Una centrale elettrica virtuale (VPP) è un gruppo di risorse energetiche distribuite fra più siti che un aggregatore coordina come una sola unità. L'aggregatore offre quell'unità a un operatore di sistema o a un mercato e l'unità si comporta quindi come una centrale elettrica. Le risorse sono batterie, generatori di riserva, carichi flessibili come refrigerazione e HVAC, pompe di calore e caricabatterie per veicoli elettrici.
Ciascun servizio stabilisce una dimensione minima dell'unità. Il servizio britannico Dynamic Containment richiede di almeno 1 MW per unità di risposta e consente l'aggregazione solo di risorse nello stesso GSP Group. Dieci siti con una batteria da 100 kW ciascuno formano un’unità da 1 MW. L'operatore del sistema o il mercato paga l'aggregatore e l'aggregatore paga i proprietari del sito contrattualmente.
Negli Stati Uniti, il rapporto 2023 Liftoff del Dipartimento dell’Energia ha stimato tra 30 e 60 GW di capacità VPP, principalmente nei programmi di demand response. Nell’UE, la direttiva (UE) 2019/944 definisce l’aggregazione all’articolo 2, paragrafo 18. L’articolo 13 consente a un cliente di stipulare un contratto con un aggregatore indipendentemente dal suo fornitore, mentre l’articolo 17 impone agli Stati membri di consentire la gestione della domanda attraverso l’aggregazione.
Come funziona un VPP
Un VPP ha quattro livelli e ogni livello trasmette dati specifici al successivo.
La risorsa cambia potenza: l’inverter di una batteria segue un setpoint, un relè distacca un carico, un generatore si avvia e si sincronizza. Segnala il proprio stato, come lo stato di carica, lo stato di funzionamento o la temperatura del processo.
Il sistema del sito misura la risorsa e la connessione al sito e mantiene i limiti locali. Riporta all'aggregatore la potenza misurata, la flessibilità disponibile e lo stato delle risorse. Riceve istruzioni di dispacciamento, richieste di disponibilità e comandi di inserimento o disinserimento.
La piattaforma dell'aggregatore prevede ciò che il portafoglio può fornire, fa un'offerta, dispaccia i siti e somma le loro misurazioni in un unico segnale per l'operatore.
Il gestore del sistema o del mercato acquista il servizio, impartisce istruzioni e valuta l'erogazione in base ai dati misurati.
La risposta in frequenza non utilizza questa catena al momento dell'evento. Ciascun sito misura autonomamente la frequenza di rete e risponde entro il limite di tempo del servizio. Un servizio che necessita di un’erogazione completa entro 1 s non può attendere un viaggio di andata e ritorno attraverso una piattaforma cloud. Il collegamento con l’aggregatore trasporta l’abilitazione, i parametri di risposta, le dichiarazioni di disponibilità e le prove registrate dopo l’evento.
VPP, DERMS e microrete
I confini tra questi tre si confondono nella pratica. La tabella mostra il caso tipico.
| VPP | DERMS | Microrete | |
|---|---|---|---|
| Gestore tipico | Un aggregatore o fornitore | Un gestore di rete o una utility con un proprio programma | Un proprietario di sito o campus, una utility o un terzo |
| Scopo | Vendere flessibilità nei mercati e nei servizi | Mantenere la rete entro i limiti termici e di tensione | Fornire un sistema locale in modo affidabile e isolarlo dalla rete se progettato per farlo |
| Risorse | Molti siti, ovunque sulla rete | Risorse sulla rete dell'operatore | All'interno di un confine elettrico |
| Punto di misurazione principale | La connessione di ciascun sito, aggregata in un’unità | Alimentatori, sottostazioni e punti di connessione | Il punto di accoppiamento comune |
Una microrete può prendere parte a un VPP come una risorsa. Un VPP distribuito su molti siti non è una microrete. La guida alle microreti tratta le microreti in dettaglio.
