Właśnie rozpoczęła się faza demonstracyjna tego eksperymentu, której celem jest zbudowanie inteligentnego systemu zarządzania źródłami energetycznymi – wirtualnej elektrowni* 2 (zwanej dalej „VPP”), dzięki której może zostać skomercjalizowane agregowanie rozproszonych zasobów.

W ostatnich latach powtarzają się problemy z utrzymaniem stabilnych dostaw energii, wynikających z wahań w jej produkcji. Jednocześnie pojawiają się nadwyżki energii, wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii, np. energii słonecznej (zwanych dalej „OZE”). Konieczne są zmiany adaptacyjne elektrowni i infrastruktury energetycznej, mające na celu ustabilizowanie sieci elektroenergetycznych. Budowa i utrzymywanie elementów struktury, służących do wytwarzania energii są jednak bardzo kosztowne. W tych warunkach konieczne staje się opracowanie nowego mechanizmu, który przy niewielkich kosztach będzie w stanie zrównoważyć nierównomierność dostaw prądu z OZE, zachowując stabilność sieci energetycznej.

W ramach projektu demonstracyjnego trzydzieści firm dąży do wykorzystania ekspansji energetyki odnawialnej w przyszłości poprzez uzyskanie stabilności sieci energetycznej oraz opracowania koncepcji wirtualnej elektrowni - inteligentnego systemu zarządzania źródłami energetycznymi, który agreguje zasoby energii rozproszonej w całym społeczeństwie, w różnego rodzaju urządzeniach wytwórczych i magazynujących takich, jak akumulatory, pojazdy elektryczne (zwane dalej „EV/PHEV”), termy do podgrzewania wody, panele fotowoltaiczne i inne – które mogą znaleźć zastosowanie w stabilizacji sieci energetycznej w skali megawatowej. Ponadto projekt ma również ustanowić model biznesowy dla systemów Vehicle to Grid (V2G), które mogą regulować zapotrzebowanie i podaż energii dzięki dwukierunkowości akumulatorów pojazdów EV/PHEV.

W roku budżetowym 2016 został opracowany system Aggregation Coordinator*3 (zwany dalej «AC») i zabezpieczono zasoby energii rozproszonej. W roku budżetowym 2017 udoskonalono i przetestowano system «AC», aby dostosować go do potrzeb firm zajmujących się dystrybucją i przesyłem energii. Stworzono model biznesowy, skierowany na komercjalizację agregacji zasobów. Następnie, w roku budżetowym 2018, udoskonalono ponownie i poddano testom system «AC» w nadziei na dostosowywania podaży i poboru na przyszłym rynku. Zastanawiano się także nad sposobami stabilizacji sieci dystrybucyjnych.

W roku budżetowym 2019 dołączyło do projektu 10 firm, a konsorcjum mogło nadal rozwijać i poszerzać zasoby, ulepszając i testując system «AC» pod kątem potrzeb rynku oraz zrównoważenia podaży i poboru.

W roku budżetowym 2020 konsorcjum będzie nadal udoskonalać i poddawać testom system «AC», aby poprawić precyzję kontroli zasobów i przyspieszyć nasze analizy, dotyczące problemów rynku i modeli biznesowych w zakresie dostosowania podaży i poboru. Będzie również angażować się w inicjatywy, mające na celu wczesne rozpoczęcie działalności związanej z agregowaniem zasobów rozproszonych oraz wejście na rynek zrównoważenia podaży i poboru od roku budżetowego 2021.

Dzięki budowie VPP, konsorcjum składające się z trzydziestu firm dąży do ustanowienia innowacyjnego systemu zarządzania energią i komercjalizacji zagregowanych zasobów prądu w celu rozwiązania globalnych problemów energetycznych i środowiskowych.

*1: Członkowie konsorcjum (trzydzieści firm)

- Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc. (siedziba: Chiyoda-ku, Tokio; prezes: Tomoaki Kobayakawa)
- NEC Corporation (siedziba główna: Minato-ku, Tokio; prezes i dyrektor generalny: Takashi Niino)
- Goal connect Co.,Ltd. (Siedziba: Minato-ku, Tokio; prezes: Akira Oshita)

Wspólny projekt demonstracyjny (osiem firm)

