IOSG: تحول نموذجي في مرونة الطاقة: من الأصول الكلية إلى طبقة الذكاء الموزع

العنوان الأصلي: "نشرة IOSG الأسبوعية | التحول في نموذج مرونة الطاقة: "من الأصول الكلية إلى طبقة الذكاء الموزع #317"

المؤلف الأصلي: بنجي سييم، IOSG Ventures

مقدمة

بدأ هذا البحث بملاحظة بسيطة: يُطلب من نظام الطاقة القيام بمهمة لم يُصمم من أجلها أبدًا.

مع تسارع انتشار الطاقة المتجددة، والتقدم الشامل في مجال الكهربة، والارتفاع الكبير في الطلب على مراكز البيانات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي، فإن النموذج التقليدي المتمثل في «بناء المزيد من مرافق توليد الطاقة ونقلها لتلبية أحمال الذروة» آخذ في التلاشي. تستغرق دورات بناء البنية التحتية وقتًا طويلاً، وتتعرض قوائم الانتظار الخاصة بالشبكة لتراكم كبير في الطلبات، ولا تزال كثافة رأس المال مرتفعة.

وفي هذا السياق، تطورت المرونة — أي القدرة على ضبط العرض والطلب بشكل ديناميكي وفي الوقت الفعلي — من وظيفة مساندة إلى ركيزة أساسية لموثوقية الشبكة. ما كان يعتمد في السابق بشكل أساسي على المرونة التي توفرها الأحمال الصناعية الكبيرة ومحطات توليد الطاقة في أوقات الذروة، يتحول الآن إلى سوق معقدة متعددة المستويات، حيث تنسق موارد الطاقة الموزعة (DERs) ومنصات البرمجيات واتحادات المجمّعين ملايين الأصول للحفاظ على توازن الشبكة.

نحن في مرحلة تحول هيكلي. لن يكون الفائزون في هذا التحول هم الجهات التي تتحكم في أصول توليد الطاقة، بل أولئك الذين يبنون طبقات الربط والتنسيق، مما يتيح مرونة على نطاق واسع. قد تسهم نماذج التنسيق الناشئة القائمة على العملات المشفرة وآليات الحوافز القائمة على الرموز الرقمية في تسريع هذا التحول بشكل أكبر من خلال تمكين المشاركة اللامركزية، والتسوية الشفافة، وتوفير السيولة العالمية لخدمات المرونة.

كما سيتناول هذا المقال بالتفصيل، لم تعد المرونة مجرد قدرة تقنية؛ بل أصبحت بنية تحتية اقتصادية ناشئة — تخلق مصادر جديدة للقيمة من خلال تراكم الإيرادات عبر أسواق السعة والخدمات المساعدة والاستجابة للطلب والأسواق المحلية، مما يعيد تشكيل الطريقة التي يتم بها تداول الطاقة وإدارتها وتحويلها إلى عائدات مالية.

النقاط الرئيسية

يمر سوق مرونة الطاقة بمرحلة تحول. يؤدي الانتشار المتزايد للطاقة المتجددة، والطلب المتزايد على مراكز البيانات، والدفع التنظيمي إلى خلق خلل هيكلي في التوازن بين العرض والطلب على خدمات المرونة.

يتجاوز الطلب على الطاقة اللازمة لتشغيل أنظمة الذكاء الاصطناعي وتطوير التطبيقات بسرعة السعة الإمدادية المتاحة للشبكة، ومن بين العوامل الرئيسية الدافعة لذلك:

من المتوقع أن يتضاعف استهلاك مراكز البيانات العالمية للكهرباء بحلول عام 2030 ليصل إلى حوالي 945 تيراواط/ساعة، وهو ما يزيد قليلاً عن إجمالي استهلاك اليابان الحالي للكهرباء. تعد الذكاء الاصطناعي المحرك الرئيسي لهذا النمو، في حين يستمر الطلب على الخدمات الرقمية الأخرى في الارتفاع. تجدر الإشارة إلى أن الافتقار إلى المرونة قد يشكل أيضًا عاملاً معيقًا لنمو الذكاء الاصطناعي.

يحتاج سوق الطاقة بشكل عاجل إلى الكفاءة التشغيلية والمرونة من أجل التخفيف من المخاطر. في ظل تأخر تطوير البنية التحتية، ازداد الطلب على خدمات المرونة وضرورتها بشكل ملحوظ.

· تتعرض شبكات الكهرباء في العديد من المناطق بالفعل لضغوط كبيرة: تشير التقديرات إلى أنه ما لم يتم معالجة المخاطر المتعلقة بالقدرات، فقد يتأخر تنفيذ حوالي 20% من مشاريع مراكز البيانات المخطط لها.

· يوجد في الولايات المتحدة حاليًا حوالي 10,300 مشروع طاقة في قائمة الانتظار للربط بالشبكة، بطاقة إجمالية تبلغ 2,300 جيجاواط — أي ما يعادل ضعف إجمالي الطاقة الإنتاجية المركبة الحالية في البلاد — وذلك بسبب الصعوبات التي يواجهها مشغلو الشبكة في معالجة مشكلة ازدحام الشبكة.

ستكون الطبقة الوسيطة التي تعمل على تجميع البنية التحتية وربطها هي الفائز الأكبر. وهي تُشكل جسراً حاسماً بين جانب العرض (المستخدمين الذين لديهم طاقة فائضة) وجانب الطلب (مشغلي الشبكات الذين يعانون من ضغوط).

ستحظى المنصة التي تركز على البرمجيات وتقوم بتجميع موارد الطاقة الموزعة (DERs) وتحسينها بحصة كبيرة من القيمة مع توسع السوق من حوالي 98.2 مليار دولار في عام 2025 إلى حوالي 293.6 مليار دولار في عام 2034 (بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 12.94٪ خلال الفترة 2025-2034).

نظرة عامة على سوق المرونة

ما هي المرونة في سوق الطاقة؟

في نظام الطاقة، تعني المرونة القدرة على تعديل الإنتاج و/أو الطلب بسرعة استجابةً للإشارات (مثل أسعار الكهرباء، وازدحام الشبكة، والتردد، وما إلى ذلك) من أجل الحفاظ على توازن العرض والطلب وتجنب انقطاع التيار الكهربائي.

