محطة طاقة افتراضية

**محطة الطاقة الافتراضية** (**VPP**) (بالإنجليزية:Virtual power plant) هي نظام لتجميع مصادر الطاقة الموزعة (DERs) لتعمل كمنشأة طاقة واحدة. يقوم المشغلون بتنسيق هذه الموارد لموازنة العرض والطلب، وتقديم خدمات للشبكة، والمشاركة في أسواق الطاقة. عادةً ما تبيع محطة الطاقة الافتراضية إنتاجها إلى شركة كهرباء. تسمح محطات الطاقة الافتراضية للموارد التي لا يمكن لشركة الكهرباء الاستفادة منها بشكل فردي نظرًا لصغر حجمها، بتجميع طاقتها وتسويقها.

تصل محطات الطاقة الافتراضية عادةً إلى موارد قابلة للتشغيل وغير قابلة للتشغيل (موارد متقطعة)، بما في ذلك وحدات توليد الحرارة والطاقة المصغرة، المحركات الترددية التي تعمل بالغاز الطبيعي، محطات طاقة الرياح، الخلايا الكهروضوئية (PV)، الطاقة الكهرومائية على مجرى النهر، الكتلة الحيوية، المولدات الاحتياطية، أنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS) مثل بطاريات المنازل أو المركبات. يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية إدارة الطلب وكذلك العرض؛ على سبيل المثال، يمكن تشغيل أو إيقاف تشغيل المضخات الحرارية والأجهزة الأخرى بناءً على توفر الطاقة.

يقلل التنوع والأعداد من الاعتماد على أي مورد منفرد، مما يحسن استقرار النظام.

تسمح تقنية نقل البيانات من المركبة إلى الشبكة (Vehicle-to-grid) للمركبات الكهربائية المتصلة بالشبكة بالمشاركة.

تتميز محطات الطاقة الافتراضية المعتمدة على التخزين بمعدل استجابة أسرع من المولدات الحرارية، على سبيل المثال، تساعد الشبكات التي تواجه احتياجات عالية للتغير السريع في تجنب منحنى البطة.

يتحكم نظام الإدارة بشكل آمن في العمليات والفواتير والمدفوعات لمزودي الطاقة والمستهلكين.

توفر محطات الطاقة الافتراضية حلاقة الذروة من خلال توصيل الطاقة خلال أوقات ارتفاع الطلب، متجنبة الاعتماد على محطات الطاقة الذرية الباهظة الثمن (مع توفير يتراوح بين 40-60%). كما تقدم خدمات تتبع الحمل والخدمات المساعدة مثل تنظيم التردد والاحتياطيات التشغيلية، حيث تستجيب في غضون ثوانٍ إلى دقائق.

يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية تداول الطاقة في أسواق الجملة، وتعمل كمحطات قابلة للتشغيل. تستخدم استراتيجيات لتحوط المخاطر في الأسواق:

* نظرية قرار فجوة المعلومات (IGDT)
* أمثلة متينة (RO)
* القيمة المشروطة المعرضة للخطر (CVaR)
* الهيمنة العشوائية من الدرجة الأولى (FSD)
* الهيمنة العشوائية من الدرجة الثانية (SSD)

## التاريخ
اقترح شمعون أفرباخ مفهوم محطة الطاقة الافتراضية في عام 1997. ظل العمل المبكر نظريًا بسبب القيود التكنولوجية والتنظيمية. تناولت الأوراق البحثية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين تجميع الطاقة المتجددة. وشملت التحديات تكاليف الاتصالات والمخاطر.

أطلقت شركة RWE أول محطة طاقة افتراضية في عام 2008، حيث جمعت تسع محطات كهرومائية بقدرة 8.6 ميجاوات. أجرت جامعة كاسل تجربة رائدة ربطت بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والغاز الحيوي والطاقة الكهرومائية لتتبع الحمل. بدأت شركة كرافت فودز عملياتها في عام 2011، وتوسعت عبر سبع دول، لتجمع بين الغاز الحيوي والطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

في الولايات المتحدة، بنيت محطات الطاقة الافتراضية على برامج الاستجابة للطلب. دعم قانون الانتعاش وإعادة الاستثمار الأمريكي لعام 2009 الشبكات الذكية. سمح الأمر رقم 745 الصادر عن لجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية (FERC) عام 2011 بتعامل تخفيضات الطلب كتوليد في أسواق الجملة. مكّن الأمر رقم 2222 (2020) من تقديم عطاءات مباشرة لمصادر الطاقة الموزعة.

