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अकेले कुछ किलोवाट के रूफटॉप सोलर पैनल या घरेलू बैटरी का ग्रिड ऑपरेटर के लिए "पावर प्लांट" के रूप में कोई मूल्य नहीं है। लेकिन अगर हजारों या दसियों हजारों सोलर पैनल को एक साथ जोड़कर संचार और सॉफ्टवेयर के माध्यम से एक साथ नियंत्रित किया जाए, तो उनका संयुक्त उत्पादन एक थर्मल पावर प्लांट के बराबर हो सकता है। यही वर्चुअल पावर प्लांट (वीपीपी) का मूल विचार है। वीपीपी बिजली उत्पादन का कोई नया तरीका नहीं है - यह एक सूचना मंच है जो मौजूदा वितरित संसाधनों को एक इकाई में समेटता है जिसे बाजार में बेचा जा सकता है। वितरित संसाधनों को एक साथ जोड़ने के लिए संचार और मीटरिंग की बुनियादी बातों को स्मार्ट ग्रिड प्राइमर में समझाया गया था। यह लेख उस आधार पर निर्मित व्यावसायिक संरचना, जापान की संस्थागत संरचना और वास्तविक उदाहरणों पर केंद्रित है।
30 सेकंड में मुख्य बातें
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एक विकेंद्रीकृत विद्युत आपूर्ति प्रणाली (वीपीपी) एक ऐसा तंत्र है जो छत पर लगे सौर पैनल, घरेलू बैटरी, इलेक्ट्रिक वाहन और कारखाने की मांग प्रतिक्रिया (डीआर) जैसे विभिन्न विशेषताओं वाले वितरित संसाधनों को संचार और सॉफ्टवेयर के माध्यम से एक साथ जोड़ता है, और उन्हें एक एकल नियंत्रणीय विद्युत संयंत्र के रूप में मानता है।
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जापान में, यह प्रणाली दो-स्तरीय संरचना पर आधारित है: "संसाधन एग्रीगेटर," जो सीधे उपभोक्ताओं के साथ अनुबंध करते हैं और उनके संसाधनों को नियंत्रित करते हैं, और "एग्रीगेशन कोऑर्डिनेटर," जो कई संसाधन एग्रीगेटरों द्वारा प्रदान किए गए आउटपुट को एकत्रित करते हैं और थोक व्यापार का प्रबंधन करते हैं। अप्रैल 2022 में, निर्दिष्ट थोक आपूर्तिकर्ता प्रणाली शुरू हुई, और ENERES इसके तहत जापान में पहला प्रमाणित एग्रीगेटर बन गया।
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वीपीपी जिन संसाधनों को लक्षित करता है, उनकी प्रतिक्रिया गति, अवधि और पूर्वानुमान क्षमता भिन्न होती है। बैटरी और इलेक्ट्रिक वाहन तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं; सौर ऊर्जा को ऊपर की ओर नियंत्रित करना कठिन है; और कारखाने के एचवीएसी और उत्पादन उपकरणों से डीआर बड़े पैमाने पर होता है लेकिन इसकी लचीलता सीमित होती है।
जापानी वर्चुअल पावर प्लांट (वीपीपी) के लिए मुख्य प्रतिस्पर्धा का मैदान थोक बिजली बाजार (जेईपीएक्स) नहीं, बल्कि बैलेंसिंग मार्केट है, जहां सामान्य पारेषण और वितरण कंपनियां नियामक बिजली खरीदती हैं। यह बाजार प्रतिक्रिया समय और अवधि के आधार पर कई उत्पाद श्रेणियां प्रदान करता है, और एक वीपीपी अपने संसाधनों की विशेषताओं के आधार पर यह तय करता है कि किस उत्पाद के लिए बोली लगानी है।