تاريخياً، كانت المرونة تأتي بشكل شبه كامل من وحدات التوليد المرنة (محطات توليد الطاقة بالغاز في أوقات الذروة، ومحطات الطاقة الكهرومائية). مع توسع نطاق الطاقة المتجددة والكهربة، أصبح مشغلو الشبكات الآن يحصلون أيضًا على المرونة من المصادر التالية:

· الاستجابة للطلب: الحمل الذي يمكن تقليصه أو تأجيله زمنياً

· تخزين الطاقة: البطاريات، السيارات الكهربائية، التخزين الحراري

· التوليد الموزع: الطاقة الشمسية على أسطح المباني، وتوليد الطاقة الحرارية والكهربائية على نطاق صغير، وما إلى ذلك

"سوق المرونة" هو سوق وتجميع للعقود يتم فيه شراء وبيع المرونة،

بما في ذلك أسواق البيع بالجملة، ومنتجات خدمات الموازنة/الخدمات المساعدة، وأسواق السعة، ومنصات المرونة الخاصة بمشغلي شبكات التوزيع المحلية (DSO). تعمل شركات التجميع كوسطاء، حيث توفر منصة لمشغلي الشبكات للحصول على المرونة من المستخدمين النهائيين، مما يشكل طبقة أساسية من البنية التحتية (انظر قسم "تداول المرونة وتسعيرها" لمزيد من التفاصيل). يتولى مشغل شبكة النقل (TSO) عملية التسوية، حيث يدفع المشغل رسومًا إلى المُجمِّع، الذي يقوم بدوره بدفع المبالغ للعملاء بعد خصم عمولة.

تتوفر خدمة "المرونة" بطريقتين:

· المرونة الضمنية: يتم تحقيق ذلك تلقائيًا من خلال إشارة سعر ثابتة، مثل تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام. على سبيل المثال، يقوم شاحن السيارات الكهربائية الذكي تلقائيًا بتأجيل عملية الشحن إلى ساعات خارج أوقات الذروة التي تكون فيها الأسعار أقل. إشارات الأسعار هي التي تحدد السلوك.

· المرونة الصريحة: يتضمن ذلك الاستجابة الفورية لطلبات محددة من مشغلي الشبكة. هذه الإجراءات متعمدة ويتم تنسيقها عبر منصة سوقية تهدف إلى التعويض المباشر.

مثال تفصيلي

· الخطوة 1: تسجيل العملاء

تبرم شركة تجميع (مثل CPower) عقدًا مع شركة تصنيع، وتقوم بتركيب معدات المراقبة (العدادات الذكية وأجهزة التحكم)، ودمجها في نظام إدارة المباني الخاص بها. يوافق العميل على خفض الحمل بمقدار 2 ميجاوات عند الطلب.

· الخطوة 2: التسجيل لدى مشغل الشبكة

يقوم المُجمِّع بتسجيل هذه الطاقة البالغة 2 ميجاوات (إلى جانب آلاف المواقع الأخرى) باعتبارها «موردًا للاستجابة للطلب» لدى منظمة تشغيل الشبكة (ISO). يجب على الجهة المجمعة أن تثبت أن المورد قادر فعلاً على توفير الطاقة، بما في ذلك الحسابات الأساسية واتفاقيات القياس، وأحياناً اختبار التوزيع.

· الخطوة 3: المشاركة في السوق

يقوم المُجمِّع بطرح السعة المُجمَّعة في أسواق مختلفة:

· سوق السعة (سنوي/متعدد السنوات): "ألتزم بتوفير 500 ميغاواط خلال ذروة الاستهلاك في الصيف."

· سوق الطاقة لليوم التالي: "يمكنني خفض الحمل بمقدار 200 ميجاوات غدًا من الساعة 16:00 إلى 20:00."

· خدمة الدعم الفوري: "يمكنني الاستجابة لأي انحراف في التردد في غضون 10 دقائق"

· الخطوة الرابعة: الجدولة

عندما تتطلب الشبكة مرونة، يرسل مشغل شبكة النقل إشارة إلى المُجمِّع. ثم تتخذ منصة البرمجيات الخاصة بالمجمع الإجراءات التالية: إخطار العملاء المسجلين (عبر الرسائل القصيرة أو البريد الإلكتروني أو إشارات التحكم الآلية)؛ وتفعيل إجراءات تخفيض الحمل المبرمجة مسبقًا (مثل رفع درجات الحرارة المحددة، وخفض إضاءة المصابيح، وإيقاف العمليات الصناعية مؤقتًا)؛ ومراقبة الأداء في الوقت الفعلي.

· الخطوة الخامسة: التسوية

بعد انتهاء الحدث، تقوم منظمة ISO بقياس الفرق بين التسليم الفعلي والسعة الملتزم بها، ويكون تدفق الأموال على النحو التالي: ISO → الموزع → العميل (بعد خصم عمولة الموزع).

اللاعبون الرئيسيون

البورصة — منصة السوق

منصات تداول مرنة تربط فيها هذه المنصات بين المشترين (مشغلي شبكات التوزيع/مشغلي شبكات النقل) والبائعين (المجمعين ومالكي موارد الطاقة الموزعة). كما توفر أسواق احتياطي التردد السريع منصة تداول أخرى.

