إعادة التوزيع 2.0 وتخزين البطاريات على نطاق واسع: هل هما نعمة أم Segen لشبكة الطاقة؟ الدور المتناقض لأنظمة تخزين البطاريات العملاقة

شرح مبسط لتقنية إعادة التوزيع 2.0: ما يحتاج مشغلو المصانع ومستثمرو التخزين إلى معرفته

يواجه نظام الكهرباء الألماني اختباراً تاريخياً للضغط: فبينما تعمل توربينات الرياح في الشمال بكامل طاقتها، غالباً ما يكون هناك نقص في خطوط النقل اللازمة لتوصيل الطاقة إلى المراكز الصناعية في الجنوب. ولمنع انهيار الإمداد، يتدخل مشغلو الشبكة في توليد الطاقة على مدار الساعة تقريباً - وهي عملية تُعرف بإعادة التوزيع، وتُكلّف المستهلكين مليارات الدولارات سنوياً.

إلا أن التحول في قطاع الطاقة قد غيّر هذا النظام جذرياً. فبعد أن كان يتم التحكم في إنتاج عدد قليل من محطات الطاقة الكبيرة مركزياً، أصبح اليوم يتطلب تنسيق عشرات الآلاف من المحطات اللامركزية، ومحطات الطاقة الشمسية، وأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق عالية الأداء. ومنذ إطلاق نظام إعادة التوزيع 2.0 في أكتوبر 2021، أصبح مشغلو شبكات التوزيع ومشغلو المحطات الصغيرة ملزمين أيضاً بضمان الاستقرار المادي للشبكة.

يُعدّ دور أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق، التي تشهد ازدهارًا ملحوظًا، مثيرًا للاهتمام بشكل خاص: فهي تُعتبر بمثابة بصيص أمل في التحول الطاقي، ولكن - في حال استخدامها بشكل خاطئ - قد تُفاقم الاختناقات المحلية. غالبًا ما تكمن المشكلة لا في التكنولوجيا نفسها، بل في غياب مؤشرات أسعار إقليمية واضحة. يتناول دليل الأسئلة والأجوبة التالي بالتفصيل كيفية عمل إدارة الازدحام الحديثة، وأسباب ارتفاع التكاليف بشكل كبير، ودور تخزين البطاريات في ذلك، ولماذا يُعدّ النقاش حول مناطق أسعار الكهرباء أمرًا بالغ الأهمية لأمن إمدادات الطاقة في المستقبل.

ما المقصود بإعادة التوزيع ولماذا يعتبر هذا المصطلح محورياً للغاية في شبكة الكهرباء الألمانية؟

يشير مصطلح إعادة التوزيع إلى التدخلات في إنتاج محطات الطاقة لحماية خطوط النقل من التحميل الزائد. فإذا ما هددت نقطة معينة في الشبكة بحدوث اختناق، تُوجَّه محطات الطاقة القريبة من نقطة الاختناق إلى خفض كمية الطاقة المُغذَّاة، بينما يتعين على المحطات البعيدة عنها زيادة هذه الكمية. وهذا يُنشئ تدفقًا للأحمال يُعاكس الاختناق. يُستخدم هذا المصطلح بكثرة في نقاشات سياسات الطاقة، لكن نادرًا ما يُشرح بكامل نطاقه. ومع ذلك، فهو أساسي لفهم الشبكات الحديثة، إذ يصف الآلية التي يضمن بها مُشغّلو الشبكة استقرارها المادي في الوقت الفعلي. فبدون إعادة التوزيع، ستؤدي اختناقات الشبكة إلى أحمال زائدة غير مُتحكَّم بها، والتي قد تُسبب في أسوأ الأحوال انقطاعات متتالية. المبدأ بسيط في البداية: إذا تم تغذية الشبكة بكمية كبيرة من الكهرباء في نقطة ما، فيجب خفض الإنتاج هناك وتعويضه في نقطة أخرى. إلا أن التطبيق العملي لهذا المبدأ قد تغير بشكل كبير على مر السنين، لا سيما بسبب التوسع الهائل في مصادر الطاقة المتجددة وما يرتبط بها من لامركزية في توليد الكهرباء.

ما هي الأسس القانونية لإعادة الإرسال، وأين تكمن جذورها التاريخية؟

تعود جذور إعادة توزيع الطاقة إلى قانون صناعة الطاقة الألماني (EnWG) لعام 2005. تنص المادة 13 من هذا القانون، التي دخلت حيز التنفيذ في 13 يوليو/تموز 2005، على إلزام مشغلي أنظمة النقل بضمان أمن النظام. وتحديدًا، تنص على أن مشغلي أنظمة النقل مخولون وملزمون بإزالة أي تهديدات أو اضطرابات قد تطرأ على نظام إمداد الكهرباء من خلال تدابير متعلقة بالشبكة، وأخرى متعلقة بالسوق، بالإضافة إلى تدابير احتياطية إضافية. في نظام محطات توليد الطاقة الذي كان آنذاك شديد المركزية، كان هذا يعني أنه في حالة حدوث أحمال زائدة وشيكة على الشبكة، يمكن توجيه محطات الطاقة الكبيرة لتعديل كمية الطاقة المُغذية لها. وقد أثر هذا بشكل أساسي على المحطات التقليدية في شبكة نقل 220 كيلوفولت و380 كيلوفولت. كان عدد المحطات المتأثرة محدودًا، وقنوات الاتصال قصيرة، وجهود التنسيق منخفضة نسبيًا. كان النظام يعمل في بيئة تتولى فيها بضع محطات طاقة كبيرة غالبية توليد الكهرباء، وكانت تدفقات الأحمال قابلة للتنبؤ بدرجة كبيرة. شكل هذا المبدأ الأساسي للتحكم المركزي الأساس الذي بُنيت عليه جميع التوسعات والإصلاحات اللاحقة.