بدأت AGL Energy محطة طاقة افتراضية بقدرة 5 ميجاوات في أديلايد عام 2016 باستخدام بطاريات وخلايا كهروضوئية لألف منزل. افتتحت تسلا محطة طاقة افتراضية في جنوب أستراليا عام 2018، ووصلت إلى 50 ألف منزل بحلول عام 2022؛ استحوذت AGL على البرنامج في عام 2025، ليصل إلى 25 ميجاوات من الطاقة الشمسية و37 ميجاوات من التخزين.

أطلقت UK Power Networks وباور فولت أول محطة طاقة افتراضية في لندن عام 2018 (0.32 ميجاوات/ساعة)، وشركتا تسلا وأوكتوبس إنرجي بدأتا شراكة هناك في عام 2020. في عام 2019، أطلقت SMS plc محطة طاقة افتراضية بعد استحواذها على الشركة الأيرلندية سولو إنرجي. في عام 2020، أطلقت تسلا خطة خطة تسلا للطاقة في المملكة المتحدة بالشراكة مع أوكتوبس إنرجي. تعمل المنازل المشاركة بالطاقة المتجددة إما من الألواح الشمسية أو من أوكتوبس إنرجي.

بحلول عام 2023، بلغت السعة في الولايات المتحدة 30-60 جيجاوات (4-8% من ذروة الطلب). قامت تسلا بتشغيل محطات طاقة افتراضية في تكساس وكاليفورنيا.

في عام 2024، خططت شركتا إنبال وإنتركس (عبر فليكسا) لإنشاء أكبر محطة طاقة افتراضية في أوروبا، بهدف الوصول إلى 1 جيجاوات بحلول عام 2026 باستخدام الطاقة الشمسية والبطاريات والمركبات الكهربائية؛ وأطلقت في وقت لاحق من ذلك العام.

ألزمت ولاية فرجينيا دومينيون إنرجي بتجربة محطة طاقة افتراضية (حتى 450 ميجاوات) في عام 2025؛ وقدمت المرافق الاقتراح بحلول ديسمبر. وفرت محطات الطاقة الافتراضية في فيرمونت 3 ملايين دولار خلال موجات الحر في عام 2025. بلغت السعة في أمريكا الشمالية 37.5 جيجاوات في عام 2025.

## مصادر الطاقة الموزعة
تقوم محطات الطاقة الافتراضية عادةً بتجميع أعداد كبيرة من مصادر الطاقة الموزعة (DERs). يمكن أن تكون الموارد قابلة للتشغيل أو غير قابلة للتشغيل (متقطعة)، أو أحمال قابلة للتحكم أو مرنة (CL أو FL). يمكن أن تشمل الموارد وحدات توليد الحرارة والطاقة المصغرة، المحركات الترددية التي تعمل بالغاز الطبيعي، محطات طاقة الرياح (WPP)، الخلايا الكهروضوئية (PV)، الطاقة الكهرومائية، الطاقة المائية الصغيرة، الكتلة الحيوية، المولدات الاحتياطية، وأنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS)، بالإضافة إلى الأجهزة التي يمكن تعديل استهلاكها (مثل سخانات المياه والأجهزة المنزلية). تعني الأعداد والتنوع أن إنتاج النظام لا يعتمد على أي مورد منفرد، مما يوفر إمكانية تحقيق إنتاج مستقر حتى لو لم يكن إنتاج أي مورد منفرد مستقرًا.

تسمح تقنية المركبة إلى الشبكة (V2G) للمركبات الكهربائية المتصلة بالشبكة بالمشاركة في محطات الطاقة الافتراضية. يتحكم نظام المحطة الافتراضية في معدل شحن/تفريغ كل مركبة (استلام/توصيل الطاقة).

ينطبق نفس المبدأ على الأنظمة المستهلكة، مثل المضخات الحرارية أو مكيفات الهواء التي يمكنها خفض طلبها على الطاقة لتقليل الطلب.

يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية المعتمدة على التخزين أن تستجيب بمعدلات أعلى من المولدات الحرارية (مثل محطات الوقود الأحفوري)، وهو أمر ذو قيمة خاصة في الشبكات التي تعاني من منحنى البطة ويجب أن تلبي متطلبات التغير السريع العالية في الصباح والمساء.

يمكن أن تكون محطات الطاقة الافتراضية موثوقة مثل المحطات التقليدية، مع تكلفة أقل بنسبة 40-60 بالمائة. توقعت إحدى الدراسات أن يشمل التوليد اللامركزي 500,000 ميجاوات من السعة مقارنة بـ 280,000 ميجاوات للتوليد المركزي.

