Uma das maiores barreiras para o desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) na Grã-Bretanha atualmente são as conexões à rede (ou a falta delas). Algumas distribuidoras estão oferecendo conexões à rede com a condição de que ativos BESS independentes não possam exportar energia em determinados horários. Especificamente, em regiões com grande presença de geração fotovoltaica distribuída e em épocas do ano em que essa geração solar atinge picos — ou seja, quando a produção solar está no auge. Neste artigo, assumimos que há um limite de exportação imposto a essas conexões durante os 40 dias de maior geração por ano, das 7h às 19h.

A Figura 1 (abaixo) mostra o perfil de geração desses 40 dias para cada ano, entre 2013 e 2021. O gráfico também destaca o aumento da capacidade solar na Grã-Bretanha — é possível observar como o pico de geração subiu de menos de 2 GW em 2013 para mais de 8 GW em 2019.

Neste artigo, analisamos como esse tipo específico de conexão à rede pode impactar as receitas dos BESS. Então, vale a pena considerar uma conexão à rede com restrição solar para sua bateria? Se você está com dificuldades para conseguir uma conexão sem restrições, sim. Vamos entender o porquê.

Oportunidade de arbitragem

A Figura 2 (abaixo) mostra a variação média diária do preço no atacado, por mês, para o período de 2017 a 2021, em relação à frequência dos dias de pico de geração solar. Como é possível ver, quando a geração solar está mais alta, os spreads no atacado são menores — ou seja, há menos oportunidade de arbitragem para baterias que pretendem exportar nesses horários.

• 84% dos dias de pico de geração solar ocorreram entre abril e julho.
• Esses também foram os quatro meses em que os spreads médios diários estiveram mais baixos.
• Como mencionado acima, isso significa que há, geralmente, menos oportunidade de arbitragem nesses meses. Exploramos isso mais a fundo no modelo abaixo.

A Figura 3 (abaixo) mostra uma estratégia de arbitragem modelada (exclusivamente). Nossa bateria é um sistema de uma hora, com um ciclo por dia, assumindo eficiência de importação de 85%. Nesse modelo, o ativo não realiza negociações no atacado nos (40) dias de pico de geração solar. Neste caso, nossa bateria — a que possui a restrição — lucra, no máximo, 8,95% a menos que uma bateria idêntica e sem restrições.

Mercados de resposta em frequência

Estratégias predominantemente mercantis podem se tornar comuns em um futuro próximo. No entanto, atualmente, a principal fonte de receita para sistemas de armazenamento de energia em baterias na Grã-Bretanha são os serviços de resposta em frequência. Não poder exportar em certos horários do dia significa não poder fornecer serviços de resposta a baixa frequência — aqueles em que as baterias exportam energia.

A Figura 4 (abaixo) mostra as receitas anuais estimadas de resposta em frequência — tanto para nossa bateria com restrição quanto para sua gêmea sem restrições. (Calculamos essas receitas usando os preços de referência ponderados por volume mensal de 2021, tanto para Dynamic Containment de baixa frequência quanto para Firm Frequency Response.) No FFR, nossa bateria restrita se retira do fornecimento do serviço para os blocos EFA 3-5, em cada mês em que há um dia de pico de geração solar (usando os dados de 2021). No DC, nosso ativo se retira do serviço para os blocos EFA 3-5 nos dias específicos de pico de geração solar. Ambos os cenários assumem aceitação nesses mercados — quando ocorre — na capacidade total.

• Nossa bateria restrita vê suas receitas de FFR reduzidas em 24% e as receitas de DC em 6%.
• Essa diferença se deve à duração dos contratos. No FFR, os ativos precisam se comprometer a fornecer o serviço para o(s) bloco(s) EFA aceitos durante todos os dias do mês. Portanto, nossa bateria restrita precisa se retirar durante o mês inteiro. Já no DC, a contratação é feita com um dia de antecedência (também por bloco EFA). Isso permite que nossa bateria ainda forneça o serviço nos dias em que não há pico de geração solar.

Isso parece significativo agora, mas o cenário está mudando

O encerramento do serviço FFR está próximo — previsto para o final de 2022. Isso significa que, no próximo verão, ativos com esse tipo de restrição não precisarão mais se preocupar em ficar de fora de um serviço de resposta em frequência durante todo o mês. (Toda a suíte Dynamic de serviços é contratada com um dia de antecedência.) Além disso, ativos com essa restrição só ficam impedidos de fornecer serviços de baixa frequência (exportação). O lançamento dos serviços de alta frequência (importação) representa uma oportunidade para que ativos restritos ingressem nesses mercados, já que ainda podem importar durante os períodos de restrição.

Oportunidade de recarga

Além das oportunidades nos mercados de resposta em alta frequência, ativos restritos também podem optar por recarregar durante os horários de pico de geração solar, quando a exportação está restrita. Nos últimos cinco anos, houve nove casos de preços negativos de desequilíbrio durante esses períodos em que os ativos estariam restritos (7h às 19h, nos 40 dias de pico de geração solar). Preço negativo significa que os ativos são pagos para carregar. O preço médio de desequilíbrio nesses períodos foi de £16,59/MWh. A Figura 5 (abaixo) mostra os preços de desequilíbrio nesses períodos.

Vale a pena considerar?

As oportunidades de arbitragem mais lucrativas costumam ocorrer nos meses de inverno, quando a geração solar é mais baixa. Isso significa que o impacto nas receitas mercantis é menor do que no verão. Além disso, as metas de contratação de resposta em frequência costumam ser maiores nos meses de verão, pois há menos inércia no sistema. Com os serviços de resposta em frequência sendo contratados com um dia de antecedência (por bloco EFA), ativos com acesso a boas previsões solares, teoricamente, podem operar livremente em torno desses períodos de restrição.

Portanto, embora esse tipo de restrição de exportação tenha algum impacto nas receitas dos BESS, esse impacto pode ser minimizado com previsões precisas e otimização inteligente. Assim, para locais que estão com dificuldades para obter uma conexão à rede sem restrições, acreditamos que vale a pena considerar esse tipo de acordo.