ThS. Mai Sỹ Thanh

Khoa Quản lý Công nghiệp và năng lượng, Trường Đại học Điện lực

Email: thanhms@epu.edu.vn

Tóm tắt

Sự phát triển của năng lượng phân tán đã dẫn đến sự thay đổi vai trò của người tiêu dùng theo nghĩa truyền thống trong thập kỷ qua. Tại nhiều quốc gia, mạng lưới điện đang trải qua quá trình chuyển đổi cơ bản với số lượng lớn người tiêu thụ chuyển đổi thành hộ tiêu thụ và sản xuất năng lượng (HTT&SXNL). Mô hình giao dịch năng lượng ngang hàng cho phép các hộ này trực tiếp chia sẻ năng lượng điện của họ và thực hiện các giao dịch năng lượng với các hộ khác, đồng thời có tiềm năng trở thành cơ chế quản lý năng lượng thế hệ tiếp theo cho lưới điện thông minh. Nghiên cứu sẽ tổng hợp và phân tích đặc điểm của các mô hình giao dịch năng lượng ngang hàng, đồng thời phân loại và so sánh toàn diện các mô hình này.

Từ khóa: Giao dịch năng lượng ngang hàng, hộ tiêu dùng và sản xuất năng lượng, năng lượng phân tán

Summary

The rise of distributed energy resources (DERs) has brought a shift in the traditional role of the consumer over the past decade. In many countries, electricity grids are currently undergoing a fundamental transformation as a growing number of consumers are becoming prosumers, who can both generate and consume energy. The peer-to-peer energy trading model enables prosumers to directly share their electrical energy and conduct energy transactions with other prosumers. At the same time, it also has the potential to become the next-generation energy management mechanism for smart grids. This study synthesizes and analyzes the characteristics of peer-to-peer energy trading models, and comprehensively classifies and compares these models.

Keywords: peer-to-peer energy trading, energy prosumers, distributed energy resources

GIỚI THIỆU

Với sự phát triển của internet, sự tiến bộ của cải cách thị trường điện và sự tích hợp ngày càng tăng của năng lượng phân tán, một số lượng lớn người tiêu thụ chuyển sang thành HTT&SXNL, là người tiêu dùng năng lượng có thể sản xuất điện). Điều này sẽ và cần tạo ra các dịch vụ và mô hình kinh doanh mới, đa dạng hơn. Một mô hình đổi mới rất quan trọng đã và đang được thúc đẩy phát triển chính là mô hình nền tảng giao dịch năng lượng ngang hàng (Peer-to-peer, P2P). Trong cơ chế giao dịch năng lượng ngang hàng, các HTT&SXNL có thể trực tiếp tiến hành giao dịch năng lượng với các HTT&SXNL khác, cho phép các cá nhân, tòa nhà, cộng đồng và doanh nghiệp trực tiếp mua hoặc bán năng lượng với nhau, mà không cần qua trung gian là nhà cung cấp năng lượng truyền thống.

LÝ THUYẾT VỀ MÔ HÌNH GIAO DỊCH NĂNG LƯỢNG NGANG HÀNG

Trong những năm gần đây, đã có sự gia tăng nhanh chóng các nguồn năng lượng phân tán (DER) quy mô nhỏ, bao gồm sản xuất năng lượng sau đồng hồ đo, pin, xe điện, bộ biến tần và các phụ tải. DER có thể cung cấp năng lượng và cho phép tích hợp năng lượng sạch với giá cả phải chăng vào lưới điện. Tuy nhiên, để đạt được những mục tiêu này, chủ sở hữu DER phải đóng vai trò là HTT&SXNL và tham gia mua bán điện. Những hộ này trước tiên sẽ tiêu thụ lượng điện mà họ sản xuất ra trong nội bộ. Nếu mức tiêu thụ điện vượt quá mức sản xuất, họ cần mua phần điện thiếu hụt và ngược lại họ sẽ bán lượng điện dư thừa. Thông thường, các HTT&SXNL sẽ giao dịch độc lập với các nhà bán lẻ (trong thị trường bán lẻ điện) hoặc các công ty bán điện (trong thị trường bán buôn điện). Giá mà các hộ này mua điện là giá bán lẻ điện hoặc giá bán điện do Chính phủ quy định. Giá mà họ bán điện sẽ tuân theo chính sách giá bán điện năng lượng tái tạo (FIT) do chính phủ quy định ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, để khuyến khích các hộ này tiêu thụ càng nhiều điện năng họ sản xuất càng tốt, nhiều quốc gia đặt giá bán các nguồn DER nhỏ quy định trong biểu giá FIT thấp hơn giá bán lẻ điện. Do có sự chênh lệch đáng kể giữa giá mua điện và giá bán điện, nên lợi ích của HTT&SXNL khi tham gia kinh doanh năng lượng là không đáng kể. Thực tế này đã thúc đẩy họ tìm kiếm thu nhập cao hơn bằng cách bán năng lượng dư thừa trực tiếp cho hàng xóm của họ, dẫn đến sự xuất hiện của mô hình kinh doanh năng lượng ngang hàng P2P.

