Oportunidades lucrativas no mercado atacadista para ativos de sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) tornaram-se mais frequentes nos últimos meses. Como mostrado na Figura 1 (abaixo), as médias diárias dos spreads no mercado atacadista de energia atingiram o maior patamar dos últimos cinco anos, com spreads ainda maiores disponíveis para ativos BESS de maior duração.

A ‘duração’ de uma bateria é a razão entre a capacidade de energia armazenada (MWh) e a potência nominal (MW) de um ativo. Talvez a pergunta mais comum que recebemos atualmente sobre sistemas BESS seja: devo construir um sistema de uma hora (1h) ou de duas horas (2h)?

Neste artigo, analisamos como a duração afeta as receitas dos BESS, e como as condições de mercado estão mudando para:

• Serviços ancilares.
• Mercados atacadistas.
• Mecanismo de Balanceamento (BM).
• Mercado de Capacidade (CM).

Serviços ancilares

A potência nominal é o fator determinante de quanto um ativo BESS pode ganhar em serviços ancilares (veja nosso artigo Benchmarking de Receitas). Isso é importante porque, até agora, os serviços ancilares têm sido a principal fonte de receita para o BESS.

O motivo pelo qual os ativos BESS são tão adequados para muitos desses serviços é seu tempo de resposta rápido, não sua capacidade de fornecer energia por longos períodos. Como o throughput energético exigido para os serviços ancilares é relativamente baixo, um sistema de 2h tem benefício adicional limitado (ou seja, gestão do estado de carga) em relação a um sistema de 1h, em termos de obtenção de receitas.

A Figura 1 (abaixo) mostra as receitas (£/MW) de três ativos com diferentes durações que adotaram exatamente a mesma estratégia de negociação em maio de 2021. Maio de 2021 foi escolhido porque cada ativo permaneceu em Dynamic Containment (DC) com capacidade total e disponibilidade durante o mês.

• Cada ativo recebeu exatamente o mesmo valor (£12.648/MW) em DC.
• Neste exemplo específico, ter uma duração maior não trouxe benefício adicional de receita para Hill Farm (1,2h) ou Holes Bay (2h) em comparação com Roosecote (0,7h).
• Ao comparar as receitas de DC com o CapEx investido (em sites de diferentes durações), ativos de maior duração tendem a estar em desvantagem financeira.

Já há planos para uma nova geração de serviços ancilares, alguns dos quais provavelmente trarão novas oportunidades de receita para o BESS.

Portanto, se os serviços ancilares têm sido até agora o principal motor de receita para o BESS, por que alguém construiria um ativo de 2h em vez de 1h?

Mercados atacadistas

Nos mercados de resposta de frequência, os ativos são remunerados pela disponibilidade. No entanto, nos mercados atacadistas, a remuneração é pela utilização. Isso é ótimo para ativos de 2h, pois eles têm o dobro de energia para entregar em relação aos de 1h.

Para entender melhor, vejamos um exemplo real. Nas Figuras 2 e 3 (abaixo), mostramos os perfis operacionais de Breach Farm (um ativo de 1h) e Contego (2h) de 14 a 16 de setembro de 2021. Dois pontos importantes ocorreram nesse período e precisam ser considerados:

• Houve três picos consecutivos de preço à noite acima de £1.500/MWh.
• O DC passou para a aquisição por bloco EFA em 16 de setembro.

• Ambos os ativos seguiram uma estratégia de negociação semelhante. Nos dias 14 e 15, antes de o DC passar para a aquisição por bloco EFA, ambos ficaram fora do DC para negociar spreads nos mercados atacadistas. No dia 16, ambos saíram do DC para o bloco EFA 5 para aproveitar os altos preços do atacado no pico da noite.
• Contego (2h) conseguiu carregar/descarregar ao longo de vários blocos de leilão a cada dia, permitindo capturar spreads maiores do que Breach Farm (1h).

A capacidade de negociar em múltiplos blocos de leilão nos mercados atacadistas significa que ativos de 2h conseguem capturar receitas maiores do que os de 1h. Isso é destacado na Figura 4 (abaixo), que mostra uma estimativa das receitas do atacado obtidas nos dois ativos ao longo desses três dias.

A inconsistência das oportunidades no atacado

O fato de os sistemas de 2h poderem ganhar mais nos mercados livres pode parecer atraente, mas eventos de picos de preço como os destacados acima não costumavam acontecer com tanta frequência. No entanto, como vimos no início do artigo, há sinais de que estão se tornando mais comuns – a Figura 1 (abaixo) mostra a média diária dos spreads disponíveis de janeiro de 2016 a outubro de 2021 (inclusive).

Fazer comparações reais de longo prazo entre ativos de diferentes durações em mercados livres é difícil. Isso porque fatores como disponibilidade e estratégia operacional raramente são consistentes entre dois ativos distintos. No entanto, podemos modelar as receitas de uma estratégia puramente atacadista para ativos de diferentes durações, fazendo algumas suposições:

• Cada ativo realiza um ciclo por dia.
• Os spreads disponíveis dependem da duração do ativo e dos preços de referência máximos/mínimos disponíveis em cada dia.