· مشاريع مميزة

إيبكس سبوت، نورد بول، بيكلو فليكس، نودز، جوباكس، إينيرا

· نموذج العمل

رسوم التداول المخصومة (تتراوح عادةً بين 0.5 و2% من مبلغ المعاملة أو ما بين 0.01 و0.05 يورو لكل ميغاواط/ساعة)

رسوم الاشتراك/العضوية للوصول إلى السوق (الرسوم السنوية للمشاركين)

تعمل بعض المنصات كخدمات مرافق خاضعة للتنظيم (يتم استرداد تكاليفها من خلال تعريفات الشبكة)، في حين تُدار منصات أخرى على أساس تجاري

· الأسعار

· لا تحدد المنصات الأسعار، بل تيسر عملية تحديد الأسعار من خلال المزادات (الدفع حسب العرض أو المقاصة الموحدة)

· تتراوح أسعار إدارة الازدحام على منصات المرونة المحلية (Piclo، NODES) عادةً بين 50 و200 يورو لكل ميغاواط/ساعة

· يمكن أن ترتفع أسعار سوق التوازن بالجملة إلى أكثر من 1,000 يورو للميغاواط/ساعة خلال حالات الندرة

· قد تكون الأسعار في أسواق الجملة التقليدية (مثل EPEX) سالبة، وهو ما يعادل من حيث الأثر الشراء الفعلي للمرونة في سوق مخصص للمرونة

مجمع / محطة طاقة افتراضية (VPP)

مدير مجموعة أصول مرنة تعتمد إيراداتها على الفوز بالعقود وتوزيع الأحمال/التخزين بشكل صحيح.

· الشركات التي مثلناها

إنيل إكس، سي باور، فولتوس، نكست كرافتفيرك، فليكسيتريكتي، لايمجامب

· نموذج العمل

· تقاسم الإيرادات مع مالكي الأصول: يحتفظ الموزع بنسبة 20-50% من إيرادات السوق، بينما تُدفع النسبة المتبقية للعملاء

· رسوم التسجيل المدفوعة مقدمًا أو رسوم خدمة البرمجيات كخدمة (SaaS) الشهرية التي تُفرض على مالكي الأصول

· إمكانية الحصول على مكافأة أداء في حالة تجاوز أهداف توزيع الخدمات العامة

· الأسعار

· مدفوعات السعة: 30-150 دولارًا/كيلوواط·سنة (تختلف حسب السوق والمنتج)

· دفع تكاليف الطاقة: تحويل سعر السوق (بعد خصم ربح المُجمِّع)

· المزايا التي يحصل عليها العملاء عادةً: الطاقة المستهلكة في القطاع التجاري والصناعي (C&I): 50-200 دولار/كيلوواط·سنة، وبطاريات الاستخدام المنزلي: 100-400 دولار/سنة

· نظام إدارة موارد الطاقة الموزعة (DERMS) / برامج التحسين

· برنامج يتيح التنبؤ والتحكم وتقديم العطاءات والامتثال، ويشكل الطبقة الذكية للنظام بأكمله. يمكن دمجها في منصات التجميع.

· الشركات التي مثلناها

AutoGrid (Uplight)، Enbala (Generac)، Opus One، Smarter Grid Solutions، GE GridOS، Siemens EnergyIP

· نموذج العمل

· ترخيص SaaS على مستوى المؤسسة: عقد سنوي يعتمد على السعة المدارة بالميغاواط أو كمية الأصول الخاضعة للرقابة

· تكاليف التنفيذ/التكامل: رسوم مشروع لمرة واحدة لعمليات نشر البنية التحتية (500 ألف دولار - 5 ملايين دولار فأكثر)

· الخدمة المُدارة: التحسين المستمر القائم على الأداء كخدمة

· الأسعار

· تتراوح تكلفة ترخيص البرامج عادةً بين 2 و10 دولارات لكل كيلوواط في السنة (تختلف حسب الوظائف والحجم)

· يمكن أن تصل القيمة الإجمالية لعقود نشر أنظمة إدارة الموارد الموزعة (DERMS) على نطاق واسع في قطاع المرافق العامة إلى ما بين 5 و20 مليون دولار أو أكثر (على مدى 5 سنوات)

· يقدم بعض البائعين نماذج لتقاسم الإيرادات (5-15٪ من القيمة المضافة)

مالك الأصل

الموردون الماديون: السيارات الكهربائية، والبطاريات، وأجهزة تنظيم الحرارة، والمضخات الحرارية، والأحمال الصناعية، وما إلى ذلك.

مشتري الشبكة

المشترون: توفير المرونة اللازمة لإدارة الازدحام والتوازن وأحمال الذروة لمرافق الخدمات العامة ومشغلي الشبكات، بما في ذلك مشغلي شبكات التوزيع (DSOs) ومشغلي شبكات النقل (TSOs) والموردين ومرافق الخدمات العامة البلدية.

· الكيانات الممثلة

PJM، CAISO، National Grid ESO، TenneT، UK Power Networks، E.ON، Con Edison

· نماذج الأعمال

· الكيانات الخاضعة للتنظيم، التكاليف التي يتم استردادها من المستخدمين من خلال تعريفات الشبكة أو رسوم السعة

· اللجوء إلى المشتريات عندما تكون المرونة أقل تكلفة من الحلول البديلة للبنية التحتية ("البدائل اللاسلكية")

· تقوم بعض شركات المرافق المتكاملة رأسياً بتنفيذ مشاريع الاستجابة للطلب داخلياً، بينما تعهد بالباقي إلى شركات التجميع

· تسعير المشتريات

· شراء السعة: 20-330 دولارًا أمريكيًا لكل ميغاواط في اليوم (بلغت الأسعار في مزاد PJM لعام 2026-2027 ما يصل إلى 329 دولارًا أمريكيًا لكل ميغاواط في اليوم)

· الخدمات المساعدة: 5-50 دولارًا/ميغاواط·ساعة (الاستجابة للتردد، احتياطي التشغيل)

· المرونة المحلية لمشغلي شبكات التوزيع: 50-300 يورو/ميغاواط ساعة (تُطرح عادةً في مزاد على أساس الدفع حسب العرض)

· القاعدة العامة: يجب أن تكون تكلفة المرونة أقل من تكلفة تعزيز الشبكة (بهدف تحقيق وفورات بنسبة 30-40٪ تقريبًا)

· الشكل 1: نظرة عامة على الآلية

1. مشغل شبكة التوزيع (DSO): شركة تدير شبكة الكهرباء المحلية (خطوط التوزيع والمحطات الفرعية)، وهي مسؤولة عن توصيل الكهرباء من خطوط النقل الرئيسية إلى المنازل والشركات.