Cosa vende un VPP
| Servizio | Cosa fanno i siti | Esempio di tempistica |
|---|---|---|
| Risposta in frequenza | Cambiano automaticamente la potenza quando la frequenza locale si sposta | GB Contenimento e moderazione dinamica: erogazione completa entro 1 s. Regolazione dinamica: entro 10 s. Irlanda DS3 FFR: entro 2 s dal trigger, mantenuto per T+10 s |
| Riserva operativa | Mantengono una variazione di potenza dopo un evento di frequenza o su istruzione | Irlanda DS3: POR da T+5 a 15 s, SOR da T+15 a 90 s, TOR1 da T+90 s a 5 min, TOR2 da T+5 a 20 min |
| Flessibilità della domanda | Riducono o spostano la domanda in una finestra contratta | Servizio GB di flessibilità della domanda: periodi di regolazione di mezz’ora, unità da 0,1 MW |
| Servizi di punta e di capacità | Riducono la domanda al picco del sistema o della rete | Finestre programmate |
| Scambio di energia | Spostano i consumi verso periodi più convenienti | Dal giorno prima all'intraday |
Il servizio di flessibilità della domanda è operativo tutto l'anno come strumento in-merit dal 27 novembre 2024. In Irlanda, EirGrid e SONI prevedono di spostare i servizi di riserva DS3 in un'asta del giorno prima nell'ambito dei loro Future Arrangements for System Services. Controlla i termini di servizio attuali prima che un progetto utilizzi qualsiasi numero in questa tabella.
La guida alla risposta dinamica e la guida FCAS coprono i servizi di frequenza in Gran Bretagna, Irlanda e Australia. La guida ai veicoli EV come risorse di rete e la guida OCPP spiegano come partecipano i caricabatterie. L’intervallo di potenza controllabile di un caricatore dipende dal numero di veicoli collegati e dal loro stato di carica.
Ciò di cui ha bisogno un sito per partecipare
Misura
La frequenza dei dati dipende dal servizio e la differenza è notevole:
| Servizio | Dati utilizzati dall'operatore |
|---|---|
| GB Contenimento dinamico e moderazione | Dati sulle prestazioni a 20 Hz per unità di risposta |
| GB Regolazione dinamica | Dati sulle prestazioni a 20 Hz o 2 Hz |
| Irlanda DS3 FFR | Un registratore del dispositivo con una risoluzione minima di 20 ms |
| Irlanda DS3 POR, SOR e TOR1 da siti aggregati | Domanda aggregata a 1 Hz o più, marcata temporalmente e sincronizzata con un orologio comune, con i dati di ciascun sito entro un giorno lavorativo da un evento |
| Servizio di flessibilità della domanda GB | Dati misurati ogni mezz'ora per unità, più ogni input alla baseline |
Sincronizza anche gli orologi. A 20 Hz, un errore di clock di 50 ms sposta l'intera traccia di un campione e la valutazione confronta quindi i campioni errati.
Definisci il confine di misura prima della messa in servizio. Quando il servizio misura alla connessione del sito, ogni altro carico del sito entra nel risultato. Una riduzione del carico di 300 kW durante l'avvio di un compressore da 200 kW si traduce in una riduzione di 100 kW. Misura con sottocontatori sia la risorsa sia il punto di connessione, in modo da poter spiegare la differenza. La guida alla baseline spiega come si calcola l’erogazione rispetto a una baseline.
Controllo con responsabilità chiara
Una richiesta dell'aggregatore deve raggiungere la risorsa e la risorsa deve rimanere entro i propri limiti: stato di carica della batteria, scadenze di produzione, fasce di comfort, tempi minimi di funzionamento. Assegna a un solo sistema la responsabilità di ciascun setpoint. Annota cosa fa la risorsa quando il collegamento dell'aggregatore fallisce e dopo quanti secondi.
Il protocollo DS3 rende alcuni di questi espliciti per gli aggregatori. L'aggregatore deve essere in grado di abilitare e disabilitare i servizi da remoto in ogni singolo sito. Deve inoltre scaglionare la riconnessione del carico dopo un evento, in modo che la corrente di inserzione non spinga la domanda al di sopra del livello pre-evento. La guida al controllo locale fornisce una struttura per i casi di errore.