كيف أدى التوسع في استخدام الطاقات المتجددة إلى تغيير نظام الكهرباء؟

مع توسع استخدام الطاقات المتجددة بدءًا من عام 2010، تغير هيكل النظام بشكل جذري. فقد حلت عشرات الآلاف من المولدات اللامركزية تدريجيًا محل عدد قليل من محطات الطاقة المركزية. وعلى المدى المتوسط، سيتم ربط حوالي 90% من مرافق التوليد بشبكات التوزيع، بينما ستستمر أهمية محطات الطاقة الكبيرة في التراجع. وقد أدى هذا التحول إلى ظهور مسارات نقل جديدة، لا سيما من الشمال إلى الجنوب، نظرًا لأن نسبة كبيرة من طاقة الرياح تُولّد في شمال ألمانيا، بينما تقع مناطق الاستهلاك الرئيسية في الجنوب والغرب. وكانت قدرات النقل، ولا تزال في كثير من الحالات، غير كافية لنقل كل الكهرباء المولدة إلى مراكز الاستهلاك. وفي الوقت نفسه، إلى جانب إعادة التوزيع التقليدية، استمر العمل بنظام إدارة التغذية بموجب قانون مصادر الطاقة المتجددة لمحطات الطاقة المتجددة. وقد أدى هذا الهيكل الموازي، الذي تُنظّم فيه محطات الطاقة التقليدية عبر إعادة التوزيع ومحطات الطاقة المتجددة عبر إدارة التغذية، إلى زيادة التعقيد وارتفاع تكاليف تدابير إدارة الازدحام. تولد محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية الطاقة اعتمادًا على الطقس ووقت اليوم، مما يعقد بشكل كبير إمكانية التنبؤ بتدفقات الأحمال ويزيد من الحاجة إلى تدابير التحكم.

ما هي المشكلة في النظام القديم لإعادة التوزيع وإدارة التغذية؟

اتسم النظام القديم بتقسيم هيكلي أصبح غير فعال بشكل متزايد. فمن جهة، كان هناك نظام إعادة التوزيع التقليدي وفقًا للمادة 13 من قانون صناعة الطاقة الألماني (EnWG)، والذي كان يُطبق حصريًا على شبكة النقل ويؤثر على محطات التوليد التقليدية التي تزيد قدرتها الاسمية المركبة عن 10 ميغاواط. وكان بإمكان مشغلي نظام النقل تنظيم هذه المحطات لتجنب ازدحام الشبكة. ومن جهة أخرى، كان هناك نظام إدارة التغذية وفقًا لقانون مصادر الطاقة المتجددة (EEG) وقانون التوليد المشترك للحرارة والطاقة (KWKG)، والذي تناول تنظيم محطات الطاقة المتجددة ومحطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة بشكل منفصل لإدارة ازدحام الشبكة. ومع نظام إدارة التغذية، كان يتم تقليص إنتاج المحطات بناءً على القيم الفعلية، أي في الحالات الطارئة. وكان التخطيط الاستباقي القائم على التنبؤ غائبًا. وكان التقليص يتم بشكل عشوائي، مما أدى إلى ارتفاع التكاليف وعدم كفاءة استخدام الموارد المتاحة. وقد زادت تكاليف إدارة ازدحام الشبكة بشكل عام بشكل ملحوظ بين عامي 2019 و2023، من 1.3 مليار يورو إلى 3.2 مليار يورو. في عام 2023، فُقد ما يقارب 19 تيراواط ساعة من الكهرباء بسبب اختناقات الشبكة، وهو ما يعادل حوالي أربعة بالمئة من إجمالي إنتاج الكهرباء في ألمانيا. وقد تأثرت مزارع الرياح البحرية والبرية بشكل خاص.

ما الذي تم تحديده بالضبط بموجب قانون تسريع توسيع الشبكة لعام 2019؟

جاء الرد السياسي على المشاكل المتفاقمة في عام 2019 بتعديل قانون تسريع توسيع الشبكة، الذي دخل حيز التنفيذ في 17 مايو/أيار 2019. وكان الهدف دمج إدارة إعادة التوزيع وإدارة التغذية في نظام متكامل لإدارة الازدحام. وقد أُلغيت لوائح إدارة التغذية السابقة بموجب قانون مصادر الطاقة المتجددة (EEG) وقانون الطاقة والحرارة المشتركة (KWKG)، واستُبدلت بنظام موحد لإعادة التوزيع، يُعرف باسم إعادة التوزيع 2.0، استنادًا إلى المواد 13 و13أ و14 من قانون صناعة الطاقة (EnWG). وكان الهدف من ذلك إنشاء نظام موحد ووقائي لإدارة الازدحام في إمدادات الكهرباء في جميع أنحاء ألمانيا. ولم تعد محطات الطاقة المتجددة ومحطات الطاقة والحرارة المشتركة تُعامل بشكل منفصل، بل أصبحت تُنظم وفقًا للإطار القانوني نفسه المطبق على محطات الطاقة التقليدية. وحُدد الموعد النهائي للتنفيذ في 1 أكتوبر/تشرين الأول 2021، مع بدء الالتزامات الأولية بتقديم البيانات في يوليو/تموز 2021.