2. مشغل شبكة النقل (TSO): كيان رئيسي يتولى إدارة وصيانة شبكة الطاقة عالية الجهد (شبكة الكهرباء وأنابيب الغاز)، وهو مسؤول عن نقل الطاقة من المنتجين عبر مسافات طويلة إلى شركات التوزيع المحلية أو كبار المستهلكين.

تقدير مقياس إيرادات المشاركين

حالة القطاع

يواجه نظام الطاقة خللاً هيكلياً في التوازن بين العرض والطلب فيما يتعلق بقدرات التوليد والبنية التحتية للشبكة. وينعكس هذا التناقض في مسألتين مترابطتين: تراكم غير مسبوق في قوائم انتظار ربط الشبكات، وزيادة حادة في الطلب الناجم عن مشاريع الكهربة ومراكز البيانات.

قائمة الانتظار المتراكمة لربط الشبكات

بحلول نهاية عام 2024، من المتوقع أن تتطلب أكثر من 2,300 جيجاوات من قدرات توليد الطاقة وتخزينها في الولايات المتحدة وحدها ربطًا بشبكة الكهرباء — وهو ما يمثل ضعف السعة المركبة الحالية البالغة 1,280 جيجاوات. أصبح هذا التراكم عقبة رئيسية أمام نشر الطاقة النظيفة.

الضغوط من جانب الطلب

· مراكز البيانات: من المتوقع أن يتضاعف الطلب العالمي على الكهرباء بحلول عام 2030 ليصل إلى ما بين 1000 و1200 تيراواط/ساعة (ما يعادل إجمالي استهلاك اليابان من الكهرباء).

· سوق السعة في PJM: ترتفع الأسعار من 28.92 دولارًا/ميغاواط·يوم (2024-2025) إلى 329.17 دولارًا/ميغاواط·يوم (2026-2027)، بزيادة تزيد عن 10 أضعاف، مدفوعة بشكل أساسي بالتزامات مراكز البيانات.

توقعات الطلب على مدى خمس سنوات التي وضعها مخططو شبكات الكهرباء في الولايات المتحدة تضاعفت تقريبًا؛ حيث تتطلب مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي وقت تشغيل بنسبة 99.999% واستهلاكًا هائلاً للطاقة.

· تكاليف تحديث الشبكة: يحتاج الاتحاد الأوروبي إلى استثمارات بقيمة 7.3 تريليون يورو في شبكات التوزيع، بالإضافة إلى 4.77 تريليون يورو في شبكات النقل بحلول عام 2040؛ ويمكن أن توفر المرونة وفورات في التكاليف بنسبة 30-40% مقارنة بتوسيع البنية التحتية.

المرونة في التداول والتسعير

يتعين على مشغلي شبكات الكهرباء (مثل PJM وERCOT وCAISO وغيرها من منظمات ISO/RTO) تحقيق التوازن بين العرض والطلب في الوقت الفعلي، لكنهم لا يستطيعون التواصل مباشرة مع ملايين الأجهزة الموزعة (مثل أجهزة تنظيم الحرارة والبطاريات والأحمال الصناعية). وبالتالي، فإن شركات التجميع تعمل كوسطاء.

تقع شركة التجميع التي نحللها (Enel X، CPower، Voltus) بين طرفين:

1. مشغل شبكة/شركة مرافق تحتاج إلى طاقة مرنة

2. عميل نهائي لديه حمل أو أصول مرنة

يقوم المُجمِّع بتجميع آلاف الموارد الصغيرة الموزعة في «محطة طاقة افتراضية» واحدة للمشاركة في مزادات أسواق الجملة كما لو كانت محطة طاقة تقليدية.

آلية التسوية

على عكس الإنتاج (الذي يُقاس بالميغاواط/ساعة)، تُقاس استجابة الطلب بالميغاواط/ساعة غير المستهلكة. وهذا يتطلب تحديد «خط أساس» — أي كمية الكهرباء التي كان سيستهلكها العميل في حالة عدم وجود حدث استجابة للطلب. تشمل منهجيات خط الأساس الشائعة ما يلي:

· قاعدة 10 من 10: بناءً على متوسط الاستهلاك خلال الأيام العشرة الماضية المماثلة في نفس الوقت.

· تطبيع الأحوال الجوية: تعديل خط الأساس بناءً على الفروق في درجات الحرارة.

· القياس المسبق/أثناء الحدث: مقارنة الاستهلاك قبل الحدث وأثناءه.

مثال على التسوية:

ثم يقوم المُجمِّع بتعويض العميل وفقًا للعقد (عادةً ما يتراوح ذلك بين 50 و80٪ من إجمالي الإيرادات)، بينما يمثل المبلغ المتبقي إيرادات المُجمِّع.

يتم تحويل المرونة إلى قيمة مالية من خلال آليات سوقية متنوعة، لكل منها أطر زمنية وأنواع منتجات وهياكل تسعير مختلفة. يمكن للموردين اللجوء إلى "تجميع الإيرادات" عبر أسواق متعددة لتحقيق أقصى عائد على الأصول.

بالإضافة إلى ذلك، أصبحت «مجتمعات الطاقة» — وهي تعاونيات محلية تضم مواطنين وشركات صغيرة وتدعمها سياسات الاتحاد الأوروبي — قوة مؤثرة في مجال تجميع المرونة. يوجد ما يقرب من 9000 مجتمع محلي في جميع أنحاء الاتحاد الأوروبي، يمثلون حوالي 1.5 مليون مشارك.

· من خلال تجميع الأصول الموجودة خلف العداد (مثل أنظمة الطاقة الكهروضوئية والبطاريات والأحمال القابلة للتحكم)، تتغلب هذه المجتمعات على عوائق الحجم والتنسيق التي عادةً ما تمنع الأسر الفردية من الاستفادة من مصادر دخل متعددة بفضل المرونة.