एक उदाहरण के तौर पर, 2022 की गर्मियों में बिजली की मांग और आपूर्ति में भारी उतार-चढ़ाव के दौरान, आरईएक्सईवी और ईएनईआरएस ने कार-शेयरिंग इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरियों का उपयोग करके वी2जी (V2G) तकनीक को नियामक बिजली प्रदान करने के लिए व्यावहारिक रूप से लागू किया। वीपीपी एक ऐसी तकनीक है जहां संस्थागत डिजाइन और वास्तविक संचालन प्रदर्शन चरण से आगे बढ़कर साथ-साथ प्रगति कर रहे हैं।
1. वीपीपी क्या है - "आभासी" का अर्थ
वीपीपी में "आभासी" का अर्थ है कि इसका अपना कोई भौतिक बिजली संयंत्र नहीं होता है। सौर पैनल, घरेलू बैटरियां, इलेक्ट्रिक वाहनों की ऑनबोर्ड बैटरियां और किसी कारखाने की मांग-प्रतिक्रिया क्षमता, भौतिक रूप से, अलग-अलग स्थानों पर स्थित छोटे संसाधन मात्र हैं। इन सभी को एक नेटवर्क से जोड़कर, केंद्रीय सॉफ़्टवेयर प्रत्येक संसाधन की स्थिति (शेष चार्ज, उत्पादन पूर्वानुमान, परिचालन अनुसूची आदि) को समझता है और आवश्यकतानुसार उत्पादन बढ़ाने या घटाने के आदेश भेजता है। ग्रिड संचालक या बिजली बाज़ार के दृष्टिकोण से, यह समूह एक "एकल विद्युत संयंत्र" की तरह व्यवहार करता है।
चित्र 1 — एक VPP में, संसाधन एग्रीगेटर विभिन्न विशेषताओं वाले वितरित संसाधनों के साथ सीधे अनुबंध करते हैं और उन्हें नियंत्रित करते हैं, और एक एग्रीगेशन समन्वयक उन्हें थोक बिजली बाजार, यानी संतुलन बाजार के साथ व्यापार करने के लिए एकत्रित करता है। बाजार, और सामान्य पारेषण एवं वितरण उपयोगिताएँ — एक दो-स्तरीय संरचना।
2. जापान की एग्रीगेटर प्रणाली — एक दो-स्तरीय संरचना
जापान की वीपीपी प्रणाली दो भूमिकाओं में विभाजित है: संसाधन एग्रीगेटर और एग्रीगेशन समन्वयक। एक संसाधन एग्रीगेटर सीधे उपभोक्ता (एक घर या एक कारखाना) के साथ वीपीपी सेवा अनुबंध पर हस्ताक्षर करता है और उनके सौर पैनलों, बैटरियों या डीआर उपकरणों को नियंत्रित करता है। एक एग्रीगेशन समन्वयक कई संसाधन एग्रीगेटरों द्वारा एकत्रित आउटपुट को एकत्रित करता है और सामान्य पारेषण एवं वितरण उपयोगिताओं या खुदरा बिजली प्रदाताओं के साथ सीधे बिजली का व्यापार करता है।
इस संरचना को संस्थागत रूप से निर्दिष्ट थोक आपूर्तिकर्ता (एग्रीगेटर) प्रणाली का समर्थन प्राप्त है, जो अप्रैल 2022 में शुरू हुई थी। यह वितरित संसाधनों को बंडल करने और बिजली की थोक बिक्री के व्यवसाय को उत्पादन व्यवसाय की तरह कानूनी आधार प्रदान करती है, और ENERES इस प्रणाली के तहत जापान में पहला प्रमाणित एग्रीगेटर बन गया। संस्थागतकरण से पहले भी, METI की वीपीपी प्रदर्शन परियोजना (वित्त वर्ष 2016 से वित्त वर्ष 2020 तक संचालित) ने संसाधन एग्रीगेटरों और एग्रीगेशन कोऑर्डिनेटरों के बीच भूमिकाओं का विभाजन पहले ही मान्य हो चुका है, साथ ही उनके बीच संचार इंटरफेस का मानकीकरण भी हो चुका है।
