​PJM acquisisce Servizi Ausiliari nei suoi mercati all’ingrosso per garantire l’affidabilità della rete. Questi servizi esistono principalmente per due scopi:

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• mantenere costantemente la frequenza della rete intorno ai 60 Hz, e
• fornire capacità aggiuntiva rapidamente in caso di eventi imprevisti, come il guasto di un generatore.

Esistono altri servizi – come il Servizio Black Start – che PJM mantiene per altri scopi, come il riavvio della rete in caso di blackout. PJM non acquisisce questi servizi nei mercati all’ingrosso, e solo una piccola parte delle risorse può partecipare.

​Cosa sono i Servizi Ausiliari di PJM e a cosa servono?

PJM acquisisce quattro Servizi Ausiliari tramite i mercati all’ingrosso:

• Regolazione,
• Servizi di Riserva Sincronizzata (SRS),
• Servizi di Riserva Primaria (PRS), e
• Servizi di Riserva a 30 minuti (TMRS).

​I tre servizi di riserva si distinguono per i tipi di risorse che possono partecipare e per la risposta attesa quando vengono attivati.

SRS include solo risorse sincronizzate – cioè risorse già in funzione che possono rispondere entro 10 minuti o meno.

PRS include tutti i fornitori SRS e ulteriori risorse non sincronizzate – risorse offline che possono rispondere entro 10 minuti o meno.

Infine, TMRS include tutti i fornitori SRS e PRS, oltre ad altre risorse secondarie – consentendo la partecipazione sia di risorse online che offline che possono rispondere entro 10-30 minuti.

Chi fornisce i Servizi Ausiliari?

Le risorse possono fornire Regolazione se:

• si trovano nell’area di controllo di PJM,
• sono in grado di ricevere e rispondere ai segnali di controllo automatico della generazione dall’operatore di sistema,
• dimostrano di poter soddisfare i requisiti minimi di prestazione e superare un test iniziale definito da PJM, e
• sono in grado di fornire almeno 0,1 MW di capacità di Regolazione durante l’intervallo di approvvigionamento – in sostanza, se una risorsa è normalmente idonea ma non ha margine disponibile, non può essere selezionata per la Regolazione.

Quasi tutte le risorse possono offrire capacità nei mercati di riserva se:

• si trovano nell’area di controllo di PJM,
• non sono contrassegnate solo per “emergenze”,
• non sono classificate come generazione nucleare, eolica o solare (a meno che non ricevano un’esenzione), e
• sono in grado di fornire almeno 0,1 MW di capacità di riserva nell’intervallo di approvvigionamento.

Inoltre, i seguenti tipi di risorse non sono idonei a partecipare come risorse non sincronizzate:

• Risposta di Carico Economica – un programma in cui le aziende riducono il consumo di elettricità nei periodi di scarsità,
• Risorse Ibride – risorse che utilizzano più tecnologie in un unico punto di connessione,
• Risorse di Accumulo a Batteria iscritte al modello ESR – un quadro che consente alle risorse di accumulo di auto-programmarsi e partecipare ai mercati di energia, capacità e servizi ausiliari, e
• Risorse di pompaggio idroelettrico non incluse nel modello ottimizzato di PJM – uno strumento di programmazione che ottimizza pompaggio, generazione e riserve.

Sebbene una varietà di risorse partecipi ai mercati dei Servizi Ausiliari di PJM, alcuni tipi di risorse tendono a ricoprire ruoli specifici in base alle loro caratteristiche.

​Ad esempio, batterie e generatori a gas naturale costituiscono la maggior parte del volume di Regolazione fornito. Tra i Servizi Ausiliari di riserva, i servizi non sincronizzati sono spesso forniti da impianti idroelettrici e generatori a olio, mentre gas naturale e carbone forniscono la maggior parte delle riserve sincronizzate.

​Quando vengono attivati i Servizi Ausiliari di PJM?

Gli operatori di sistema attivano la Regolazione in modo continuo per mantenere l’equilibrio tra domanda e offerta. Quando la frequenza supera o scende sotto i 60 Hz, PJM avvisa i fornitori di Regolazione di aumentare o diminuire la produzione.

PJM attiva i servizi di riserva solo dopo che si verifica una perturbazione. In PJM, una perturbazione è definita come un periodo di 60 secondi in cui il sistema perde 900 MW o l’80% della più grande singola contingenza.

​Negli ultimi 10 anni si sono verificate 175 di queste perturbazioni, ognuna della durata media di circa 10 minuti.

Il Servizio di Riserva Sincronizzata e Primaria – ovvero SRS e PRS – devono sostenere la produzione solo per 30 minuti. PJM attiva il Servizio di Riserva a 30 minuti (TMRS) se serve una riserva per oltre 30 minuti.

Tutte le risorse che forniscono servizi di riserva – incluso TMRS – sono obbligate a rispondere solo fino a 30 minuti dopo l’attivazione.