· وهذا يتوافق تمامًا مع نتائج الأبحاث: يمكن لمقدمي الخدمات المرنة "تجميع" القيمة عبر أسواق السعة، والخدمات المساعدة، والمراجحة في أسعار الطاقة، والاستجابة للطلب، وأسواق مشغلي شبكات التوزيع المحلية. لقد أنشأت مجتمعات الطاقة الأطر التنظيمية والتشغيلية اللازمة للمشاركة الموثوقة عبر الأسواق المختلفة، مما أدى إلى تحويل موارد الطاقة الموزعة المتفرقة إلى محفظة منسقة، وتعميم الاستفادة من عائدات المرونة، مع دعم شبكة كهربائية خالية من الكربون وذات قدرة على الصمود.

لماذا تعد المرونة أمرًا مهمًا

توفر خدمات المرونة بديلاً أسرع وأقل تكلفة عن إنشاء مرافق جديدة لتوليد الطاقة ونقلها. تتساوى سرعة نشر محطة الطاقة الافتراضية مع سرعة انضمام العملاء — فلا داعي للانتظار في طابور للاتصال بالشبكة. تقدر مجموعة براتل أن تكلفة قدرة مشاريع الطاقة الافتراضية (VPP) على تخفيف أحمال الذروة أقل بنسبة 40 إلى 60% مقارنة بمحطات توليد الطاقة بالغاز المخصصة لأحمال الذروة أو البطاريات الصناعية. تقدر شبكة شركات تشغيل شبكات الطاقة الأوروبية (ENTSO-E) أن المرونة يمكن أن توفر 50 مليار يورو من تكاليف التوليد السنوية في الاتحاد الأوروبي وحده.

لمشغلي شبكات الكهرباء: تحقيق التوازن بين العرض والطلب في الوقت الفعلي؛ والحد من الاعتماد على محطات توليد الطاقة في أوقات الذروة المكلفة وتطوير شبكات النقل؛ وتحسين دمج الطاقة المتجددة؛ وتعزيز مرونة الشبكة أثناء الظواهر الجوية المتطرفة.

لأصحاب الأصول: فتح مصادر دخل جديدة من الأصول الحالية (البطاريات، السيارات الكهربائية، أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، الأحمال الصناعية)؛ ويمكن أن يؤدي الجمع بين خدمات متعددة إلى زيادة العائدات بنسبة 30-50٪؛ مع الحد الأدنى من التعطيل التشغيلي.

للمستهلكين: خفض فواتير الكهرباء من خلال حوافز الاستجابة للطلب؛ وتجنب التكاليف المرتبطة بالاستثمارات في البنية التحتية عن طريق تأجيلها؛ وتحسين الموثوقية وتقليل حالات انقطاع التيار.

من أجل التحول في مجال الطاقة: تحقيق معدلات انتشار أعلى للطاقة المتجددة دون الحاجة إلى تقليص إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية؛ وتوفير خدمات شبكة كهربائية تهدف إلى إزالة الكربون (لتحل محل محطات توليد الطاقة الغازية في أوقات الذروة)؛ وتسريع عملية النشر مقارنة بالبدائل المقيدة بالبنية التحتية.

عوامل الدعم الهيكلية

1. التوجه التنظيمي: أوامر FERC رقم 2222/2223 (الولايات المتحدة)، وقواعد شبكة الاستجابة للطلب في الاتحاد الأوروبي (2027)، ووثيقة BSC P483 في المملكة المتحدة التي تتيح مشاركة 345,000 أسرة. تقوم أكثر من 45 دولة حول العالم بإطلاق أسواق المرونة.

2. موجة الاستثمار في شبكات الطاقة: تتوقع شركات المرافق العامة الأمريكية استثمارات في شبكات الكهرباء بقيمة 1.1 تريليون دولار بحلول عام 2029. يحتاج الاتحاد الأوروبي إلى 7.3 تريليون يورو لتطوير شبكات التوزيع، بالإضافة إلى 4.77 تريليون يورو لتطوير شبكات النقل بحلول عام 2040. تُعد المرونة حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة.

3. الطلب على مراكز البيانات: من المتوقع أن يتضاعف استهلاك مراكز البيانات العالمية للكهرباء بحلول عام 2030 ليصل إلى ما بين 1000 و1200 تيراواط/ساعة. من المتوقع أن ترتفع أسعار السعة في شبكة PJM بمقدار 10 أضعاف (2024→2027)، مما سيؤدي إلى زيادة كل من الطلب على المرونة (ضغط الشبكة) والعرض.

4. تكديس DER: أكثر من 4 ملايين نظام طاقة شمسية سكني في الولايات المتحدة؛ وأكثر من 240 ألف بطارية منزلية؛ ومبيعات تزيد عن مليون سيارة كهربائية بحلول عام 2023. تم بلوغ الكتلة الحرجة، مما يعزز دور شركات التجميع ويحفز اقتصاديات موارد الطاقة الموزعة.

المخاطر الرئيسية التي يجب مراقبتها

زيادة العرض بعد عام 2030: قد تؤدي الاستثمارات الضخمة في تخزين الطاقة بالبطاريات إلى الضغط على هوامش الربح في سوق المرونة. انتعاش قطاع الطاقة الكهرومائية في بعض الأسواق.

الأمن السيبراني: تؤدي الأصول الموزعة التي يبلغ عددها الملايين إلى توسيع نطاق الهجمات. يصنف قانون الاتحاد الأوروبي للذكاء الاصطناعي تشغيل الشبكة على أنه «عالي المخاطر». تؤدي المواصفة NFPA 855 إلى زيادة تكلفة تخزين البطاريات في المناطق الحضرية بنسبة تتراوح بين 15 و25%.

نموذج الأعمال القائم على التجميع

مصادر الدخل

1. مدفوعات السعة (دولار/ميغاواط·سنة أو دولار/ميغاواط·يوم): أكبر مصدر للدخل وأكثره ثباتًا. يتم تعويض العملاء عن توفر المنتج، حتى لو لم يتم شحنه أبدًا. على سبيل المثال، بلغت أسعار الطاقة في سوق PJM 329 دولارًا لكل ميغاواط في اليوم في مزادات 2026-2027.

2. مدفوعات الطاقة (دولار/ميغاواط ساعة): الدفع مقابل التخفيضات الفعلية في الأحمال خلال الأحداث. تتسم بقدر أكبر من التقلب، اعتمادًا على وتيرة التوزيع وأسعار السوق.