| भूमिका | मुख्य कर्तव्य | उपभोक्ताओं के साथ संबंध |
|---|---|---|
| संसाधन एग्रीगेटर | उपभोक्ताओं के साथ अनुबंध, उपकरणों का सीधा नियंत्रण, बेसलाइन प्रबंधन | सीधा अनुबंध |
| एग्रीगेशन कोऑर्डिनेटर | कई संसाधन एग्रीगेटरों से आउटपुट का एकत्रीकरण, बाजार और ग्रिड ऑपरेटर के साथ व्यापार | अप्रत्यक्ष (कोई अनुबंध नहीं) |
3. वीपीपी द्वारा एकत्रित संसाधनों के प्रकार और विशेषताएँ
वीपीपी द्वारा लक्षित संसाधन एकसमान नहीं होते हैं। प्रतिक्रिया गति, अवधि और आउटपुट की पूर्वानुमान क्षमता संसाधन के अनुसार बहुत भिन्न होती है, इसलिए एग्रीगेटर संसाधनों के संयोजन के आधार पर प्रदान की जा सकने वाली विनियामक शक्ति की प्रकृति को डिज़ाइन करते हैं।
| संसाधन | प्रतिक्रिया गति | अनुमानित अवधि | नियंत्रण की दिशा | विशेषताएँ |
|---|---|---|---|---|
| घरेलू बैटरी / ग्रिड-स्केल बैटरी | तेज़ (सेकंड से मिनट) | कुछ मिनटों से लेकर कुछ घंटों तक | चार्ज और डिस्चार्ज दोनों संभव | तेज़ प्रतिक्रिया और अत्यधिक बहुमुखी, लेकिन सीमित क्षमता |
ईवी/वी2जी | तेज़ (सेकंड से मिनट) | वाहन की परिचालन स्थिति पर निर्भर | चार्ज और डिस्चार्ज दोनों संभव | ड्राइविंग मांग और नियामक शक्ति प्रदान करने के बीच संतुलन बनाना एक चुनौती है |
रूफटॉप सोलर | — | सूर्य के प्रकाश पर निर्भर | मुख्यतः नीचे की ओर (उत्पादन कटौती) | मूलतः ऊपर की ओर नियंत्रित नहीं किया जा सकता |
फैक्ट्री/भवन एचवीएसी और उत्पादन उपकरण (डीआर) | मध्यम (मिनट से लेकर दस मिनट से थोड़ा अधिक) | अनुबंध की शर्तों पर निर्भर | मुख्यतः नीचे की ओर | बड़े पैमाने पर, लेकिन आराम और उत्पादन आवश्यकताओं द्वारा सीमित |
चूंकि सूर्य के प्रकाश के बिना सौर ऊर्जा उत्पादन नहीं बढ़ा सकती, इसलिए यह ऊपर की ओर डीआर संसाधन के रूप में उपयुक्त नहीं है। दूसरी ओर, बैटरी और ईवी का उपयोग चार्ज और डिस्चार्ज दोनों दिशाओं में किया जा सकता है, जिससे वे वीपीपी के नियामक शक्ति के मुख्य स्रोत बनने की संभावना रखते हैं। वी2जी इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) का उपयोग करके (व्हीकल टू ग्रिड) का विचार है कि वाहन में लगी बैटरी का उपयोग न केवल परिवहन के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाए, बल्कि वाहन के उपयोग में न होने के घंटों के दौरान बिजली को नियंत्रित करने के स्रोत के रूप में भी किया जाए।
4. नियंत्रण संरचना — संचार की परतों का स्मरण
एक वीपीपी द्वारा बड़ी संख्या में छोटे संसाधनों को नियंत्रित करने के लिए, स्मार्ट ग्रिड प्राइमर में वर्णित संचार परतें सीधे इसकी नींव के रूप में कार्य करती हैं। ECHONET Lite का उपयोग अक्सर घर में उपकरणों के नियंत्रण के लिए किया जाता है, और OpenADR का उपयोग व्यावसायिक मांग-प्रतिक्रिया संकेतों को स्वचालित करने के लिए किया जाता है। एग्रीगेटर के क्लाउड-साइड सिस्टम पर, व्यक्तिगत संसाधनों की स्थिति (एसओसी, परिचालन अनुसूची, उत्पादन पूर्वानुमान) को एकत्रित किया जाता है, और बाजार से आदेश प्राप्त किए जाते हैं और प्रत्येक संसाधन को आवंटित किए जाते हैं। इस आवंटन एल्गोरिदम की सटीकता और गति सीधे तौर पर वीपीपी द्वारा प्रदान की जाने वाली बिजली की गुणवत्ता को निर्धारित करती है।
