الضرورة من تمهيد الطريق لأسواق الطاقة الكهربائية ذات الجانبين
يتزايد نشر موارد الطاقة الموزعة (DER) وموارد الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية بشكل كبير في جميع أنحاء العالم، وفي عام (2017م)، فقد وصلت السعة المركبة لأنظمة الخلايا الكهروضوئية على الأسطح إلى (400) جيجاوات، وهو ما يزيد (50) مرة عن السعة المركبة في عام (2007م)، وبحلول العام الحالي (2022م)؛ فإنه من المتوقع أن يصل توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة العالمية إلى (30٪)، ارتفاعاً من 24٪ في عام (2016م).
وفي الوقت نفسه، أدت التطورات الحديثة في التكنولوجيا إلى تغيير طبيعة عملاء الطاقة من مستخدمين سلبيين إلى نشطين، مما يمكنهم من ضبط أحمالهم بفعالية من خلال الاستجابة للإشارات من الشبكة الكهربائية، وبسبب هذه التغييرات، يحتاج سوق الكهرباء إلى الإصلاح، كما أنه تم تصميم شبكات الكهرباء في البداية بافتراض تدفق الطاقة من جانب واحد من المولدات واسعة النطاق إلى المستهلكين عند أطراف نظام التوزيع.
وفي المقابل؛ فإنه تم تصميم السوق من خلال التركيز بشكل أكبر على جانب العرض ليتم إرساله لتلبية الطلب، ومع ذلك؛ فإن التطورات في التكنولوجيا التي تتماشى مع النمو السريع في اعتماد العملاء لـ (DER)، بحيث تشكل بيئة لامركزية، كما يتم توصيل العديد من وحدات التوليد الصغيرة المستقلة بشبكة التوزيع، مما يؤدي إلى تدفقات طاقة ثنائية الاتجاه.
ونظراً للعدد الكبير من (DER) والتغيير في طبيعة مستهلكي الطاقة إلى المستهلكين؛ فإنه من الصعب تصميم سوق مركزي يمكن أن يخدم العملاء في المواقع الموزعة، وبدلاً من ذلك يمكن إنشاء الأسواق ذات الوجهين كواجهة بين المستخدمين النهائيين على مستوى التوزيع وأسواق الجملة لتمكين مشاركة أكثر فعالية في السوق حتى من قبل صغار المستهلكين مثل المنازل والشركات الصغيرة.
أساليب المساعدة في الانتقال إلى الأسواق ذات الوجهين
يمكن استخدام مجموعة من الأساليب المختلفة في مسار الانتقال إلى الأسواق ذات الوجهين، كما يمكن تصنيف هذه الأساليب إلى أربع مجموعات بناءً على هيكلها التنسيقي والإشارات المتبادلة لدمج المستخدمين النهائيين في السوق ومدى مشاركة جانبي العرض والطلب، كما أن النهج الأول هو استجابة الطلب (DR)، حيث يتم استغلال مرونة جانب الطلب لتعديل الطاقة.
لذلك يقوم (DR) بدمج جانب الطلب في أنشطة السوق من خلال إشارات تحكم مباشرة أو غير مباشرة، كذلك نهج بديل لدمج (DER) والأحمال المرنة في الأسواق ذات الجانبين هو تنسيقها وتنسيقها كمحطة طاقة افتراضية (VPP)، وذلك من خلال هيكل من أعلى إلى أسفل، بحيث يقوم (VPP) بتنسيق المستخدمين النهائيين ككيان واحد في السوق ذي الوجهين.
كما أن النهج الثالث هو التداول من نظير إلى نظير (P2P)، والذي ظهر كخيار قابل للتطبيق للتداول في سوق من جانبين ويسمح لصغار المستهلكين والمستهلكين بالمشاركة بنشاط في السوق وتبادل الكهرباء والخدمات الأخرى، حيث أن الطاقة العابرة (TE) هي طريقة أخرى لتنفيذ مخطط التداول في الأسواق ذات الجانبين.
كما يستخدم إشارات قائمة على القيمة لإدارة جانبي العرض والطلب في السوق، ولك من خلال استخدام إشارات الأسعار، كما تعمل أنظمة (TE) على تنسيق (DER) وتسهيل تكاملها في الشبكة الكهربائية، ومع الحفاظ على موثوقية النظام، كما يوضح الشكل التالي (1) نظرة عامة على نموذج السوق ذي الوجهين وكياناته الرئيسية وترتيبات التداول المختلفة التي يمكن استخدامها في السوق.
