Zwiększ zyski z magazynu energii przez arbitraż cenowy

Arbitraż cenowy zwiększa zyski z magazynu energii

PROBLEM: Jeśli magazyn energii przy farmie PV ładowany jest WYŁĄCZNIE z fotowoltaiki, wówczas w pochmurne dni nie będzie z niego większego pożytku. Nie sprzyja to szybkiemu zwrotowi inwestycji.

ROZWIĄZANIE: arbitraż cenowy. To funkcja magazynu energii, dzięki której jest on ładowany z sieci w godzinach tańszych cen poboru energii, celem późniejszej sprzedaży w godzinach wyższych cen na giełdzie energii.

Brzmi prosto? Nie jest. Ten system wymaga doświadczonego instalatora i systemu zdolnego do pobierania i przetwarzania danych pogodowych i Rynkowych Cen Energii (w tym artykule dla uproszczenia traktujemy RCE jako ekwiwalent cen sprzedaży energii na giełdzie). Oferujemy Państwu zarówno system, jak i doświadczenie, a w tym artykule uchylimy rąbka tajemnicy co do działania funkcji arbitrażu cenowego i zysków.

Magazyn energii bez arbitrażu cenowego jest bezczynny 100 dni w roku

Magazyn energii bez arbitrażu cenowego nie wykorzystuje swojego potencjału. W pochmurne dni jest ładowany jedynie w niewielkim procencie. Uśredniając i upraszczając, magazyn energii bez arbitrażu cenowego jest bezczynny około 100 dni w roku, z czego większość przypada na okres zimowy.

Poniższy wykres przedstawia roczne rozłożenie pracy farmy fotowoltaicznej i magazynu energii bez funkcji arbitrażu cenowego, przy stosunku pojemności magazynu energii do mocy instalacji PV równym 2 MWh / 1 MWp:

Opis: dwanaście słupków przedstawionych na powyższym wykresie to działanie instalacji OZE na przestrzeni 12 miesięcy przeciętnego roku w Polsce. Wysokość beżowych słupków to uzysk z farmy fotowoltaicznej w danym miesiącu. Wysokość zielonych słupków to ilość energii naładowana do magazynu energii. Bez arbitrażu cenowego magazyn energii ładowany jest tylko z instalacji fotowoltaicznej. W związku z tym w miesiącach zimowych (1, 2, 11, 12) wysokość słupka zielonego jest ograniczana przez wysokość słupka beżowego - mówiąc prosto gdy nie działa fotowoltaika, nie działa i magazyn energii.

Inaczej ma się sytuacja, gdy instalacja wyposażona jest w funkcję arbitrażu cenowego.

Opis: Z funkcją arbitrażu cenowego magazyn energii jest ładowany niemal każdego dnia w roku, jeśli nie z fotowoltaiki, to z sieci. Skutkuje to lepszym wykorzystaniem inwestycji i wyższymi zyskami rocznymi.

Skoro to tak korzystne, dlaczego nie wszyscy to robią? Otóż arbitraż cenowy, żeby przynosił zyski, a nie straty, musi być wykonany w odpowiedni sposób, a system sterowania musi być wyposażony w prognozę pogody i analizę RCE. Skoro już o tym mówimy, jak właściwie działa arbitraż cenowy?

Jak działa arbitraż cenowy?

Magazyn energii nie jest z gumy. Jeśli naładujemy go energią z sieci, zabraknie miejsca na ładowanie go energią z fotowoltaiki. Ponieważ naładowanie energii z OZE jest zawsze bardziej opłacalne od naładowania magazynu energią pobraną z sieci - chociażby dlatego, że nie obciąża opłatami dystrybucyjnymi - to ładowanie magazynu energii z sieci nie może przeszkadzać ładowaniu energii z fotowoltaiki.

