Les opportunités lucratives sur les marchés de gros pour les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) se sont multipliées ces derniers mois. Comme le montre la Figure 1 (ci-dessous), les écarts moyens de prix disponibles chaque jour sur les bourses d'électricité ont atteint un niveau record sur cinq ans, avec des écarts encore plus importants pour les BESS de plus longue durée.

La « durée » d'une batterie correspond au rapport entre la capacité d'énergie stockée (MWh) et la puissance nominale (MW) de l'installation. La question la plus fréquemment posée actuellement sur les BESS est la suivante : dois-je construire un système d'une heure (1h) ou de deux heures (2h) ?

Dans cet article, nous examinons comment la durée influe sur les revenus des BESS et comment les conditions de marché évoluent pour :

• Les services système (services auxiliaires).
• Les marchés de gros.
• Mécanisme d'équilibrage (BM).
• Marché de capacité (CM).

Services auxiliaires

La puissance nominale est le facteur déterminant pour le montant que les BESS peuvent générer via les services auxiliaires (voir notre article Comparatif des revenus). C'est important car, jusqu'à présent, les services auxiliaires ont constitué la principale source de revenus pour les BESS.

La raison pour laquelle les BESS sont particulièrement adaptés à ces services est leur temps de réaction rapide, et non leur capacité à fournir de l'énergie sur de longues durées. Comme l'énergie nécessaire pour fournir ces services est relativement faible, un système 2h n'apporte qu'un bénéfice limité (par exemple, gestion de l'état de charge) par rapport à un système 1h en termes de revenus générés.

La Figure 1 (ci-dessous) présente les revenus (£/MW) de trois installations de durées différentes ayant adopté exactement la même stratégie de trading en mai 2021. Ce mois a été choisi car chaque installation est restée en Dynamic Containment (DC) à pleine capacité et disponibilité durant toute la période.

• Chaque installation a généré exactement le même montant (£12 648/MW) en DC.
• Dans cet exemple précis, une durée plus longue n’a apporté aucun avantage supplémentaire à Hill Farm (1,2h) ou Holes Bay (2h) par rapport à Roosecote (0,7h).
• En comparant les revenus DC aux CapEx investis (pour des sites de durées variées), les installations de plus longue durée sont généralement désavantagées financièrement.

Une nouvelle génération de services auxiliaires est déjà en préparation, et certains ou tous offriront probablement de nouvelles opportunités de revenus pour les BESS.

Ainsi, si les services auxiliaires ont été jusqu'ici le principal moteur de revenus pour les BESS, pourquoi envisager de construire un système 2h plutôt qu’un 1h ?

Marchés de gros

Sur les marchés de réponse en fréquence, les installations sont rémunérées pour leur disponibilité. En revanche, sur les marchés de gros, elles sont rémunérées pour leur utilisation. C’est un avantage pour les systèmes 2h qui disposent de deux fois plus d’énergie à livrer que leurs équivalents 1h.

Pour mieux comprendre, prenons un exemple concret. Les Figures 2 et 3 (ci-dessous) montrent les profils d’exploitation de Breach Farm (système 1h) et Contego (système 2h) pour la période du 14 au 16 septembre 2021. Deux éléments importants sont à prendre en compte durant cette période :

• Trois pics consécutifs de prix en soirée ont dépassé 1 500 £/MWh.
• Le DC est passé à une acquisition par bloc EFA le 16 septembre.

• Les deux installations ont suivi une stratégie de trading similaire. Les 14 et 15 septembre, avant le passage du DC à l’acquisition par bloc EFA, les deux sites sont restés hors DC pour profiter des écarts sur les marchés de gros. Le 16, les deux ont quitté le DC pour le bloc EFA 5 afin de profiter des prix élevés en pointe du soir.
• Contego (2h) a pu charger/décharger sur plusieurs blocs d'enchères chaque jour, lui permettant de capter de plus grands écarts que Breach Farm (1h).

La capacité à intervenir sur plusieurs blocs d’enchères sur les marchés de gros signifie que les systèmes 2h peuvent générer plus de revenus que les systèmes 1h. Cela est illustré par la Figure 4 (ci-dessous), qui présente une estimation des revenus de gros générés par les deux installations sur ces trois jours.

L’inconstance des opportunités sur les marchés de gros

Le fait que les systèmes 2h puissent gagner davantage sur les marchés « merchant » peut sembler attractif, mais les pics de prix comme ceux mentionnés ci-dessus sont restés rares historiquement. Cela dit, comme nous l'avons vu en début d'article, des signes montrent que ces événements deviennent plus fréquents – la Figure 1 (ci-dessous) présente la moyenne des écarts journaliers disponibles de janvier 2016 à octobre 2021 inclus.

Il est difficile d’établir des comparaisons de marché réelles et à long terme entre des installations de durées différentes sur les marchés « merchant ». Cela s'explique par le fait que des facteurs tels que la disponibilité et la stratégie de l'opérateur sont rarement constants entre deux installations. Cependant, on peut modéliser les revenus d'une stratégie strictement orientée « gros » pour des actifs de durées différentes en partant de quelques hypothèses :

• Chaque installation effectue un cycle par jour.
• Les écarts disponibles dépendent de la durée de l'actif et des prix de référence max/min du jour.