الدوافع والفوائد الخاصة بتطوير سواق الطاقة الكهربائية
الدوافع: متأثرة بالتغلغل المتزايد لـ DER “خلف المقياس”، بحيث تشهد أنظمة الطاقة تحولاً نموذجياً من هيكل مركزي إلى هيكل لامركزي، كما يشمل (DER) مجموعة من تقنيات مستوى المستهلك التي تستخدمها الأسر والشركات، مثل الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصلة بالعاكس وأنظمة تخزين الطاقة الكهربائية (EES) وأنظمة إدارة الطاقة والمركبات الكهربائية (EVs).
كذلك يسعى عدد متزايد من العملاء في أسواق الكهرباء إلى التخفيف من ارتفاع أسعار الكهرباء وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من خلال نشر توليد الطاقة المتجددة والتخزين في الموقع.
الفوائد للمستخدمين النهائيين: يمكن للسوق ذي الوجهين أن يوفر العديد من الفوائد للمستخدمين النهائيين بغض النظر عن الأصول التي يمتلكونها، حيث أن الفائدة الأولى هي توفير الوصول إلى الطاقة النظيفة المحلية، وذلك من خلال سوق من جانبين، كما يمكن للمستخدمين النهائيين استخدام الطاقة المولدة محلياً بواسطة موارد الطاقة المتجددة.
وفي السوق ذي الوجهين، يكون هيكل تعريفة الشبكة أقل تعقيداً ويمكن تعديل سعر الطاقة بناءً على ما يستهلكه المستخدمون النهائيون، وبالتالي يمكن للمستخدمين النهائيين أتمتة استهلاكهم للكهرباء بناءً على تفضيلاتهم لتقليل تكاليفهم، أيضاً تتيح المشاركة النشطة للمستخدمين النهائيين في سوق ذي وجهين للمجمعين وتجار التجزئة تقليل تكاليفهم من خلال معرفة ملفات تعريف طلبات عملائهم وتفضيلاتهم، مما يقلل بدوره من تكاليف الطاقة للمستخدمين النهائيين.
إلى جانب الفوائد التي يوفرها السوق ذي الوجهين لجميع المستخدمين النهائيين، هناك بعض الفوائد على وجه التحديد لمن لديهم (DER)، وذلك بدون وجود سوق ذي وجهين، بحيث يمكن لمالكي (DER) استخدام (DER) لتحسين التوليد المحلي والحمل وتقليل فاتورة الكهرباء، كما يمكنهم الاستفادة من بيع فائض طاقتهم لتجار التجزئة في تعريفات التغذية.
ومع ذلك؛ فإنه في السوق ذي الوجهين يمكن لهؤلاء المستخدمين النهائيين إبرام اتفاقيات ثنائية لبيع خدمات (DER|) مثل خدمات دعم الشبكة (على سبيل المثال للتحكم في الجهد الكهربائي)، أو المشاركة في تداول (P2P).
الفوائد التي تعود على الشبكة ومشغل السوق: أدى إدخال مستويات عالية من (DER) المتصل بشبكات التوزيع إلى العديد من مشكلات النظام المتعلقة بالحفاظ على تشغيل الشبكة ضمن حدودها الفنية، بحيث تشمل بعض هذه التحديات زيادة تدفقات الطاقة ثنائية الاتجاه وعدم وضوح رؤية (DER) وصعوبة التنبؤ التشغيلي وإدارة العرض والطلب والحفاظ على أمن النظام.
كما أنه يمكن للسوق ذي الوجهين أن يساعد في معالجة بعض هذه المشكلات، بحيث تتمثل أهم فائدة للسوق ذي الوجهين لمشغلي الشبكات الكهربائية في أنه يمكنهم تحديد توقعات طلب أكثر دقة لشبكاتهم، وذلك من خلال المشاركة النشطة في السوق على الوجهين، بحيث سيوفر المستخدمون النهائيون معلومات حول نيتهم في استهلاك أو توفير الطاقة وستساعد هذه المعلومات مشغلي الشبكات في تحسين أصول الشبكة بمستويات متزايدة من (DER).
أيضاً يساعد السوق ذو الوجهين مشغلي الشبكات في إدارة الطلب والعرض من خلال توفير حوافز للمستخدمين النهائيين لزيادة الاستهلاك أو تحويل الحمل إلى أوقات ذروة إنتاج الطاقة الكهروضوئية أو لتقليل الطلب خلال فترات ذروة الطلب، وعلاوة على ذلك؛ فإن المشاركة النشطة للمستخدمين النهائيين تساعد مشغل السوق في الحفاظ على التشغيل الكهربائي الآمن والموثوق لنظام الطاقة الكهربائية مع تدخلات تشغيلية أقل.