Flessibilità disponibile
Una batteria da 500 kW non è sempre una risorsa da 500 kW. La sua potenza disponibile dipende dallo stato di carica, dalla temperatura e da altri impegni. Un processo di refrigerazione può ridurre il carico per 20 minuti ma non per due ore. Dichiara la potenza che la risorsa può mantenere per l’intero periodo di servizio e aggiornala quando cambia.
Prova dell’erogazione
Registra quattro fasi separatamente: la richiesta, la sua accettazione, il segnale di ritorno della risorsa e la variazione di potenza misurata. Supponiamo che l'aggregatore invii un setpoint di scarico di 400 kW. Il controller della batteria lo riconosce e segnala 400 kW. Il contatore indica 250 kW, perché la batteria ha raggiunto il livello di carica minimo dopo sei minuti. Le prime tre registrazioni fanno sembrare riuscito l’evento. Solo il quarto mostra il deficit e quando è iniziato. La guida alla verifica dei comandi BESS tratta questo argomento in dettaglio.
Esempio svolto: dichiarare un’unità di tre siti
Un aggregatore deve dichiarare la disponibilità per una finestra di riduzione della domanda di 60 minuti. Dispone di tre siti con 1,7 MW di flessibilità nominale.
| Sito | Potenza di targa | Limite in questa finestra | Dichiarato |
|---|---|---|---|
| Batteria, 500 kW / 1.000 kWh, 70% stato di carica, soglia minima del 10% | 500 kW | 600 kWh utilizzabili consentono 500 kW per 72 minuti | 500 kW |
| Compressori per celle frigorifere | 400 kW | La temperatura del prodotto limita la riduzione del carico a 20 minuti | 0 kW |
| Generatore di riserva, 800 kW, nessuna esportazione consentita | 800 kW | L'importazione del sito è di 600 kW, quindi l'importazione può diminuire di soli 600 kW | 600 kW |
| Unità | 1.700 kW | 1.100 kW |
Se la finestra temporale fosse di 90 minuti, la batteria potrebbe mantenere solo 600 kWh ÷ 1,5 h = 400 kW, e l'unità scenderebbe a 1.000 kW. La cella frigorifera è ancora utile: una riduzione del carico di 20 minuti si adatta a una finestra di riserva come DS3 TOR2, che viene valutata da T+5 a T+20 minuti. Il limite del generatore si sposta con il carico del sito. Se l'importazione del sito scende a 450 kW durante la finestra temporale, anche la cifra dichiarata del generatore deve scendere con essa.
Dove l’erogazione fallisce
Ciascuno di questi errori viene visualizzato nei dati se il sito lo registra.
| Fallimento | Cosa succede | Cosa lo mostra |
|---|---|---|
| L'energia si esaurisce | Una batteria o un accumulo termico raggiunge il proprio limite prima che finisca la finestra | Lo stato di carica o la temperatura della risorsa, prima che il contatore mostri il calo |
| Rimbalzo | I carichi riprendono insieme dopo l’evento e spingono la domanda al di sopra della baseline. DS3 FFR fallisce se l'energia persa da T+10 a T+20 s supera l'energia erogata fino a T+10 s | Importazione del sito alla velocità dati del servizio per almeno 20 s dopo l'evento |
| Lacuna nei dati o nella disponibilità | Nei servizi dinamici GB, qualsiasi indisponibilità in un periodo di regolazione di mezz'ora imposta il fattore di disponibilità di quel periodo a zero, anche se la risorsa ha risposto | Completezza del record di telemetria e disponibilità per periodo di regolazione |
| Dichiarazione tardiva | Un'unità DS3 non deve dichiarare la propria disponibilità in tempo reale durante un evento di frequenza, pertanto è valutata la dichiarazione resa prima dell'evento | Disponibilità dichiarata rispetto alla capacità misurata prima di ogni evento |
| Fuori tolleranza | Un campione DS3 FFR è accettato entro il maggiore tra il 10% della risposta attesa e 1 MW, con un limite del 50% della risposta attesa per le piccole unità | Confronto campione per campione della risposta attesa e ottenuta |
La tolleranza assorbe l'errore di misurazione. Dimensiona la dichiarazione in modo che la risposta attesa rientri nella tolleranza a ogni campione, senza farvi affidamento.