A Figura 5 (abaixo) mostra as receitas anuais modeladas de um ativo de 1h versus um de 2h, usando as suposições acima. Inclui-se uma linha de referência mostrando as receitas disponíveis em DC no mesmo período.

• Ao comparar por duração, o ativo de 2h gera 69,9% mais receita no atacado do que o de 1h.
• No entanto, se um ativo de 2h tivesse operado apenas nos mercados atacadistas entre janeiro e outubro de 2021, usando as suposições acima, ainda teria obtido 22% menos receita do que se tivesse atuado exclusivamente em DC com capacidade total no mesmo período.
• Portanto, embora ativos de 2h possam aproveitar melhor os altos preços do atacado do que os de 1h, a resposta de frequência ainda foi a fonte de receita mais consistente para todas as baterias nesse período.

Mecanismo de Balanceamento

A Figura 6 (abaixo) mostra as receitas anuais modeladas do BM para ativos BESS de diferentes durações, com as seguintes suposições:

• Cada ativo realiza um ciclo por dia.
• Os spreads disponíveis dependem da duração do ativo e dos preços de referência máximos/mínimos de Bid-Offer-Acceptance (BOA) disponíveis em cada dia.

Consideramos o preço médio de todos os BOAs em cada período de liquidação para calcular nosso preço de referência. (Inclui-se uma linha de referência mostrando as receitas disponíveis em DC para o mesmo período.)

Teoricamente, há potencial para obter receitas maiores no BM. No entanto, essas receitas assumem que todos os lances e ofertas são aceitos e permanecem aceitos durante todo o período de liquidação. Na prática, ativos BESS geralmente são utilizados por menos de 15 minutos, e não têm taxa de sucesso perfeita no despacho.

O que o BESS realmente faz no BM?

A Figura 7 (abaixo) mostra as receitas anuais do BM das Unidades do Mecanismo de Balanceamento (BMUs) do Modo Leaderboard, no período de janeiro a outubro de 2021.

• As receitas do BESS no BM não são tão altas quanto no cenário modelado (Figura 6), devido aos motivos explicados na subseção anterior.
• Além disso, mais da metade dessas receitas são na verdade negativas, refletindo o fato de que a atividade no BM é usada principalmente pelos ativos BESS para gestão do estado de carga.

Assim, ativos de maior duração são teoricamente capazes de obter receitas maiores no BM do que ativos de menor duração. No entanto, devido à falta de oportunidades consistentes no BM, é difícil justificar comercialmente um ativo BESS de qualquer duração baseado principalmente em sua adequação a esse mercado específico.

Mercado de Capacidade

O CM oferece contratos de longo prazo para ativos BESS, pagando-os em £/MW por sua disponibilidade para fornecer capacidade caso ocorra um evento de estresse no sistema. No entanto, um fator de desvalorização é aplicado à capacidade de conexão, já que baterias de menor duração não conseguem operar durante eventos de estresse mais longos. Esse fator está detalhado na Tabela 2 (abaixo).

• Ativos de 2h podem ganhar cerca de 2x mais do que ativos de 1h em receitas do CM (para contratos conquistados no mesmo leilão).
• Em média, receitas do CM representam 13% da receita dos ativos no Modo Leaderboard.

Os leilões e resultados do CM trazem alguma visibilidade sobre a duração dos ativos BESS em construção. A Figura 8 (abaixo) mostra os contratos CM concedidos a novos ativos BESS, por duração, excluindo sites já comissionados.

Conclusão

A operação dos ativos está se tornando mais complexa, e estratégias híbridas de otimização estão se tornando cada vez mais comuns. Entender como a duração afeta as fontes de receita do BESS é fundamental para tomar uma decisão informada sobre construir um ativo de 1h ou 2h. Neste artigo, analisamos quatro fontes de receita para ativos BESS:

• Serviços ancilares – beneficiam ativos de 1h ao considerar o CapEx investido em ativos de maior duração para fornecer os mesmos serviços com a mesma disponibilidade e potência nominal.
• Mercados atacadistas – beneficiam ativos de 2h, permitindo capturar spreads maiores devido à capacidade de entregar o dobro de energia (em relação aos de 1h).
• Mecanismo de Balanceamento – devido à falta de oportunidades consistentes no BM, é difícil justificar comercialmente um ativo BESS de qualquer duração baseado principalmente em sua adequação a esse mercado.
• Mercado de Capacidade – o fator de desvalorização aplicado à capacidade de conexão favorece ativos de 2h. No entanto, contratos do CM representam apenas uma pequena parcela das receitas do BESS.

Em última análise, ao decidir entre ativos de 1h ou 2h, proprietários e investidores precisam ponderar as chances de oportunidades de receita de mercado livre se tornarem mais relevantes no futuro, versus a possibilidade de o NG ESO continuar criando novos e potencialmente lucrativos produtos de resposta de frequência. Até o momento, a resposta de frequência ainda representa a maior parcela das receitas da frota BESS, mas a atividade no mercado livre está crescendo.