## التشغيل
يتم التحكم في توصيل الطاقة بواسطة نظام إدارة. تتطلب الطبيعة الموزعة لمحطات الطاقة الافتراضية استخدام برامج للاستجابة بشكل مناسب وآمن لطلبات الطاقة، وفواتير المرافق، والمدفوعات لأصحاب الموارد، وما إلى ذلك.

## الخدمات
عادةً، توفر محطة الطاقة الافتراضية الطاقة فقط عندما تطلبها شركة الكهرباء.

### حلاقة الذروة
باستخدام الموارد المناسبة، يمكن لمحطة الطاقة الافتراضية توصيل طاقة إضافية في فترة قصيرة، مما يساعد شركات الكهرباء على إدارة أحمال الذروة التي قد تتطلب شراء طاقة باهظة الثمن من محطة طاقة ذرية.

### تتبع الحمل
نظرًا للوصول إلى نطاق كافٍ، يمكن لمحطة الطاقة الافتراضية العمل كمولد لتتبع الحمل، حيث توفر إنتاجًا ديناميكيًا مع تغير الطلب خلال دورة النهار/الليل.

### الخدمات المساعدة
يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية تقديم الخدمات المساعدة التي تساعد في الحفاظ على استقرار الشبكة مثل تنظيم التردد وتوفير الاحتياطي التشغيلي. تُستخدم هذه الخدمات بشكل أساسي للحفاظ على التوازن اللحظي بين العرض والطلب على الكهرباء. يجب أن تستجيب هذه الخدمات للإشارات لزيادة أو تقليل الحمل في غضون ثوانٍ إلى دقائق.

## تداول الطاقة
أسواق الطاقة الكهربائية هي أسواق بالجملة، وأسواق دولية تتداول الطاقة الكهربائية. تتقلب أسعار السوق مع الطلب والعرض (على سبيل المثال، عندما تهدأ الرياح). تتصرف محطة الطاقة الافتراضية كمحطة طاقة تقليدية قابلة للتشغيل من وجهة نظر المشاركين الآخرين في السوق. تقوم محطة الطاقة الافتراضية بالمراجحة بين أسواق الطاقة المتنوعة (مثل الاتفاقيات الثنائية واتفاقيات شراء الطاقة (PPA)، والأسواق الآجلة والعقود المستقبلية، وحوض الطاقة).

تم تطبيق خمس استراتيجيات لتحوط المخاطر على عمليات اتخاذ القرار لمحطات الطاقة الافتراضية لقياس درجة التحفظ في قراراتها في تداول الطاقة (على سبيل المثال، سوق الكهرباء ليوم-قبل، وسوق المشتقات، والعقود الثنائية):

* IGDT: نظرية قرار فجوة المعلومات
* RO: أمثلة متينة
* CVaR: القيمة المشروطة المعرضة للخطر
* FSD: الهيمنة العشوائية من الدرجة الأولى
* SSD: الهيمنة العشوائية من الدرجة الثانية

## الأسواق

### الولايات المتحدة
في عام 2023، قدرت وزارة الطاقة سعة محطات الطاقة الافتراضية بحوالي 30 إلى 60 جيجاوات، أي حوالي 4-8% من ذروة الطلب على الكهرباء.

تمتلك ولاية تكساس محطتي طاقة افتراضية تديرهما تسلا. ينضم أعضاء تسلا إلكتريك المؤهلون تلقائيًا إلى محطة الطاقة الافتراضية، والتي تتكون من بطاريات تسلا باور وول. تدفع تسلا للمالك رسومًا شهرية بالإضافة إلى دفعة لكل وحدة طاقة يتم توصيلها.

لدى كاليفورنيا سوقان للكهرباء، سوق التجزئة وسوق الجملة. اعتبارًا من عام 2022، دفعت باسيفيك غاز أند إلكتريك لمقدمي محطات الطاقة الافتراضية 2 دولار/كيلوواط/ساعة خلال أوقات الذروة. خلال شهري أغسطس/سبتمبر 2022، غالبًا ما كانت محطة صن رن الافتراضية توفر 80 ميجاوات في أوقات الذروة، بينما وفرت محطة تسلا الافتراضية 68 ميجاوات. بحلول عام 2025، كانت كاليفورنيا تختبر 100,000 بطارية سكنية بقدرة إجمالية 535 ميجاوات.