منذ متى تم تطبيق Redispatch 2.0 وما الجديد فيه بشكل أساسي؟

منذ الأول من أكتوبر/تشرين الأول 2021، أصبح نظام إعادة التوزيع 2.0 إلزاميًا لجميع المشاركين في السوق. لم يكمن الجديد في إمكانية التدخل بحد ذاتها، بل في تكامله الشامل مع النظام. ومنذ ذلك الحين، أُدرجت جميع المحطات القابلة للتحكم التي تبلغ سعتها 100 كيلوواط أو أكثر، بما في ذلك محطات الطاقة التقليدية ومحطات الطاقة المتجددة ومرافق تخزين الطاقة، ضمن نظام إدارة الازدحام. ويمثل هذا اختلافًا جوهريًا عن النظام القديم، حيث كانت محطات الطاقة التقليدية الكبيرة التي تزيد سعتها عن 10 ميغاواط فقط هي المتأثرة مباشرةً بإعادة التوزيع. في العملية الجديدة، يحدد مشغل الشبكة حالة الشبكة لفترة تخطيطية تبلغ حوالي 36 ساعة مقدمًا، ويُحسّنها حسب الحاجة. ويتطلب ذلك توقعات الأحمال والتغذية. وفي حال رصد ازدحام، يتعين على مشغل الشبكة حله باستخدام تدابير فعّالة من حيث التكلفة. ومن الابتكارات الرئيسية الأخرى ضرورة تحقيق التوازن بين هذه التدابير من حيث الطاقة واستهلاكها، لضمان عدم تكبّد مشغلي المحطات أي خسائر مالية نتيجةً لتدخلات التحكم. علاوة على ذلك، لم تعد مسؤولية التعامل مع الازدحام تقع على عاتق مشغلي نظام النقل فقط، بل أصبحت أيضاً مسؤولية جميع مشغلي نظام التوزيع، الذين أصبحوا بذلك ركيزة أساسية لإدارة الازدحام.

كيف تعمل عملية إعادة الإرسال 2.0 بالتفصيل؟

تعتمد عملية إعادة التوزيع 2.0 على نهج تخطيطي يختلف جوهريًا عن النهج التفاعلي السابق. يقوم مشغلو الشبكة بإنشاء توقعات الازدحام بناءً على بيانات شاملة من جميع المشاركين في الشبكة، ولا سيما محطات توليد الطاقة التي تغذي الشبكة وكبار المستهلكين. يقدم مشغلو المحطات بيانات مُخططة أو بيانات متوقعة، وذلك حسب نموذج الموازنة المُختار. في نموذج التوقعات، يجب تزويد مشغل الشبكة بمعلومات حول التعديلات المتعلقة بالسوق وعدم التوافر حتى يتمكن من إنشاء توقعات التوليد. أما في نموذج القيمة المُخططة، فيكون مشغل المحطة مسؤولاً عن تقديم كلٍ من البيانات المتوقعة والبيانات المُخططة.

استنادًا إلى هذه البيانات والمعلومات الآنية، يستطيع مشغل الشبكة تحديد الاختناقات المحتملة في الشبكة مبكرًا واتخاذ إجراءات استباقية هادفة. تُحسب جداول بديلة للأحمال الزائدة المتوقعة، ويتم موازنة الانحرافات عن جدول السوق. ينظم القسم 13أ من قانون صناعة الطاقة الألماني (EnWG) عملية الموازنة والتعويض المالي لمشغل المحطة. يتلقى مدير مجموعة الموازنة، وهو في أغلب الأحيان المسوّق المباشر، تعويضًا عن الطاقة من مشغل الشبكة مقابل الكمية المفقودة في مجموعته. في العملية الجديدة، تُخصص كمية الطاقة المُغذّاة والمُخفّضة كل ربع ساعة لمجموعة موازنة. يتطلب هذا النظام تعاونًا على مستوى القطاع بين مشغلي أنظمة النقل، ومشغلي أنظمة التوزيع، ومشغلي المحطات، ومديري مجموعات الموازنة، ومديري النشر، الذين يمكن لمشغلي المحطات تفويض جزء كبير من مسؤولياتهم إليهم.

ما هي التكاليف الحالية لإدارة ازدحام الشبكة وكيف تطورت؟

شهدت تكاليف إدارة ازدحام الشبكة تقلبات كبيرة في السنوات الأخيرة. ففي عام 2022، بلغت التكاليف الإجمالية ذروتها عند حوالي 4.2 مليار يورو، مدفوعةً بأزمة الطاقة وارتفاع أسعار الوقود وأسعار الجملة بشكل كبير. وفي عام 2023، انخفضت التكاليف الإجمالية الأولية إلى أقل من 3.1 مليار يورو، على الرغم من زيادة حجم التدابير المُنفذة إلى 34,297 جيجاوات ساعة. ويعود هذا الانخفاض إلى انخفاض أسعار الطاقة، حيث تراجعت أسعار الكهرباء بالجملة من ما يزيد قليلاً عن 230 يورو إلى حوالي 92 يورو لكل ميجاوات ساعة. وبلغت تكاليف النشر الأولية لتدابير إعادة التوزيع باستخدام محطات الطاقة التقليدية حوالي 1.8 مليار يورو في عام 2023، بينما تضاعفت تكاليف خفض إنتاج الطاقة المتجددة ثلاث مرات لتصل إلى حوالي 600 مليون يورو.