- SEKISUI CHEMICAL CO., LTD. (Siedziba: Osaka; prezes i dyrektor reprezentujący: Keita Kato)
- TEPCO Power Grid, Inc. (siedziba: Chiyoda-ku, Tokio; prezes: Yoshinori Kaneko)
- TEPCO Energy Partner, Inc. (siedziba: Chuo-ku, Tokio; prezes: Nobuhide Akimoto)
- TAKAOKA TOKO CO., LTD. (siedziba: Koto-ku, Tokio; prezes: Toshiro Takebe)
- Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation(siedziba: Kawasaki City, Prefektura Kanagawa; prezes i CEO: Mamoru Hatazawa)
- Japan Weather Association (siedziba: Toshima-ku, Tokio; przewodniczący: Ken Haruta)
- Mitsubishi Motors Corporation (siedziba: Minato-ku, Tokio; dyr. wykonawczy, dyrektor generalny: Takao Kato)
- Hitachi Systems Power Services Ltd. (siedziba: Minato-ku, Tokio; prezes/dyrektor generalny: Akira Sakai)

Agregatorzy zasobów (19 firm)

- Global Engineering Co. Ltd.
- ONE Energy Corporation
- Osaki Electric Co., Ltd.
- FAMILYNET JAPAN Corporation
- KYOCERA Corporation
- EFFICIENT Inc.
- MUL Utility Innovation Co., Ltd.
- Shizuoka Gas Co., Ltd.
- ELIIY Power Co., Ltd.
- Energy Optimizer Inc.;
- KANDENKO Co., Ltd
- Nippon Koei Co., Ltd.
- SANIX Inc.
- Toyo Engineering Corporation
- Yachiyo Engineering Co., Ltd.
- Takenaka Corporation
- Tokyo Gas Co., Ltd.
- ENE -VISION Co., Ltd.
- Advantec Co., Ltd.

27 firm, z wyjątkiem Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation, Energy Optimizer Inc. i Advantec Co., Ltd., zostało wybranych i zatwierdzonych jako beneficjenci dotacji. Wspomniane pozostałe trzy firmy powinny zostać wybrane i zatwierdzone jako beneficjenci w tym miesiącu.

*2: Wirtualna elektrownia (VPP)

Wirtualna elektrownia wykorzystuje technologię informatyczną i komunikacyjną do zintegrowanego sterowania rozproszonymi zasobami energii i funkcjonuje jak samodzielny obiekt generujący energię.

*3: Koordynator ds. Agregacji (AC)

Koordynator agregowania kojarzy liczne obciążenia sieci, kontrolowane przez agregatorów zasobów energetycznych, zarządzających zasobami po zawarciu umów o świadczenie usług VPP z gospodarstwami domowymi i angażujących się bezpośrednio w transakcje z operatorami przesyłu i dystrybucji oraz detalistami sprzedaży energii.

Omówienie projektu demonstracyjnego budowy wirtualnej elektrowni (VPP)

Główne prezentacje będą przeprowadzone w roku budżetowym 2020.

Wyniki demonstracji systemu koordynatora agregacji «AC», przeprowadzonych w roku obrachunkowym 2019, wykazały poprawę częstotliwość (rzędu sekund) funkcji zarządzania i innych prowadzących do poprawy dokładności zarządzania energią

W tym roku podatkowym do projektu dołączył nowy agregator zasobów (RA), a inni, którzy uczestniczyli w projekcie od ostatniego roku obrotowego, aktywnie rozwijali zasoby energii rozproszonej.

Przeprowadzane są wspólne prezentacje, odpowiadające na wymogi rynku w kwestii zrównoważenia podaży i popytu. https://sii.or.jp/vpp02/uploads/R2VPP_kyoutujishousiyou.pdf  (tylko w języku japońskim).

Podczas narad na temat modelu biznesowego V2G, konsorcjum zastanawia się również, jak w zgodzie z tym modelem usprawnić sterowanie systemem V2G, na przykład poprzez opracowanie metod zabezpieczania nagłych potrzeb transportowych (elastyczność poszczególnych dostawców i odbiorców). 

1. Najważniejsze demonstracje w roku 2016 oraz wyniki

Zostały zdefiniowane wymagania dla systemu «AC» i opracowano prototyp systemu.

Do użytku w gospodarstwach domowych i dla odbiorców przemysłowych oraz komercyjnych zostały wprowadzone baterie litowo-jonowe (ok. 3,4 MWh). Ponadto konsumentom przemysłowym i komercyjnym baterii sodowo-siarczkowych zainstalowano jednostki sterujące, a demonstrację równoważenia zapotrzebowania energetycznego (DR) przeprowadzono na 10 minut, godzinę i cztery godziny przed ich użyciem. W rezultacie przez cały czas można było weryfikować wskaźniki pokazujące udany proces równoważenia zapotrzebowania energetycznego (DR).