برنامج محطة الطاقة الافتراضية التجريبي في ولاية فرجينيا هو مبادرة بتفويض من الولاية، ويتطلب من دومينيون إنرجي فيرجينيا تنفيذ تجربة محطة طاقة افتراضية. الحد الأقصى للتجربة هو 450 ميجاوات. من المقرر أن تشمل حوافز لأكثر من 15 ميجاوات من أنظمة تخزين طاقة البطاريات الموزعة، بما في ذلك العملاء السكنيين والتجاريين والصناعيين. اعتبارًا من أوائل عام 2026، مثل البرنامج أحد أكبر تجارب محطات الطاقة الافتراضية في الولايات المتحدة. يجب تقديم برنامج لكهربة الحافلات المدرسية في موعد أقصاه 31 ديسمبر 2027.

تعمل غرين ماونتن باور في فيرمونت مع تسلا لتقديم بطارية باور وول للعملاء المشاركين بسعر مخفض.

تدير ثلاث شركات مرافق في ماساتشوستس، وهي الشبكة الوطنية وإيفيرسورس إنرجي وكيب لايت كومباكت، محطة طاقة افتراضية. يقوم مركز ماساتشوستس للطاقة النظيفة بتنفيذ برنامج تجريبي للمركبة إلى كل شيء (V2X) كجزء من محطته الافتراضية، حيث يقوم بتركيب شواحن ثنائية الاتجاه مجانية للمركبات الكهربائية في المناطق التعليمية والبلديات وللسكان.

### أوروبا
اختبر معهد تكنولوجيا إمدادات الطاقة الشمسية في جامعة كاسل الألمانية محطة طاقة افتراضية ربطت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والغاز الحيوي وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ لتوفير طاقة تتبع الحمل من مصادر متجددة.

تم تشغيل محطة طاقة افتراضية في جزيرة إيغ في جزر هبريدس الداخلية الاسكتلندية.

تدير كرافتفيركه أوبرهاسلي محطة طاقة افتراضية في سبع دول أوروبية توفر موارد ذروة الحمل، وتداول الطاقة، وموازنة الشبكة. تقوم الشركة بتجميع الطاقة من الغاز الحيوي والطاقة الشمسية وطاقة الرياح بالإضافة إلى مستهلكي الطاقة على نطاق واسع.

يتم دعم محطة طاقة افتراضية في لندن من قبل شبكات الطاقة في المملكة المتحدة وباور فولت. تدير شركة إس إم إس بي إل سي محطة طاقة افتراضية في المملكة المتحدة.

تعمل تسلا في المملكة المتحدة بالشراكة مع أوكتوبس إنرجي. تعمل المنازل المشاركة بالطاقة المتجددة من الألواح الشمسية أو من أوكتوبس إنرجي.

تدير الشركتان الألمانيتان إنبال وإنتركس أكبر محطة طاقة افتراضية في أوروبا، والتي تدمج الخلايا الكهروضوئية وأنظمة تخزين طاقة البطاريات والمركبات الكهربائية. تقوم إنبال، وهي شركة تركيب أنظمة شمسية تضم أكثر من 70,000 نظام مركب، بربط آلاف المنازل التي تمتلك أنظمة شمسية/بطاريات بمحطة الطاقة الافتراضية.

### أستراليا
تدير شركة إيه جي إل للطاقة مشروع محطة طاقة افتراضية بقدرة 25 ميجاوات في أديلايد. تزود الشركة أنظمة تخزين طاقة البطاريات والأنظمة الكهروضوئية لأكثر من 8,000 عميل. تكلف هذه الأنظمة المستهلكين 3500 دولار أسترالي مع فترة سداد مدتها 7 سنوات. اعتبارًا من عام 2025، وفر البرنامج 25 ميجاوات من الطاقة الشمسية و37 ميجاوات من التخزين.

## انظر أيضًا
* قراءة ذاتية التشغيل للعداد
* توليد موزع
* عداد كهرباء
* ترشيد الطاقة
* محطة طاقة محركات
* تعريفة التغذية الكهربائية
* تخزين طاقة الشبكات
* قياس صافي
* محطة طاقة ذرية
* أتمتة أنظمة الطاقة
* الطاقة إلى X
* عداد ذكي
* شبكة ذكية
* مقياس تجزيئي

## المراجع

## وصلات خارجية
* مشروع AGL Virtual Power Plant VPP

تصنيف:هندسة الكهرباء
تصنيف:توزيع الطاقة
تصنيف:تقنية محطات الطاقة
تصنيف:توليد الطاقة الكهربائية
تصنيف:طاقة متجددة