في عام 2024، انخفض حجم التدابير بنحو 12% ليصل إلى 30,304 جيجاوات ساعة، وانخفضت التكاليف الإجمالية الأولية إلى حوالي 2.78 مليار يورو. مع ذلك، شهد الربع الأخير من عام 2024 ارتفاعًا مقلقًا، حيث استُخدم 10,424 جيجاوات ساعة لتثبيت الشبكة، بزيادة قدرها 19% مقارنةً بالفترة نفسها من العام السابق. وكان شهر ديسمبر 2024 استثنائيًا، إذ بلغت التكاليف 370 مليون يورو في ذلك الشهر وحده، وهو رقم قياسي جديد منذ أزمة الطاقة. وفي عام 2024، تم ربط حوالي 47% من محطات الطاقة المتجددة التي خُفِّض إنتاجها بشبكة التوزيع، وكان السبب في 74% من الحالات هو شبكة النقل. في الوقت نفسه، هناك تحول متزايد في الاختناقات نحو شبكة التوزيع: فقد ارتفعت حصتها من أحجام إعادة الإرسال من 20 بالمائة في عام 2023 إلى 26 بالمائة في عام 2024. وتنتقل هذه التكاليف إلى أسعار الكهرباء عبر رسوم الشبكة، وبالتالي تؤثر على جميع المستهلكين.

لماذا يعتبر نظام إعادة الإرسال 2.0 ذا أهمية خاصة لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق؟

يُعدّ نظام تخزين البطاريات واسع النطاق، بسعة تصل إلى عدة ميغاواط، قادرًا تقنيًا على نقل كميات كبيرة من الطاقة على مدار الزمن. مع ذلك، فإنّ تغذية الشبكة الفعلية للطاقة تعتمد على بنية الشبكة. فهو قادر على إعادة توزيع الطاقة، ويتطلب التنبؤ، ويُدمج في إدارة الازدحام. لا تضمن السعة وحدها تغذية الشبكة: فعندما يكون استقرار النظام ضروريًا، يجب أن تتراجع أهمية التسويق. خاصةً مع السعات المركبة الكبيرة، يُعدّ التكامل مع تخطيط الشبكة، ونماذج التنبؤ، وإدارة الازدحام أمرًا بالغ الأهمية. يمكن للبطاريات الكبيرة تخفيف الاختناقات من خلال الشحن أو التفريغ الانتقائي. لكن النقطة الحاسمة هي أنها قد تُصبح جزءًا من الاختناق نفسه إذا حاولت عدة أنظمة تغذية الشبكة بالطاقة في وقت واحد.

يشهد سوق أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق في ألمانيا نموًا متسارعًا. فقد بلغت السعة المركبة أكثر من 2 جيجاوات من الطاقة الاسمية بحلول عام 2025، وكان من المتوقع إضافة 1.46 جيجاوات من السعة الجديدة في عام 2025 وحده. وتشير التوقعات إلى زيادة السعة سبعة أضعاف مقارنةً بعام 2024 بحلول عام 2027، وتتوقع العديد من الدراسات أن تصل السعة الإجمالية إلى 15 جيجاوات بحلول عام 2030. وتتجاوز طلبات مشغلي الشبكات لتوصيلات تخزين البطاريات حاليًا السعات الحالية بما يقارب مئة ضعف. ومع هذه المعدلات المتسارعة للنمو، بات دمج هذه الأنظمة في إدارة الازدحام ضرورة ملحة.

خبرتنا في الاتحاد الأوروبي وألمانيا في مجال تطوير الأعمال والمبيعات والتسويق - الصورة: Xpert.Digital

مجالات التركيز الصناعية: الأعمال التجارية بين الشركات، والتحول الرقمي (من الذكاء الاصطناعي إلى الواقع الممتد)، والهندسة الميكانيكية، والخدمات اللوجستية، والطاقات المتجددة، والصناعة

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• مركز أعمال الخبراء

مركز متخصص يقدم رؤى وخبرات:

• منصة معرفية تغطي الاقتصادات العالمية والإقليمية والابتكار والاتجاهات الخاصة بكل صناعة
• مجموعة من التحليلات والرؤى والمعلومات الأساسية من مجالات تركيزنا الرئيسية
• مكانٌ للخبرة والمعلومات حول التطورات الحالية في مجال الأعمال والتكنولوجيا
• مركز للشركات التي تسعى للحصول على معلومات حول الأسواق والتحول الرقمي والابتكارات الصناعية

هل البطاريات الكبيرة مفيدة أم ضارة لشبكة الكهرباء بشكل عام؟

لا يمكن الإجابة على هذا السؤال بشكل عام، إذ يعتمد على الموقع، ونمط التشغيل، وحالة الشبكة الكهربائية. أجرت شركة "نيون نويه إنرجي أوكونوميك"، بتكليف من شركة "إيكو ستور" المتخصصة في تطوير أنظمة تخزين الطاقة، دراسةً حول أداء بطاريتين كبيرتين في ولايتي شليسفيغ هولشتاين وبافاريا، وذلك على مدار ربع ساعة من السنة. تُظهر النتائج أن مشغلي الشبكة يوفرون ما بين 3 إلى 6 يورو سنويًا في تكاليف إعادة توزيع الطاقة لكل كيلوواط من سعة البطارية. لذا، لا ينبغي بأي حال من الأحوال اعتبار البطاريات الكبيرة عبئًا على الشبكة، حتى وإن طُرح هذا الرأي أحيانًا في نقاشات سياسات الطاقة.