5. जापान की बाजार संरचना — संतुलन बाजार और जेईपीएक्स
वेबसाइट उत्पादक प्रौद्योगिकी प्रदाता (वीपीपी) के राजस्व कमाने के मुख्य स्रोत मोटे तौर पर दो भागों में विभाजित हैं: थोक बिजली बाजार (जेईपीएक्स), जहां बिजली की खरीद-बिक्री होती है, और संतुलन बाजार, जहां सामान्य पारेषण और वितरण कंपनियां आवृत्ति और आपूर्ति-मांग संतुलन बनाए रखने के लिए विनियामक बिजली प्राप्त करती हैं।
संतुलन बाजार वित्त वर्ष 2021 से चरणबद्ध तरीके से खोला गया है, जिसमें प्राथमिक विनियामक बिजली से लेकर तृतीयक विनियामक बिजली ② तक के उत्पादों का व्यापार होता है — जिन्हें प्रतिक्रिया समय और अवधि के आधार पर वर्गीकृत किया गया है (इस वर्गीकरण की विस्तृत भौतिक पृष्ठभूमि ग्रिड इनर्शिया और आवृत्ति विनियमन प्राइमर में दी गई है)। तेजी से प्रतिक्रिया करने वाली बैटरियां और इलेक्ट्रिक वाहन कम प्रतिक्रिया समय वाली उत्पाद श्रेणियों के लिए उपयुक्त हैं, जबकि अपेक्षाकृत धीमी प्रतिक्रिया करने वाली फैक्ट्री डीआर प्रतिक्रिया समय में अधिक गुंजाइश वाली श्रेणियों के लिए उपयुक्त हैं। एक वीपीपी अपने द्वारा एकत्रित संसाधनों की प्रतिक्रिया विशेषताओं का आकलन करके यह निर्धारित करता है कि किस उत्पाद श्रेणी में बोली लगानी है।
इसके अलावा, "राजस्व संचय" — कई राजस्व स्रोतों को एक साथ जोड़ना, थोक बाजार में बिजली बेचना, संतुलन बाजार में विनियमित बिजली उपलब्ध कराना और पीक शेविंग के माध्यम से उपभोक्ता की लागत कम करना - यही एक वीपीपी की व्यावसायिक व्यवहार्यता निर्धारित करता है। यहां तक कि एक ऐसा संसाधन जो केवल एक बाजार के माध्यम से अपना निवेश वसूल नहीं कर सकता, कई उपयोगों के संयोजन से कभी-कभी लाभप्रद हो सकता है।
6. एक वास्तविक उदाहरण - प्रदर्शन से व्यावहारिक वी2जी तक
जापान के वीपीपी क्षेत्र में, एमईटीआई की वीपीपी प्रदर्शन परियोजना के माध्यम से वित्त वर्ष 2016 से वित्त वर्ष 2020 तक, कई कंपनियों ने संसाधन एग्रीगेटर और एग्रीगेशन समन्वयक के रूप में भाग लिया, संचार मानकों और संचालन नियमों को मान्य किया। केडीडीआई और ईएनईआरईएस ने 5जी और एमईसी (मल्टी-एक्सेस एज कंप्यूटिंग) का उपयोग करके एक वीपीपी पहल को आगे बढ़ाया है, जो संचार अवसंरचना पक्ष से वीपीपी नियंत्रण विलंबता और विश्वसनीयता में सुधार करने का एक ज्ञात उदाहरण है।