3. الخدمات الإضافية (دولار/ميغاواط + دولار/ميغاواط ساعة): تنظيم التردد، احتياطي الطاقة، وما إلى ذلك قيمة أعلى ولكنها تتطلب استجابة أسرع (من ثوانٍ إلى دقائق). كانت شركة فولتوس رائدة في توفير هذه المنتجات ذات هوامش الربح المرتفعة.

هيكل التكاليف

مثال على نموذج اقتصاديات الوحدة (عميل من قطاع التجارة والصناعة)

تجميع الإيرادات: كيف تعمل شركات التجميع على تعظيم القيمة

تجمع شركات التجميع الأكثر نضجًا بين عدة مصادر للدخل من نفس الأصل:

مثال: حمل صناعي بقدرة 10 ميجاوات في منطقة PJM

ولهذا السبب يركز نظام «DER.OS» التابع لشركة «إنيل» ونظام «Autobidder» التابع لشركة «تيسلا» على «التحسين المنسق» — حيث يحدد الذكاء الاصطناعي الخاص بهما في كل لحظة الأسواق التي يجب المشاركة فيها لتحقيق أقصى عائد إجمالي.

تحليل متعمق لأهم اللاعبين في طبقة التجميع

Enel X — الشركة الرائدة عالمياً

· نبذة عن الشركة

إن «إنيل إكس» هي وحدة الأعمال المعنية بالاستجابة للطلب والطاقة الموزعة التابعة لمجموعة «إنيل»، التي تُعد واحدة من أكبر شركات المرافق العامة في العالم (حيث تتجاوز إيراداتها السنوية 860 مليار يورو). تعود جذور الشركة إلى EnerNOC، وهي شركة رائدة في مجال الاستجابة للطلب تأسست عام 2001 واستحوذت عليها شركة Enel في عام 2017. تدير شركة Enel X اليوم أكبر محطة طاقة افتراضية تجارية وصناعية في العالم، حيث تبلغ سعة الاستجابة للطلب أكثر من 9 جيجاواط في 18 دولة، وتضم أكثر من 110 مشروعًا نشطًا.

· الحجم والنطاق

· السعة العالمية: أكثر من 9 جيجاواط تحت الإدارة (الربع الأول من عام 2025)، مع استهداف الوصول إلى 13 جيجاواط

· أمريكا الشمالية: حوالي 5 جيجاواط، تغطي أكثر من 10,000 موقع في 31 ولاية أمريكية ومقاطعتين كنديتين

· المشاريع: أكثر من 80 مشروعًا للاستجابة للطلب، وأكثر من 30 شراكة مع شركات مرافق (11 اتفاقية ثنائية حصرية)

· مدفوعات العملاء: تم تخصيص ما يقرب من 20 مليار دولار للمشاركين في برنامج "التعافي" منذ عام 2011

· الاستثمار في التكنولوجيا: تم استثمار أكثر من 200 مليون دولار في تطوير المنصة

· الشراكات الاستراتيجية

في سبتمبر 2024، أبرمت شركة Enel X شراكة مع Google لتجميع 1 جيجاواط من الأحمال المرنة من مراكز البيانات — وهو أكبر مشروع "محطة طاقة افتراضية" (VPP) للشركات على مستوى العالم. يُبرز هذا التعاون التوافق بين نمو الطلب على مراكز البيانات والمرونة في العرض: حيث يُتيح لمزود خدمات سحابية كبير زيادة الحمل على الشبكة الكهربائية، وفي الوقت نفسه يلعب دور مزود رئيسي للمرونة من جانب الطلب من خلال بطاريات أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) وقدراته على تحويل الأحمال.

· المنصة التكنولوجية: DER.OS

تستخدم منصة DER.OS التابعة لشركة Enel X تقنية تحسين الجدولة القائمة على التعلم الآلي، والتي يمكنها، وفقًا للتدقيقات الداخلية، زيادة الربحية بنسبة 12% مقارنة بالاستراتيجيات القائمة على القواعد. تقوم المنصة ببث البيانات من أكثر من 16,000 موقع تابع للشركات، وتدير مركز عمليات شبكي يعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع وطوال العام من أجل إدارة ومراقبة عمليات التوزيع في الوقت الفعلي.

· العميل الأساسي: المنشآت التجارية والصناعية (C&I)

هذه هي الجهات التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة وتتميز بأحمال قابلة للقطع — أي عمليات يمكن تقليصها مؤقتًا دون حدوث اضطراب كبير:

· النقاط الرئيسية

هؤلاء العملاء يمتلكون بالفعل "الأصل" (حمل الطاقة الخاص بهم). تساعد «إنيل إكس» هذه الشركات فقط على تحقيق عائد مالي من المرونة التي لم تكن تدرك أنها تمتلكها. تتركز أنشطة شركة Enel X بشكل كامل على جانب الطلب، وهي شركة ذات أصول محدودة، ولا تقوم ببناء أو امتلاك أصول لتوليد الطاقة. يُعادل خفض الطلب على الشبكة زيادة العرض.

· المغزى العميق للشراكة مع جوجل

تُعد صفقة جوجل المبرمة في سبتمبر 2024 صفقةً بارزةً لأنها تخل بالموذج التقليدي:

· النموذج التقليدي: تقوم شركة Enel X بتجنيد المنشآت → وتجمعها في مشروع محطة الطاقة الافتراضية (VPP) → وتبيع الطاقة إلى الشبكة

· نموذج Google: مراكز بيانات جوجل تصبح أصولاً مرنة → شركة Enel X تدير شبكة طاقة افتراضية (VPP) → مشغل الشبكة يشتري المرونة

تحتوي مراكز بيانات Google على مجموعات كبيرة من بطاريات UPS (تُستخدم عادةً كنظام احتياطي)، وأحمال تبريد مرنة، وبعض المرونة في جدولة أحمال العمل. لم تعد «جوجل» تستهلك مرونة الشبكة، بل أصبحت توفرها — وتقوم «إنيل إكس» بدور الطبقة التنسيقية. هذا هو تجسيد عملي لفكرة "مركز البيانات كأصل شبكي".