مع ذلك، يحدث تخفيف الضغط على الشبكة حاليًا بمحض الصدفة، إذ لا يوجد في ألمانيا سوى منطقة تسعير واحدة للكهرباء، وبالتالي لا توجد أسعار إقليمية. تعمل البطاريات وفقًا لإشارة سعرية موحدة في أسواق الطاقة بالجملة والموازنة، ما يجعل اختناقات الشبكة غير مرئية لها. يُظهر تحليل مفصل أن البطارية الكبيرة تُخفف الضغط على الشبكة وتُحمّلها بتردد متساوٍ تقريبًا، كلٌّ منهما في حوالي 20% من ربع الساعة. أما في الـ 60% المتبقية من الوقت، فإما أن تكون البطارية في وضع الخمول أو تكون الشبكة خالية من الازدحام. كما يُشير معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE) إلى أن أنظمة تخزين البطاريات الكبيرة، التي تُشغَّل أساسًا وفقًا لآليات السوق، يُمكن أن تُضخِّم ذروة استهلاك الطاقة المحلية من خلال سلوك الشحن والتفريغ غير المواتي، ما يُفاقم أحمال المحولات والخطوط.

ماذا يعني التشغيل المتوافق مع الشبكة الكهربائية لأنظمة تخزين البطاريات الكبيرة؟

يشير التشغيل الداعم للشبكة إلى الاستخدام الموجه لنظام تخزين الطاقة لتحقيق استقرار الشبكة، ومنع الاختناقات، أو تعويض تقلبات الجهد. ويختلف هذا عن التشغيل الداعم للسوق فقط، حيث تُشترى الكهرباء في المقام الأول بأسعار منخفضة وتُباع بأسعار أعلى - وهو مثال كلاسيكي على المراجحة السعرية. يُعتبر نظام تخزين البطاريات واسع النطاق داعمًا للشبكة إذا كان موقعه داخل الشبكة وطريقة تشغيله يقللان من حمل الشبكة، مما قد يؤدي، على سبيل المثال، إلى تقليل الحاجة إلى توسيع الشبكة.

عمليًا، يمكن الجمع بين كلا النهجين: إذ يُمكن لنظام التخزين أن يُشارك اقتصاديًا في السوق مع خدمة الشبكة في الوقت نفسه. تُشير الدراسات إلى أن أنظمة التخزين الداعمة للشبكة تمتص الكهرباء بشكل انتقائي عند اقتراب ذروة التغذية، ثم تُعيدها لاحقًا. هذا يُقلل الحاجة إلى التدخلات ويُعزز أمن الإمداد. لكي تكون أنظمة تخزين البطاريات داعمة للشبكة، يجب تركيبها في أي مكان تُعاني فيه الشبكة من ضغط كبير. يُعد التحكم الذكي أيضًا أمرًا بالغ الأهمية، حيث يضمن استجابة نظام التخزين في الوقت المناسب وتوفير الطاقة بكفاءة. كلما كان نظام التخزين أكبر وأكثر مرونة، على سبيل المثال، بحد أدنى لوقت التفريغ يبلغ أربع ساعات، زادت مساهمته في تخفيف الضغط على الشبكة.

لماذا لا توجد حاليًا حوافز فعالة لتشجيع السلوكيات الصديقة للشبكة الكهربائية من جانب البطاريات الكبيرة؟

تكمن المشكلة في تصميم سوق الكهرباء الألماني. ففي ألمانيا، يوجد حاليًا نطاق سعري موحد للكهرباء بأسعار يومية ثابتة. وهذا يعني أن سعر الكهرباء في البورصة موحد في جميع أنحاء ألمانيا، بغض النظر عن وجود مشاكل ازدحام في الشبكة في منطقة معينة. وتعتمد أنظمة تخزين البطاريات وجميع المشاركين الآخرين في السوق على إشارة السعر الموحدة هذه في أسواق الطاقة بالجملة وموازنة الشبكة. ببساطة، لا يمكن رصد ازدحام الشبكة بالنسبة لهم لعدم وجود إشارة سعرية تعكس الاختناقات الإقليمية.

في هذا النظام، لا يوجد حافز مالي للتصرف بطريقة صديقة للشبكة. فمحطة تخزين الطاقة في شليسفيغ هولشتاين التي تشحن خلال الرياح القوية لا تفعل ذلك بسبب وجود اختناق في الشبكة هناك، بل لأن سعر الكهرباء على مستوى البلاد منخفض حاليًا. وكون هذا السلوك صديقًا للشبكة في الوقت نفسه هو محض صدفة. وقد فحصت دراسة أجرتها شركة "نيون نيو إنرجي إيكونوميكس" ثلاثة مناهج تنظيمية لتعزيز السلوك الصديق للشبكة. وقد حقق نظام إشارة سعر إعادة التوزيع الديناميكي، الذي يعكس حالة الشبكة كل 15 دقيقة، أفضل النتائج. إذ يُحقق هذا النظام أعلى قيمة مضافة للشبكة وأقل خسارة في قيمة السوق.