व्यावहारिक उपयोग में लाए गए एक ठोस उदाहरण के रूप में, 2022 की गर्मियों की विशेष रूप से कठिन बिजली आपूर्ति-मांग स्थितियों के दौरान, आरईएक्सईवी और ईएनईआरईएस ने एक ऐसी योजना को व्यावहारिक उपयोग में लाया जो ओडावारा/हाकोन क्षेत्र में कार-शेयरिंग व्यवसाय में उपयोग होने वाली इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) की ऑनबोर्ड बैटरियों को वी2जी (वायरलेस टू जी) तकनीक के माध्यम से उन घंटों के दौरान डिस्चार्ज किया जाता है जब वाहन उपयोग में नहीं होते हैं, और इस आउटपुट का उपयोग कांटो क्षेत्र के लिए नियामक बिजली के रूप में किया जाता है। यह एक ही वाहन बैटरी से दो प्रकार के मूल्य प्राप्त करने का प्रयास है - परिवहन के रूप में उपयोग और ग्रिड को नियामक बिजली प्रदान करना - जिसे वी2जी के व्यावहारिक उपयोग के चरण तक पहुंचने के उदाहरण के रूप में प्रस्तुत किया गया है।
7. वीपीपी का बैटरियों और स्मार्ट ग्रिड से संबंध
एक वीपीपी ग्रिड-स्तरीय बैटरी की तकनीक (सेल केमिस्ट्री, बीएमएस, राउंड-ट्रिप दक्षता, इत्यादि) को प्रतिस्थापित नहीं करता है। बल्कि, यह एक "व्यावसायिक परत" है जो पावर बैटरी प्राइमर में वर्णित व्यक्तिगत बैटरियों को एक इकाई में समेकित करती है जिसे बाजार में बेचा जा सकता है। इसी प्रकार, एक वीपीपी स्मार्ट मीटर और संचार प्रोटोकॉल जैसे हार्डवेयर बुनियादी ढांचे के ऊपर निर्मित एक संस्थागत और परिचालन तंत्र है, और यह स्मार्ट ग्रिड प्राइमर में वर्णित मीटरिंग और संचार अवसंरचना के बिना कार्य नहीं किया जा सकता। वीपीपी, बैटरी और स्मार्ट ग्रिड को प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों के रूप में नहीं, बल्कि एक दूसरे के ऊपर स्थित विभिन्न परतों के रूप में समझना व्यावहारिक है।
8. वर्तमान चुनौतियाँ और अनुसंधान क्षेत्र
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संचार विलंबता और विश्वसनीयता: बड़ी संख्या में संसाधनों को एक साथ कमांड भेजने और एक निर्दिष्ट समय सीमा के भीतर प्रतिक्रिया की पुष्टि करने के लिए एक तंत्र की आवश्यकता है। 5G और MEC का उपयोग इस चुनौती का एक समाधान है।
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आधार रेखा सटीकता: नियंत्रण न होने पर अनुमानित उपयोग (आधार रेखा) से अंतर के आधार पर DR के प्रभाव का आकलन करना आवश्यक है, और उस अनुमान की सटीकता सीधे बाजार की विश्वसनीयता निर्धारित करती है।
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साइबर सुरक्षा: नेटवर्क से जुड़े बड़ी संख्या में घरेलू उपकरणों और इलेक्ट्रिक वाहनों के साथ, हमले की सतह का प्रबंधन महत्वपूर्ण हो जाता है।
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संसाधनों का विविधीकरण: नए प्रकार के संसाधनों को शामिल करना हीट-पंप वॉटर हीटर, औद्योगिक हीट पंप और डेटा सेंटर लोड समायोजन जैसे क्षेत्रों में खोजबीन की जा रही है।