· تفصيل نموذج الإيرادات

· المكانة التنافسية

· نقاط القوة: أكبر نطاق عالمي، وعلاقات وثيقة مع شركات المرافق العامة، ونظام بيئي متكامل للطاقة النظيفة (11 جيجاواط من الطاقة المتجددة + 1 جيجاواط من التخزين)، ومنصة راسخة، ودعم مالي من مجموعة إنيل

· نقاط الضعف: نموذج المبيعات المؤسسي التقليدي، ودورة ابتكار أبطأ مقارنة بالشركات الناشئة البحتة، وتكاليف إدارية أعلى

· الاستراتيجية: التركيز على سوق قطاع الشركات والمؤسسات، ودمج مصادر الطاقة المتجددة على نطاق المرافق العامة، والشراكات المتعلقة بمرونة مراكز البيانات

فولتوس — المنافس الذي يركز على البرمجيات

· نبذة عن الشركة

تأسست شركة «فولتوس» في عام 2016 على يد المديرين التنفيذيين السابقين في شركة «إنرنوك» (EnerNOC)، غريغ ديكسون ومات بلانتي، ووضعت نفسها كبديل يركز على التكنولوجيا مقارنة بمقدمي خدمات الاستجابة للطلب التقليديين. وتتمثل حجة الشركة في أن البرامج المتفوقة والتغطية الأوسع للسوق يمكن أن تتغلب على عيوب الحجم. اعتبارًا من سبتمبر 2025، احتلت شركة «فولتوس» المرتبة الأولى في سعة الجيواوات المدارة للسنة الثالثة على التوالي في تقرير «وود ماكنزي» الخاص بمشاريع الطاقة المتغيرة (VPP) في أمريكا الشمالية.

· الحجم والتمويل

· السعة: 7.5+ جيجاواط من السعة المدارة (اعتبارًا من سبتمبر 2025)، وهو ما يمثل زيادة كبيرة مقارنة بـ 2 جيجاواط في عام 2021

· تغطية السوق: تعمل في جميع أسواق الكهرباء بالجملة التسعة في الولايات المتحدة وكندا — وهي التغطية الجغرافية الأوسع نطاقاً بين شركات التجميع المتخصصة

· التمويل: بلغ إجمالي التمويل 121 مليون دولار (ومن بين المستثمرين: إيكوينور فينتشرز، وأكتيفيت كابيتال، وبريلود فينتشرز)

· محاولة إنشاء شركة استحواذ ذات غرض محدد (SPAC): أعلنت في ديسمبر 2021 عن اندماج مع شركة استحواذ ذات غرض محدد (SPAC) بقيمة 1.3 مليار دولار (تبلغ قيمتها السوقية 1.3 مليار دولار)، ولم تكتمل الصفقة بعد

· استراتيجية التميز

· تتميز شركة فولتوس بثلاثة جوانب:

(1) الريادة في مجال الابتكار — كانت الشركة رائدة في الحصول على مشاريع الاحتياطي التشغيلي عبر العديد من مشغلي شبكات الكهرباء؛

(2) تغطية أوسع للسوق — نشارك في المشاريع التي يتجنبها المنافسون بسبب تعقيدها؛

(3) شراكات DER — لا تتنافس مع مصنعي المعدات، بل تتعاون مع شركات تصنيع المعدات الأصلية مثل Resideo وCarrier لتجميع قاعدة عملائها في مشروع محطة توليد كهرباء افتراضية (VPP).

· التركيز على مراكز البيانات

في عام 2025، أطلقت شركة فولتوس منتج «Bring Your Own Capacity» (BYOC)، المصمم خصيصًا لمراكز البيانات ومزودي الخدمات السحابية فائقة النطاق. تتيح تقنية BYOC لمطوري مراكز البيانات نشر مرونة الشبكة المدعومة بتقنية VPP بالتوازي مع تطوير المشاريع، مما يعوض احتياجات السعة من خلال الحصول على المرونة من شبكة Voltus الموزعة لتقصير الجداول الزمنية لعملية الكهربة. ومن بين الشركاء شركة «كلوفرليف إنفراستركتشر».

· العميل الأساسي: مرافق الطاقة التجارية والصناعية (على غرار Enel X)

· شراكة مع مصنعي المعدات الأصلية

· لماذا يُعد طراز OEM مهمًا

تعد تكلفة اكتساب العملاء (CAC) أكبر بند من بنود نفقات شركة التجميع. من خلال شراكة مع مصنعي المعدات الأصلية:

· تتولى شركة OEM إدارة العلاقات مع العملاء

· توفر شركة فولتوس البرمجيات وإمكانية الوصول إلى الأسواق

· يتم تقاسم الإيرادات بين الشركات المصنعة للمعدات الأصلية (OEM) وشركة فولتوس والعملاء النهائيين

· تقل تكلفة اكتساب العملاء بشكل ملحوظ عن المبيعات المباشرة للشركات

مصادر الإيرادات المختلفة: فولتوس مقابل إنيل إكس

· Enel X: سوق القدرة في المقام الأول

· يمكن التنبؤ بها (مزادات سنوية)

· تكلفة أقل للدولار لكل كيلوواط، ولكن على نطاق واسع

· يتطلب التزامات كبيرة بالقدرة الكهربائية (ميغاواط)

· فولتوس: السعي بنشاط لتنفيذ مشاريع الخدمات المساعدة التي يتجنبها المنافسون

· لماذا تختار الخدمات الإضافية؟

ارتفاع سعر الكيلوواط (2-3 أضعاف سعر سوق السعة)؛ وقلة عدد المنافسين (بسبب التعقيد الذي يشكل حاجزًا)؛ ويتطلب برامج متطورة (وهو ما يمثل نقطة قوة شركة فولتوس)؛ ولكنه يتطلب استجابة أسرع من الأصول.