Inizia con un sito
- Elenca ciascuna risorsa flessibile con la sua interfaccia (contatto relè o mappa registro Modbus), il suo intervallo di potenza in ciascuna direzione e per quanto tempo può mantenere una modifica.
- Misura la connessione al sito e ciascuna risorsa alla risoluzione utilizzata dal servizio di destinazione. Raccogli diverse settimane di dati prima del primo evento, in modo che la baseline abbia una cronologia.
- Concorda con il proprietario della risorsa e l'aggregatore quale sistema possiede ciascun setpoint e cosa fa la risorsa quando il collegamento si interrompe.
- Esegui eventi di test alla velocità dati del servizio. Confronta la risposta misurata con la richiesta per ogni campione, rispetto alla tolleranza del servizio.
- Controlla il rimbalzo e la completezza dei dati di ciascun evento di test, nonché la risposta. Registra più siti quando il primo sito supera il test del servizio, non prima.
Flessibilità con EpiSensor
Il controller di demand response ZDR misura un’alimentazione trifase in Classe 0.5S, campiona la frequenza almeno ogni 100 ms con una risoluzione di 0,01 Hz e risponde alla sottofrequenza entro 100 ms. Le varianti con relè distaccano un carico o avviano un generatore. La variante con controllo della batteria segue la frequenza e invia un setpoint variabile a una batteria o a un UPS tramite Modbus. Due varianti registrano ogni evento con risoluzione di 20 ms e ora GPS, che è la risoluzione utilizzata dalla valutazione FFR DS3. Verifica il registratore rispetto allo standard dei dispositivi del TSO per il tuo servizio. In un progetto del 2018 presso l'aeroporto di Dublino, il monitoraggio e il controllo della frequenza EpiSensor hanno consentito alla generazione di riserva dell’aeroporto di partecipare a DS3 (3 MW) e I-SEM (8 MW). Si tratta di cifre di programma separate, non di una capacità combinata di risposta rapida.
Un monitor elettrico ZEM misura con sottocontatori gli altri circuiti, in modo da poter separare la risposta della risorsa da altri carichi. Un Gateway con Edge conserva dati e automazione sul sito ed esporta le misurazioni sulla piattaforma dell'aggregatore tramite MQTT o HTTPS. Concorda separatamente con l'aggregatore il modo in cui le istruzioni di dispacciamento raggiungono il sito. La soluzione di demand response mostra un sistema completo.
Domande frequenti
Quanto deve essere grande un sito per partecipare a una centrale elettrica virtuale?
Anche un sito piccolo può partecipare. Il minimo riguarda l’unità aggregata offerta dall’aggregatore. Dynamic Containment, Moderation e Regulation in Gran Bretagna richiedono almeno 1 MW per unità di risposta; dal 9 aprile 2026 il Demand Flexibility Service accetta unità da 0,1 MW. Dieci siti con una batteria da 100 kW ciascuno formano un’unità da 1 MW.
Come genera ricavi una centrale elettrica virtuale?
Il gestore del sistema o il mercato paga l’aggregatore, che ripartisce i ricavi fra i proprietari dei siti secondo contratto. Alcuni servizi pagano la sola disponibilità: i servizi dinamici britannici di risposta in frequenza pagano per MW e per ora di disponibilità contrattata. Altri pagano l’erogazione misurata rispetto a una baseline, come il Demand Flexibility Service.
Qual è la differenza tra un VPP e una microrete?
Una microrete comprende carichi e risorse entro un unico confine elettrico, può operare come un’unità e spesso può scollegarsi dalla rete. Un VPP coordina risorse di più siti che restano connessi alla rete e non devono condividere un confine elettrico. Una microrete può essere una delle risorse di un VPP.
Che cos’è un DERMS?
Un sistema di gestione delle risorse energetiche distribuite (DERMS) è un software che monitora e dispaccia risorse distribuite in una rete. I gestori di rete lo usano per mantenere linee e sottostazioni entro i limiti; alcune utility gestiscono attraverso un DERMS anche i propri programmi VPP. La differenza rispetto a un VPP riguarda di solito chi lo gestisce e perché, non il software.