मानकीकरण: विभिन्न निर्माताओं के उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए मानक इंटरफेस बनाना और सभी जगह संचार मानकों को लागू करना, एग्रीगेटरों के लिए बाजार में प्रवेश करना कितना आसान है, इस पर असर डालता है।
सारांश: वीपीपी कोई "पावर प्लांट" नहीं, बल्कि एक "बंडलिंग लेयर" है
वीपीपी कोई नई पीढ़ी की तकनीक नहीं है - यह एक ऐसा तंत्र है जो सौर ऊर्जा, बैटरी, इलेक्ट्रिक वाहन और डीआर जैसे मौजूदा वितरित संसाधनों को संचार और सॉफ्टवेयर के माध्यम से एक ही व्यापार योग्य इकाई में बंडल करता है। जापान ने संसाधन एग्रीगेटरों और एग्रीगेशन समन्वयकों की एक दो-स्तरीय प्रणाली बनाई है, और बैलेंसिंग मार्केट द्वारा व्यापार के लिए एक ठोस मंच प्रदान करने के साथ, प्रदर्शन से व्यावहारिक तैनाती की ओर बदलाव हो रहा है।
वीपीपी पहल का मूल्यांकन करते समय, निम्नलिखित बातों की जाँच करना महत्वपूर्ण है:
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किन संसाधनों (सौर ऊर्जा, बैटरी, इलेक्ट्रिक वाहन, डीआर) को बंडल किया जा रहा है, और प्रतिक्रिया की गति और अवधि क्या है?
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क्या यह एक संसाधन एग्रीगेटर है या एक एग्रीगेशन कोऑर्डिनेटर कौन है, और भूमिकाओं का विभाजन किस प्रकार संरचित है?
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राजस्व स्रोतों का कौन सा संयोजन — थोक बाजार, बैलेंसिंग बाजार, लागत में कमी — उपयोग किया जा रहा है, और कैसे?
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बेसलाइन माप या संचार विश्वसनीयता कैसे सुनिश्चित की जा रही है?
इन चार बिंदुओं को ध्यान में रखते हुए, आप वीपीपी घोषणा को एक ठोस संरचना के रूप में समझ सकते हैं — वितरित संसाधनों को कैसे बंडल किया जाता है, और उनका व्यापार कहाँ किया जा रहा है।
क्या सभी एकत्रित वीपीपी क्षमता हमेशा उपलब्ध रहती है?
चार्ज की स्थिति, डिवाइस सीमाएँ, उपयोगकर्ता की आवश्यकताएँ और संचार उपलब्धता को प्रभावित करते हैं। किसी दिए गए समय पर स्थापित क्षमता और डिलीवरेबल लचीलेपन के बीच अंतर स्पष्ट करें।
संदर्भ
- प्राकृतिक संसाधन और ऊर्जा एजेंसी — वीपीपी और डीआर क्या हैं?
- एजेंसी फॉर प्राकृतिक संसाधन और ऊर्जा — वीपीपी/डीआर शब्दावली
- प्राकृतिक संसाधन और ऊर्जा एजेंसी — वीपीपी/डीआर का उपयोग
- ईनेरेस कंपनी लिमिटेड — बिजली आपूर्ति-मांग की तंगी की स्थिति में इलेक्ट्रिक वाहन ऊर्जा का उपयोग
- रेक्सईवी कंपनी लिमिटेड — बिजली आपूर्ति-मांग की तंगी की स्थिति में इलेक्ट्रिक वाहन ऊर्जा का उपयोग
- केडीडीआई — ईनेरेस और केडीडीआई वर्चुअल पावर प्लांट (वीपीपी) के माध्यम से एक कार्बनमुक्त समाज की कल्पना कैसे करते हैं
- इलेक्ट्रिक पावर रिजर्व एक्सचेंज (ईपीआरएक्स) — बैलेंसिंग मार्केट क्या है?
- जापान में ट्रांसमिशन ऑपरेटरों के अंतर-क्षेत्रीय समन्वय के लिए संगठन (ओसीसीटीओ)
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