2. Najważniejsze demonstracje w roku 2017 oraz wyniki

Opracowany w roku budżetowym 2016, udoskonalony prototyp i stworzony system «AC» umożliwia równoważenie poboru i podaży w ciągu 15 minut i w ciągu pięciu minut od wydania polecenia.

W roku budżetowym 2017, trzech kolejnych agregatorów zasobów (RA) dołączyło do projektu, a agregatorzy, którzy uczestniczyli w projekcie od roku budżetowego 2016 nadal aktywnie rozwijali zasoby energii rozproszonej. Zaoszczędzono ponad 12,4 MW dzięki zdolnościom sterowania zapotrzebowaniem i podażą.

W odniesieniu do demonstracji technicznych – konsorcjum jest w stanie sterować mocą na wyjściu na poziomie megawatów, utrzymując margines około 7 MW dzięki możliwościom sterowania, a największe średnie odchylenie wynosiło 2%.

Przeprowadzono analizę wykonalności agregacji jako działalności gospodarczej (analiza progu rentowności) i pod pewnymi warunkami wykazano, że konieczny jest margines kilkudziesięciu megawatów zasobów, aby przekroczyć próg rentowności dla każdego roku obrotowego.

3. Najważniejsze demonstracje w roku 2018 oraz wyniki

System «AC» opracowany w roku budżetowym 2017 został udoskonalony poprzez wprowadzenie kontroli wolumenu i sterowania w zależności od ceny rynkowej.

W roku budżetowym 2018, ośmiu kolejnych agregatorów zasobów (RA) dołączyło do projektu, a agregatorzy, którzy uczestniczyli w projekcie od roku budżetowego 2017 nadal aktywnie rozwijali zasoby energii rozproszonej.

Podczas demonstracji technicznych nasz najlepszy wskaźnik utrzymania stabilności (oceniany przez określenie wartości procentowej czasu, w którym rzeczywisty wolumen kontroli pozostawał w granicach ±10% wartości polecenia sterującego) dla około 400 kW polecenia sterującego przekraczał 75%. Co więcej, konsorcjum było w stanie opracować metodę reagowania na zmiany wolumenu, łącząc rozproszone zasoby wykorzystujące zalety szybko reagujących akumulatorów i wysoce zrównoważonych prywatnych generatorów energii.

Oceniono wpływ rosnącego udziału rozproszonych źródeł energii odnawialnej w bilansie energetycznym na sieci dystrybucyjne. Dokonano również obliczeń, jaki wpływ na sieci dystrybucyjne ma zarządzanie zasobami konsumenckimi przez agregatorów zasobów rozproszonych.

Stworzono środowisko demonstracyjne, umożliwiające dwukierunkowe połączenie mocy między pojazdem EV/PHEV a siecią energetyczną i potwierdzono jego skuteczność w przyczynianiu się do stabilizacji sieci energetycznej.

4. Najważniejsze demonstracje w roku 2019 oraz wyniki

W świetle demonstracji technicznych za rok budżetowy 2015, system «AC» opracowany w roku budżetowym 2018 został dodatkowo wyposażony w możliwość reagowania na jednominutowe zmiany wolumenów poleceń i zmiany metody obliczania wartości bazowej.

W roku budżetowym 2019, dziewięciu kolejnych agregatorów zasobów (RA) dołączyło do projektu, a agregatorzy, którzy uczestniczyli w projekcie od roku budżetowego 2018 nadal aktywnie rozwijali zasoby energii rozproszonej.

Podczas demonstracji technicznych najlepszy wskaźnik kontroli przekierowań dla około 7 MW na rynku stabilizacji poboru i podaży wyniósł 100% (w 6 na 6 czasów).

Omówiono problemy techniczne i modele biznesowe na drodze do ustabilizowania sieci z uniknięciem dodatkowego wyposażenia poprzez zarządzanie rozproszoną energią przez agregatorów zasobów konsumenckich.

Stworzono jedno z największych japońskich środowisk demonstracyjnych do którego włączonych zostało 40 pojazdów EV i PHEV (łączna liczba pojazdów: 59). Ponadto, w odpowiedzi na potrzeby związane z eksploatacją pojazdów elektrycznych i PHEV, umożliwiono jednoczesne kontrolowanie samochodów EV/PHEV zaparkowanych w miejscu demonstracji za pośrednictwem zdalnych aplikacji.