La Figure 5 (ci-dessous) montre les revenus annuels (modélisés) issus d'une stratégie de gros stricte pour un système 1h contre un système 2h, selon les hypothèses ci-dessus. Une ligne de référence indique les revenus DC sur la même période.

• À durée équivalente, le système 2h génère 69,9 % de revenus de gros en plus qu'un système 1h.
• Cependant, si un système 2h avait opéré uniquement sur les marchés de gros entre janvier et octobre 2021, selon les hypothèses ci-dessus, il aurait tout de même généré 22 % de revenus en moins que s’il était resté exclusivement en DC à pleine capacité sur la même période.
• Ainsi, même si les systèmes 2h profitent davantage des pics de prix sur les marchés de gros, la réponse en fréquence reste la source de revenus la plus stable sur la période.

Mécanisme d'équilibrage

La Figure 6 (ci-dessous) présente les revenus annuels (modélisés) du BM pour des BESS de différentes durées, selon les hypothèses suivantes :

• Chaque installation effectue un cycle par jour.
• Les écarts disponibles dépendent de la durée et des prix de référence Bid-Offer-Acceptance (BOA) max/min du jour.

Nous avons pris le prix moyen de tous les BOA sur chaque période de règlement pour calculer notre prix de référence. (Une ligne de référence indique les revenus DC sur la même période.)

Théoriquement, il existe un potentiel de revenus plus élevé sur le BM. Cependant, ces revenus supposent que chaque offre et demande est acceptée, et ce pour toute la période de règlement. En réalité, les BESS sont généralement utilisés moins de 15 minutes et n’atteindront pas un taux de réussite parfait lors du dispatching.

Que font réellement les BESS sur le BM ?

La Figure 7 (ci-dessous) montre les revenus BM annuels des unités du Mécanisme d'équilibrage (BMUs) du Modo Leaderboard, sur la période janvier-octobre 2021.

• Les revenus BM des BESS sont inférieurs à ceux du scénario modélisé (Figure 6), pour les raisons évoquées précédemment.
• De plus, plus de la moitié de ces revenus sont en réalité négatifs, ce qui reflète le fait que l'activité BM des BESS sert principalement à la gestion de l’état de charge.

Ainsi, les actifs de plus longue durée sont théoriquement capables de générer plus de revenus sur le BM que ceux de plus courte durée. Cependant, en raison du manque d’opportunités régulières sur le BM, il est difficile de justifier commercialement un BESS quelle que soit sa durée sur la base de ce marché en particulier.

Marché de capacité

Le CM propose des contrats de long terme pour les BESS, les rémunérant en £/MW pour leur disponibilité à fournir de la capacité en cas d’événement de tension sur le réseau. Cependant, un facteur de dépréciation est appliqué à leur capacité de connexion, car les batteries de plus courte durée ne peuvent fonctionner pendant toute la durée des événements de tension prolongés. Ce facteur est présenté dans le Tableau 2 (ci-dessous).

• Les actifs 2h peuvent gagner environ deux fois plus que les 1h sur le CM (pour des contrats attribués lors de la même enchère).
• En moyenne, les revenus CM représentent 13 % des revenus des actifs du Modo Leaderboard.

Les enchères et résultats du CM donnent un aperçu de la durée des BESS en construction. La Figure 8 (ci-dessous) présente les contrats CM attribués à de nouveaux BESS selon leur durée, hors sites déjà mis en service.

Conclusion

L’exploitation des installations devient de plus en plus complexe et les stratégies d’optimisation hybrides se généralisent. Comprendre l’impact de la durée sur les flux de revenus des BESS est essentiel pour décider s’il vaut mieux construire un système 1h ou 2h. Dans cet article, nous avons examiné quatre sources de revenus pour les BESS :

• Services auxiliaires – profitent aux systèmes 1h, surtout si l’on considère le CapEx investi dans des systèmes de plus longue durée pour offrir les mêmes services avec la même disponibilité et puissance nominale.
• Marchés de gros – profitent aux systèmes 2h, qui peuvent capter de plus grands écarts grâce à leur capacité à délivrer deux fois plus d’énergie (par rapport aux 1h).
• Mécanisme d'équilibrage – en raison du manque d’opportunités BM régulières, il est difficile de justifier commercialement un BESS quelle que soit sa durée sur ce marché.
• Marché de capacité – le facteur de dépréciation appliqué à la capacité de connexion avantage les systèmes 2h. Cependant, les contrats CM ne représentent qu’une petite part des revenus des BESS.

En définitive, pour choisir entre un système 1h ou 2h, les propriétaires et investisseurs doivent évaluer la probabilité d’une augmentation des opportunités de revenus « merchant » à l’avenir, face à la possibilité que NG ESO continue de créer de nouveaux produits de réponse en fréquence potentiellement attractifs. À ce jour, la réponse en fréquence demeure la principale source de revenus pour la flotte BESS, mais l’activité « merchant » prend clairement de l’ampleur.