки извне. Таким образом, участие становится выгодным для всех. Для справедливого распределения выгод могут использоваться альтернативные методы (например, метод Шепли из теории кооперативных игр).
В Италии государство предоставляет экономические стимулы за потребление энергии, распределяемой внутри сообщества, которые рассчитываются как минимум между общей генерацией и потреблением внутри сообщества. Эти стимулы распределяются между участниками на основе правил, определённых в сообществе.
Механизм оптимизации и ценообразования гарантирует, что ни один участник не проигрывает от участия в сообществе: члены сообщества получают снижение затрат на энергию, производители могут продавать энергию по более выгодной цене, чем при продаже в сеть, а потребители покупают её дешевле, чем у посредников.
Другие функции
Транзакции могут включать не только активную, но и реактивную мощность (QLEC). Это позволяет участникам компенсировать низкий коэффициент мощности и избегать штрафов от DSO.
С помощью передовых систем мониторинга и управления сообщество может агрегировать гибкость участников (накопители, управляемые нагрузки) для предоставления вспомогательных услуг DSO.
Оптимизация потоков энергии, управление накопителями и прогнозирование осуществляется системой энергоменеджмента (EMS), для адаптации к изменяющимся условиям применяются методы оптимизации по скользящим показателям. Тестирование и валидация проводятся с применением симуляторов в реальном времени (например, OPAL-RT).
Таким образом, цель этой схемы в её итальянской версии заключается в обеспечении экономических стимулов для участников сообществ без ущерба доходам розничных торговцев.
В статье отмечено, что энергетические сообщества с их интеллектуальными сетями выступают одним из ключевых элементов «умных городов», и к 2030 году могут обеспечить до 20% городского энергопотребления. Благодаря улучшенным системам мониторинга, контроля и распределенного хранения сообщества могут эффективно балансировать местное потребление и производство энергии, поэтому их роль следует учитывать как при планировании, так и при эксплуатации распределительных сетей.
Подробнее читайте в IEEE Power & Energy, т. 22, № 3 за 2025 год
Подготовлено АНО «Центр «Энерджинет» при поддержке Фонда НТИ и Минобрнауки России