ما هو دور النقاش حول مناطق أسعار الكهرباء لتخزين الطاقة بالبطاريات الكبيرة وإعادة توزيعها؟

اكتسب النقاش الدائر حول تقسيم مناطق تسعير الكهرباء في ألمانيا زخمًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بقضايا إعادة توزيع الطاقة وتخزين البطاريات على نطاق واسع. وفي إطار مراجعتها لمناطق التسعير، دعت المفوضية الأوروبية إلى مراجعة مناطق التسعير الأوروبية، مقترحةً تقسيم ألمانيا إلى منطقتين إلى أربع مناطق. وخلصت دراسة أجرتها مؤسسة "أغورا إنرجي ويندي" ومعهد "فراونهوفر" لهندسة الكهرباء والإلكترونيات إلى أن نظام التسعير المحلي من شأنه أن يقلل بشكل كبير من تكاليف إعادة توزيع الطاقة ويعزز أمن الإمداد. وبحلول عام 2023، كان من الممكن أن تُخفّض إشارات التسعير المحلية تكاليف الكهرباء للشركات والأسر بمعدل يزيد عن 6 يورو لكل ميغاواط ساعة على مستوى البلاد.

يُقدّر تقريرٌ موجزٌ صادرٌ عن شركة "نيون نويه إنرجي أوكونوميك"، بتكليفٍ من شركة "إنيرسيتي" لتزويد الطاقة، قيمةَ إيجارات الاختناقات الناتجة في ألمانيا بنحو ملياري يورو سنويًا في حال تقسيم شبكة الكهرباء إلى أربع أو خمس مناطق سعرية. مع ذلك، تُظهر دراسةٌ أجرتها جامعة ميونخ التقنية أن فروق الأسعار بين عددٍ قليلٍ من مناطق أسعار الكهرباء الكبيرة ضئيلة، ولا تُسفر إلا عن وفوراتٍ طفيفةٍ في تكاليف إعادة التوزيع. في المقابل، يُؤدي التسعير المُحدد لكل عقدةٍ إلى خفضٍ كبيرٍ في تكاليف إعادة التوزيع والتكاليف الإجمالية. ستكون إشارات الأسعار الإقليمية ذات أهميةٍ بالغةٍ لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق، إذ ستُوفر، ولأول مرة، حافزًا اقتصاديًا لسلوكٍ مُراعيٍ للشبكة. مع ذلك، وافقت الحكومة الألمانية الجديدة، في اتفاقها الائتلافي، على الإبقاء على منطقة سعر الكهرباء الموحدة في الوقت الراهن.

كيف يتم تعويض مشغلي المصانع مالياً أثناء عملية إعادة التوزيع؟

في حال قيام مشغل الشبكة بتعديل إنتاج الطاقة، ينظم القسم 13أ من قانون صناعة الطاقة الألماني (EnWG) عملية موازنة الطاقة والتعويض المالي لمشغل المحطة. ويحق لمدير مجموعة موازنة الطاقة في نقطة التغذية أو السحب المتأثرة المطالبة بتعويض من مشغل نظام النقل الذي أصدر طلب تعديل إنتاج الطاقة. علاوة على ذلك، يجب تعويض تعديل إنتاج الطاقة الفعالة أو غير الفعالة تعويضاً مالياً كافياً. ويشمل التعويض المالي الكافي النفقات اللازمة لتعديلات إنتاج الطاقة الفعلية، والاستهلاك النسبي لقيمة المحطة، والإيرادات المفقودة المثبتة.

في يونيو 2024، أصدرت وكالة الشبكة الفيدرالية قرارًا بشأن تحديد التعويض المالي المناسب لإجراءات إعادة التوزيع وفقًا للمادة 13أ، الفقرة 2. ويكمن المبدأ الأساسي في عدم تكبّد مشغل محطة توليد الطاقة، سواءً كانت متجددة أو تقليدية، أي خسائر اقتصادية نتيجةً لتدخلات التحكم. إذ يُعاد وضعه إلى وضعه السابق كما لو لم يحدث أي تدخل. على سبيل المثال، إذا أُغلقت مزرعة رياح في الشمال بسبب زيادة الحمل على خط النقل المتجه جنوبًا، فيجب تعويض المشغل. وفي الوقت نفسه، يتعين على محطة توليد طاقة أخرى في الجنوب إنتاج المزيد من الكهرباء لتلبية الطلب، مما يُرتب تكاليف إضافية.