Stąd istnieją dwie koncepcje działania arbitrażu cenowego:

Przedstawmy to na wykresie:

Opis: Powyższy wykres pokazuje działanie instalacji OZE na przestrzeni 24 godzin. Zielona linia to magazyn energii. W godzinach 2-3 nad ranem jest ładowany z sieci, czyli z punktu widzenia sieci osiąga on moc ujemną. W godzinach szczytu porannego, gdy cena sprzedaży energii osiąga jakieś 600 zł/MWh (fioletowe słupki), magazyn eksportuje moc do sieci. Mniej więcej o tej porze też aktywuje się instalacja fotowoltaiczna (beżowa linia). Gdy magazyn energii się opróżni, ponownie zaczyna być ładowany - tym razem zieloną energią z OZE. Tę energię eksportuje do sieci w godzinach szczytu wieczornego (czerwone słupki), gdy cena sprzedaży sięga 700 zł/MWh.

Zobaczmy przykład działania drugiej koncepcji arbitrażu cenowego:

Opis: W tym przykładzie najpierw należy zwrócić uwagę na moc generowaną przez fotowoltaikę. Poszarpana beżowa linia świadczy o pogodzie w danym dniu - jest pochmurnie. Magazyn energii korzystając z prognozy pogody wyliczył szacowaną produkcję z PV i określił, ile energii może pobrać z sieci. Następnie energię tą pobiera o godzinie 3 nad ranem. Cała zmagazynowana energia sprzedawana jest w godzinach szczytu wieczornego, po najwyższych cenach sprzedaży.

Na pierwszy rzut oka pierwsza koncepcja wydaje się być bardziej atrakcyjna, wymaga mniej funkcji i pozwala zarabiać nie na jednym, ale na dwóch cyklach ładowania magazynu dziennie. W rzeczywistości jednak to druga koncepcja ma więcej sensu. Dlaczego?

Zwyczajnie dlatego, że RCE wieczorem są wyższe niż RCE szczytu porannego. Ma to kluczowe znaczenie, bo pobraną energię trzeba sprzedać z zyskiem, inaczej arbitraż cenowy jest bezcelowy. Przy obliczeniach zasadności ładowania magazynu energii na potrzeby arbitrażu cenowego należy uwzględnić sprawność magazynu energii. Nawet wysokosprawne magazyny litowo-jonowe tracą około 15% energii w cyklu ładowania i rozładowania. Biorąc to pod uwagę, matematyka nie pozostawia złudzeń - sens ma wyłącznie arbitraż cenowy na 1 cykl i pozostanie to prawdą dopóty profil godzinowych RCE nie ulegnie gwałtownym zmianom.

Jakie zyski może przynieść arbitraż cenowy działający w tym reżimie?

Zysk z arbitrażu cenowego dla farm fotowoltaicznych

Wykonaliśmy szereg symulacji zysków z instalacji OZE, dla różnych konfiguracji PV i ESS, jak też dla różnych profili godzinowych Rynkowych Cen Energii. Poniższe ustawienia są wspólne dla wszystkich symulacji, o ile nie zaznaczono inaczej: Energia sprzedawana jest po cenach godzinowych. Energia kupowana jest po tych samych cenach godzinowych, przy czym przy poborze dopłaca się 82 zł / MWh tytułem opłat dystrybucyjnych. W każdej symulacji energia pobierana była z sieci wyłącznie nocą. Sprawność magazynu wynosi 85%, to znaczy 15% ładowanej energii jest tracone. W symulacji użyto paneli bifacialnych, które generują 1236 MWh / MWp rocznie.

Zauważ, że arbitraż cenowy:

• Zwiększa trzykrotnie zyski z magazynu energii przy konserwatywnym profilu cen energii, opartym o rzeczywiste RCE z 2023 roku.
• W scenariuszu “przyszłościowym” z cenami ujemnymi i wysokimi cenami wieczornymi - słowem w środowisku bardziej korzystnym dla magazynów energii - arbitraż cenowy wciąż zwiększa zysk niemal dwukrotnie. Taki magazyn energii może przynieść nawet milion złotych rocznie.

Jeśli jesteś zainteresowany indywidualnymi wyliczeniami ROI, NPV i IRR magazynu energii z systemem SynergyBox dla Twojej instalacji OZE, zapraszamy do kontaktu.

Podsumowanie

Na chwilę obecną arbitraż cenowy trzykrotnie zwiększa zyski z magazynu energii współpracującego z farmą fotowoltaiczną. Jednak tylko poprawnie wykonany arbitraż cenowy przynosi dochód - błędy w działaniu mogą wręcz przynieść straty! Dlatego zapraszamy do kontaktu