Negli ultimi 10 anni ci sono stati solo tre eventi di riserva che hanno superato i 30 minuti, tutti durante la tempesta invernale Elliot nel dicembre 2022. Per quanto riguarda i prezzi, ciò spiega perché TMRS di solito si attesta a 0 $/MW – poiché viene attivato raramente.

Quanto è grande il mercato di ciascun Servizio Ausiliario in PJM?

​PJM stabilisce i requisiti di Regolazione per rispettare gli standard di controllo della North American Electric Reliability Corporation (NERC), mantenendo la frequenza entro limiti prestabiliti e correggendo piccole deviazioni.

L’operatore di sistema inizialmente fissava il requisito di approvvigionamento come percentuale del carico previsto, ma successivamente è passato a un valore fisso in MW effettivi. Questo valore varia durante la giornata a seconda che PJM sia in periodo di rampa o meno.

Regole di affidabilità NERC separate – che definiscono le aspettative di risposta dopo una perturbazione di frequenza più grave – e requisiti estesi determinano la domanda di servizi di riserva.

La dimensione delle maggiori contingenze di PJM determina infine il requisito di affidabilità. Condizioni temporanee come allerte meteo ed emergenze fissano il requisito esteso, che utilizza una base di 190 MW per tutte e tre le riserve.

​Per SRS, il requisito di affidabilità è pari alla perdita della singola contingenza più grave in PJM – tipicamente la perdita di grandi centrali come quelle nucleari. Per PRS, il requisito è 1,5 volte questa perdita. Per TMRS, il requisito di affidabilità è il massimo tra il requisito di PRS, la maggiore contingenza gas o 3.000 MW.

Quando soddisfa i requisiti nei servizi meno restrittivi come TMRS, PJM considera anche le risorse già assegnate ai servizi più restrittivi. Ad esempio, i volumi SRS sono conteggiati anche per PRS e TMRS.

​Come generano ricavi le risorse che forniscono questi servizi e come vengono determinati i prezzi?

I servizi di Regolazione sono acquisiti esclusivamente nel Mercato in Tempo Reale. I pagamenti ai partecipanti si basano su tre fattori: capacità, prestazione e costo opportunità perso. Clicca qui per saperne di più su come PJM calcola i requisiti di Regolazione.

PJM acquisisce i servizi di riserva sia nel Mercato in Tempo Reale che nel Mercato Giorno Prima. PJM ottimizza la combinazione a minor costo per soddisfare ciascun requisito di riserva – insieme a Regolazione ed Energia – nel rispetto della consegnabilità.

Il prezzo di mercato è calcolato come il prezzo marginale della risorsa più costosa che riceve un premio in un dato mercato di riserva, più i prezzi marginali dei mercati di riserva più generali a cui contribuisce.

Di conseguenza, i prezzi nei mercati delle riserve di PJM hanno una struttura “a nido”, e fornire un servizio più “specifico” soddisfa automaticamente i requisiti dei servizi più ampi.

In pratica, ciò significa che il prezzo di liquidazione SRS è la somma del prezzo marginale non solo del mercato SRS, ma anche degli altri due mercati di riserva. Il prezzo di liquidazione PRS è poi la somma dei prezzi marginali di PRS e TMRS. Infine, il prezzo di liquidazione TMRS è il prezzo marginale solo di quel mercato.

Quali Servizi Ausiliari sono stati storicamente i più redditizi da fornire in PJM?

La Regolazione ha storicamente registrato valori di liquidazione superiori di oltre 5 volte rispetto ai servizi di riserva come PRS e SRS.

​Di conseguenza, finora le batterie in PJM si sono concentrate principalmente sui servizi di Regolazione. Tuttavia, con l’entrata in funzione di più batterie, questo mercato continuerà a maturare e la concorrenza tra i partecipanti aumenterà. Questo – insieme alla prossima riforma del mercato della Regolazione – porterà probabilmente a una diminuzione dei prezzi della Regolazione.

Man mano che i prezzi diminuiranno, le batterie sposteranno il loro interesse verso SRS e PRS.

I recenti aumenti di prezzo in questi mercati di riserva suggeriscono che potrebbero diventare sempre più interessanti anche per lo stoccaggio a batteria. Questo è stato in gran parte determinato da una maggiore scarsità di sistema in PJM – e quindi da prezzi dell’energia più alti.

Se questa tendenza dovesse continuare, come suggeriscono i risultati delle aste di capacità, le riserve potrebbero offrire un valore significativo ai BESS nel breve termine. Fino a quando la penetrazione non raggiungerà livelli simili a quelli di mercati come ERCOT, dove la saturazione spesso riduce i ricavi rispetto all’arbitraggio energetico – ovvero quando una batteria acquista energia a prezzi bassi e la rivende a prezzi alti durante la stessa giornata operativa.