ما هو الدور الذي يلعبه مشغلو شبكات التوزيع في عملية إعادة التوزيع 2.0؟

حتى 30 سبتمبر 2021، كانت إعادة توزيع الطاقة مسؤولية حصرية تقع على عاتق مشغلي أنظمة النقل الأربعة في ألمانيا. مع تطبيق نظام إعادة التوزيع 2.0، تغير هذا الوضع جذريًا. فقد أصبح مشغلو أنظمة التوزيع ركيزة أساسية لإدارة الازدحام في شبكة الكهرباء الألمانية. ويتعين عليهم تحديد الاختناقات في الشبكة بشكل استباقي، ثم تحديد وتنسيق وتنفيذ التدابير المناسبة مع ضمان أمن الشبكة والإمداد. ويتطلب ذلك منهم نمذجة شبكاتهم وفقًا للأحمال المتوقعة وتوقعات حالة الشبكة. وللقضاء على الاختناقات، يجب على مشغلي أنظمة التوزيع إدراج جميع محطات الطاقة المتجددة، ومحطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة، ومرافق التخزين التي تبلغ سعتها 100 كيلوواط أو أكثر.

يمثل هذا توسعًا كبيرًا في مسؤولياتهم الحالية، ويتطلب أدوارًا وعمليات سوقية جديدة للاستجابة للاختناقات المحتملة في الوقت الفعلي وبناءً على التوقعات. وتؤكد الاختناقات المتزايدة في شبكة التوزيع أهمية هذا التطور. ارتفعت حصة شبكة التوزيع من أحجام إعادة التوزيع لمحطات الطاقة المتجددة من 20% في عام 2023 إلى 26% في عام 2024، وهو اتجاه من المرجح أن يستمر مع التوسع الإضافي في توليد الطاقة اللامركزي.

كيف يمكن لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق أن تساهم تحديداً في الحد من ازدحام الشبكة؟

تستطيع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات التدخل بدقة عند حدوث اختناقات في الشبكة. فعندما يتم توليد كمية زائدة من الكهرباء، تمتص هذه الأنظمة الطاقة وتطلقها لاحقًا عند ازدياد الطلب. تستجيب أنظمة التخزين واسعة النطاق في أجزاء من الثانية، مما يجعلها مثالية للتعويض الموثوق عن تقلبات الجهد، وعدم استقرار التردد، أو ذروة الأحمال المحلية. كما توفر هذه الأنظمة طاقة موازنة وتمنع انقطاع التيار الكهربائي. كل إجراء يتم تجنبه لإعادة توزيع الطاقة يوفر التكاليف ويمنع هدر الكهرباء من مصادر متجددة.

في سيناريو عملي، يمكن شحن نظام تخزين بطاريات واسع النطاق في شمال ألمانيا بشكل انتقائي أثناء هبوب الرياح القوية، مما يخفف من ذروة التغذية التي قد تؤدي إلى زيادة الحمل على الشبكة. يحلل معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE) إمكانية تشغيل أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق بطريقة داعمة للشبكة في مواقع محددة، وذلك من خلال دراسة سلاسل زمنية لتوليد الطاقة واستهلاكها من المحطة الفرعية المعنية، ونمذجة تدفقات الطاقة الناتجة، ومحاكاة استراتيجيات التشغيل الداعمة للشبكة. علاوة على ذلك، يدرس التحليل ما إذا كانت تدابير إعادة التوزيع قد طُبقت في الموقع المحدد سابقًا. يوفر هذا أيضًا فرصًا جديدة للبلديات ومشغلي الشبكات ومطوري المشاريع، حيث تُسهم أنظمة تخزين البطاريات في خلق قيمة مضافة محلية، وتقليل الضغط على الشبكة، وتعزيز أمن الإمداد المحلي.

لماذا يمكن أن تصبح أنظمة تخزين البطاريات الكبيرة نفسها مشكلة لاستقرار الشبكة؟

لقد تحوّل نظام الكهرباء من نظام تحكم مركزي لمحطات الطاقة إلى نظام تنسيق لامركزي قائم على البيانات. في هذا النظام الجديد، لا يقتصر الأمر على إنتاج الطاقة فحسب، بل يشمل أيضاً التكامل مع بنية النظام. قد يُصبح نظام تخزين البطاريات واسع النطاق ذو السعة الهائلة إشكالياً إذا اعتمد فقط على مؤشرات السوق دون مراعاة وضع الشبكة المحلية. فإذا رغبت عدة أنظمة تخزين في منطقة ما بتغذية الشبكة بالطاقة في وقت واحد بسبب ارتفاع أسعار الكهرباء حالياً، فقد يتسبب ذلك في حدوث اختناقات أو تفاقمها، وهي الاختناقات التي يُفترض تجنبها.

يمكن لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق، التي تُدار في المقام الأول وفقًا لآليات السوق، أن تُضخّم ذروة الطلب على الطاقة محليًا من خلال أنماط الشحن والتفريغ غير المواتية، مما يزيد الحمل على المحولات وخطوط النقل. ويُحتمل أن يُفاقم العدد المتزايد بسرعة لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق هذه المشكلة. ومع تجاوز طلبات ربط الشبكة حاليًا 200 جيجاوات، يتضح أن تنسيق هذه الأنظمة يُمثل أحد التحديات الرئيسية في السنوات القادمة. والنقطة الحاسمة هي أن السعة وحدها لا تضمن التغذية بالشبكة. فعندما يكون استقرار النظام ضروريًا، يجب أن تتراجع أهمية التسويق. ويجب على نظام التخزين الذي يرغب في تحقيق إيرادات في السوق أن يُدرك أن خيارات التغذية لديه محدودة بالحدود المادية للشبكة وقرارات مُشغليها.