· المكانة التنافسية

· نقاط القوة: التطور التكنولوجي، وتغطية السوق الأوسع نطاقاً، والتأثير التنظيمي (شغل جون ويلينغهوف، الرئيس السابق للجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية (FERC)، منصب المدير التنفيذي للشؤون التنظيمية)، واستراتيجية الشراكة مع الشركات المصنعة للمعدات الأصلية (OEM)، وموقع مركز البيانات

· نقاط الضعف: حجم أصغر من Enel X، والافتقار إلى قاعدة أصول على نطاق شركات المرافق العامة، ومعدل إنفاق مدعوم برأس المال الاستثماري، وفشل شركة SPAC

· الاستراتيجية: تحقيق عائدات من موارد الطاقة الموزعة (DER) التابعة لأطراف ثالثة، وميزة الريادة في مجال الخدمات المساعدة، والشراكات في مجال مراكز البيانات

معايير تقييم استثمارات مشاريع الطاقة الموزعة (VPP) والمجمّعين

سوق الاتحاد الأوروبي مقابل سوق الولايات المتحدة

بفضل اللوائح الداعمة القوية والبنية التحتية المترابطة بشكل كبير، يتصدر الاتحاد الأوروبي مسيرة توسيع نطاق مرونة النظام بأكمله مقارنة بالولايات المتحدة. تشير منظمة «يوريإلكتريك» إلى أن تحرير سوق الاتحاد الأوروبي قد شجع بشكل فعال على المشاركة التعاونية بين المنتجين والمستهلكين، مما أدى إلى تعزيز مرونة العرض بشكل مستمر؛

وفي الوقت نفسه، أدى الانتشار الواسع النطاق للعدادات الذكية إلى تطبيق نظام التسعير حسب وقت الاستهلاك، مما مهد الطريق لاستجابة الطلب.

· تصميم السوق: تحفز آليات السوق المُحررة المشاركة الفعالة من جانبي العرض والطلب، حيث تتيح العدادات الذكية تطبيق نظام التسعير حسب وقت الاستهلاك من أجل تحويل الأحمال

· الشبكات المترابطة: أدت شبكة الربط القوية عبر الحدود التي أنشأها الاتحاد الأوروبي إلى خفض وتيرة انقطاع التيار الكهربائي ومدته بشكل ملحوظ، مما وفر للمستخدمين الصناعيين إمدادات طاقة مستقرة وموثوقة

تتمتع الولايات المتحدة بإمكانات كبيرة غير مستغلة في مجال المرونة من جانب المستهلكين، حيث تُظهر الدراسات إمكانية تحقيق تخفيضات واسعة النطاق في الأحمال (على سبيل المثال، 100 جيجاواط) مع تأثير ضئيل على المستهلكين.

· التركيز على شبكة الطاقة الطرفية: أدى الانتشار السريع لموارد الطاقة الموزعة (DERs) إلى زيادة أهمية الإدارة المرنة على "حافة الشبكة" بالنسبة لشركات المرافق العامة في الولايات المتحدة

"تستلزم الهشاشة المتأصلة في الشبكة أن نتعامل بحذر مع كل عملية توصيل لأحد الأصول لضمان توافق الإمداد الموثوق به مع الطلب المتوقع." "إن النمو السريع لمصادر الطاقة المتقطعة (الإمداد غير المستقر) بالتزامن مع موجة الكهربة (الطلب المتقلب) يشكل تحديات جسيمة لنظام الطاقة." ——a16z

الخلاصة

وحتى الآن، كانت المرونة مدفوعة في الغالب بـ«المرونة الكلية» — أي الأصول الصناعية الكبيرة (أكثر من 200 كيلوواط) الموصولة بشبكة النقل أو شبكة التوزيع عالية الجهد. تتميز هذه الأصول بجاذبيتها بفضل سهولة تحديدها والتعاقد عليها وتوزيعها. ومع ذلك، فإن هذا النموذج يواجه عائقًا هيكليًا.

لم تعد المرونة على المستوى الكلي كافية، مما أدى إلى نقص في الطاقة ومشاكل متتالية مثل تأخير ربط الشبكة. وهذا يزيد من هشاشة النظام ويشكل عائقًا خطيرًا أمام نمو الأحمال المدفوعة بالذكاء الاصطناعي.

وبالتالي، فإن التحدي التالي الذي لا مفر منه هو: المرونة الصغيرة. ويشير هذا إلى الأجهزة الصغيرة الموجودة خلف العداد والتي تتراوح قدرتها بين 1 و10 كيلوواط، والمتصلة بشبكة الجهد المتوسط والمنخفض، بما في ذلك شواحن السيارات الكهربائية، والمضخات الحرارية، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والبطاريات، والأجهزة المنزلية. وإذا ما تم تجميع هذه الموارد، فإنها تمثل قدرة تفوق المصادر الكلية بعدة مرات، لكن الوصول إليها أصعب بكثير.

لقد أدت الطرق الحالية للاستفادة من هذه المرونة إلى إهدار قدر كبير من القيمة إلى حد كبير، مما يتيح الفرصة لأصحاب المرونة لسد هذه الفجوة والمشاركة في النظام البيئي. يمكن لمنصة تجميعية تصل مباشرة إلى الكتلة الحرجة، بغض النظر عن الموردين أو العلامات التجارية للمعدات، أن تحدث تأثيرًا مضاعفًا قويًا. وبمجرد أن يتم تجميع المستخدمين أفقياً، ستتوافر الحوافز الاقتصادية لشركات الطاقة ومصنعي المعدات الأصلية للمشاركة بنشاط، بدلاً من محاولة التحكم في العلاقات مع العملاء منذ البداية.

في صميم كل هذا، أعتقد أن DePIN تمتلك الفرصة الأكبر لإحداث ثورة في هذا المجال وخلق قيمة طويلة الأمد من خلال بنية تحتية أصلية مشفرة وآليات تحفيزية. من خلال زيادة السعة وفتح مسارات جديدة لتحقيق المرونة، ستُحدث هذه المجال المتخصص ثورة في سوق الطاقة الحالي، مما سيمكّن الذكاء الاصطناعي من إعادة تشكيل العالم باستمرار في ظل ظروف خالية من القيود.

رابط المقال الأصلي