كيف سيبدو مستقبل إدارة الاختناقات، وماذا يعني Redispatch 3.0؟

بينما يركز نظام إعادة التوزيع 2.0 بشكل أساسي على دمج مرافق التوليد في إدارة الازدحام، يهدف التطوير اللاحق لنظام إعادة التوزيع 3.0 إلى دمج مرافق التخزين، وأجهزة التحليل الكهربائي، والأحمال القابلة للتحكم بشكل أوثق. والهدف هو تحقيق تنسيق أدق بين التوليد والاستهلاك عبر المنصات الرقمية والبيانات الآنية. وسيلعب النقاش الدائر حول مناطق أسعار الكهرباء وإشارات الأسعار المحلية دورًا حاسمًا في هذا الصدد. فإذا ما تم بنجاح وضع حوافز تنظيمية لتشجيع السلوكيات الصديقة للشبكة، فإن أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق ستلعب دورًا أكبر بكثير في تجنب الازدحام مقارنةً بدورها الحالي. وتخلص دراسة أجرتها شركة "نيون نيو إنرجي إيكونوميكس" إلى أن إشارة سعر إعادة التوزيع الديناميكية ستخلق أكبر قيمة مضافة للشبكة مع تقليل الخسائر في القيمة السوقية في الوقت نفسه.

تدعم التطورات التكنولوجية هذا التوجه: فقد انخفضت تكلفة بطاريات الليثيوم أيون بنحو 84% خلال السنوات العشر الماضية، ويتجه السوق نحو أنظمة أكبر ذات فترات تخزين أطول. فبينما كان متوسط ​​حجم مشاريع البطاريات في عام 2022 نظامًا بسعة ساعة واحدة، أصبحت الأنظمة التي تعمل بساعتين هي السائدة الآن، كما يتزايد استخدام الأنظمة التي تعمل بأربع وست ساعات. وبحلول عام 2030، قد ترتفع سعة تخزين أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق في ألمانيا إلى 57 جيجاوات ساعة، بإجمالي إنتاج يبلغ 15 جيجاوات. وعلى المدى البعيد، بحلول عام 2050، من الممكن الوصول إلى سعة 60 جيجاوات، أو 271 جيجاوات ساعة. وبهذه السعات، يمكن أن يصبح تخزين البطاريات واسع النطاق أداةً رئيسيةً لإدارة الازدحام، شريطة أن يوفر الإطار التنظيمي الحوافز المناسبة.

ماذا يعني كل هذا بالنسبة لانتقال الطاقة ككل؟

يشهد نظام الكهرباء الألماني تحولاً جذرياً. فقد حوّل التحول في قطاع الطاقة النظام الذي كان يُدار مركزياً إلى شبكة بالغة التعقيد من المنتجين اللامركزيين، مما يستلزم آليات تنسيق جديدة. ويُعدّ نظام إعادة التوزيع 2.0 عنصراً أساسياً في هذا التنسيق الجديد، حيث يدمج جميع الجهات المعنية في نظام موحد لإدارة الازدحام. وتُمثّل أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق جزءاً من الحل، ومصدراً محتملاً لتحديات جديدة في الوقت نفسه. فهي قادرة على تخفيف الازدحام، وتوفير طاقة موازنة، ودمج الطاقات المتجددة، وتقليل الحاجة إلى توسيع الشبكة. وفي الوقت نفسه، تتطلب هذه الأنظمة دمجاً دقيقاً في بنية النظام لتجنب أن تُصبح هي نفسها من عوامل الازدحام.

تكمن المحركات الرئيسية للمستقبل في مواصلة تطوير تصميم سوق الكهرباء نحو إشارات سعرية تكشف عن اختناقات الشبكة، وفي تسريع توسع الشبكة، وفي رقمنة التحكم فيها، وفي أطر تنظيمية تكافئ السلوكيات الصديقة للشبكة. لن يكون نظام الطاقة المستقبلي خاضعًا لسيطرة عدد قليل من محطات الطاقة الكبيرة، بل لتنسيق مئات الآلاف من الموارد اللامركزية، بدءًا من توربينات الرياح والألواح الشمسية وصولًا إلى تخزين البطاريات والمحللات الكهربائية والأحمال القابلة للتحكم، وذلك بالاعتماد على البيانات. وقد أرست تقنية إعادة التوزيع 2.0 الأساس لهذا التنسيق. وستُظهر السنوات القادمة ما إذا كانت الأطر التنظيمية قادرة على مواكبة ديناميكيات التغير التكنولوجي.

☑️ لغة أعمالنا هي الإنجليزية أو الألمانية

☑️ جديد: مراسلات بلغتك الأم!

Konrad Wolfenstein

يسعدني أنا وفريقي أن نكون متاحين لكم بصفتنا مستشاركم الشخصي.

يمكنكم التواصل معي عبر ملء نموذج الاتصال هنا أو الاتصال بي مباشرةً +49 89 89 674 804 ( ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: [email protected]

أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

☑️ دعم الشركات الصغيرة والمتوسطة في مجالات الاستراتيجية والاستشارات والتخطيط والتنفيذ

☑️ إنشاء أو إعادة تنظيم الاستراتيجية الرقمية والتحول الرقمي

☑️ توسيع وتحسين عمليات المبيعات الدولية

☑️ منصات التداول العالمية والرقمية بين الشركات

☑️ تطوير الأعمال الرائدة / التسويق / العلاقات العامة / المعارض التجارية