Giao dịch năng lượng ngang hàng có thể trở thành cơ chế quản lý năng lượng thế hệ tiếp theo của lưới điện thông minh, cho phép các hộ tiệu thụ và sản xuất năng lượng trong mạng P2P tham gia giao dịch năng lượng với nhau. Trong mô hình mua bán năng lượng P2P, HTT&SXNL và người tiêu dùng trước tiên thực hiện giao dịch năng lượng trên thị trường địa phương (hoặc thị trường nội bộ) theo giá điện nội bộ, nếu lượng điện còn lại trên thị trường địa phương không bán được hoặc lượng điện thiếu hụt không đủ, họ sẽ đàm phán với thương nhân bán lẻ điện (hoặc công ty bán điện) để thực hiện giao dịch. Giá điện nội bộ thường được xác định giữa giá bán điện và giá bán lẻ điện nên các HTT&SXNL hay người tiêu dùng dù mua hay bán điện đều có thể hưởng lợi từ mô hình mua bán năng lượng P2P (Hình 1).

Hình 1: Mô hình giao dịch năng lượng ngang hàng

Nguồn: A. L. Bukar, M. F. Hamza và cộng sự (2023)

Giao dịch năng lượng P2P giữa các HTT&SXNL có thể diễn ra trong lưới điện siêu nhỏ (microgrid) hoặc một phần của lưới phân phối, do nhà điều hành thị trường nội bộ quản lý. Có hai lý do tại sao có người vận hành trong mô hình giao dịch năng lượng P2P: Đầu tiên, cần có nhà điều hành để xác định các quy tắc giao dịch và điều chỉnh các hoạt động chia sẻ năng lượng. Các quy tắc sẽ bao gồm mô hình định giá cốt lõi và quy trình thực hiện cũng như các quy tắc liên quan khác để đảm bảo lợi ích của mỗi người tham gia. Thứ hai, các nhà khai thác năng lượng cần cung cấp và vận hành các nền tảng giao dịch cũng như các cơ chế đo lường và thanh toán liên quan để có thể thực hiện các giao dịch năng lượng P2P giữa nhà sản xuất và người tiêu dùng.

Một số ưu điểm chính của mô hình giao dịch năng lượng P2P là: không có người trung gian, HTT&SXNL và người tiêu dùng giao dịch theo các điều kiện riêng của họ; các hộ này có thể giao dịch trực tiếp với người tiêu dùng hoặc các HTT&SXNL khác; mọi người đều có thể hưởng lợi; và giống như các doanh nghiệp lớn, các HTT&SXNL được tôn trọng; giảm sự phụ thuộc của các hộ này vào lưới điện lớn hoặc các công ty phân phối; cân bằng cung và cầu năng lượng; và giảm các vấn đề tắc nghẽn trong truyền tải và phân phối.

PHÂN LOẠI MÔ HÌNH GIAO DỊCH NĂNG LƯỢNG NGANG HÀNG

Trong những năm gần đây, một số quốc gia và công ty trên thế giới đã bắt đầu triển khai các dự án giao dịch năng lượng P2P, trong đó có Piclo ở Anh, Vandenbron ở Hà Lan, PeerEnergyCloud, Smart Watts, sonnenCommunity ở Đức và Brooklyn Microgrid ở Hoa Kỳ… Mô hình giao dịch năng lượng P2P hiện tại có thể được chia thành hai loại mô hình: “Mô hình nền tảng nhà cung cấp" và "Mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ".

Mô hình P2P nền tảng nhà cung cấp

Nền tảng giao dịch năng lượng P2P có thể được cung cấp bởi một nhà cung cấp. Người tiêu dùng và HTT&SXNL muốn tham gia nền tảng giao dịch năng lượng P2P cần phải ký hợp đồng với nhà cung cấp. Mô hình này sẽ dựa vào việc tích hợp các nguồn năng lượng phân tán vào lưới để hỗ trợ giao dịch năng lượng trên nền tảng, nghĩa là HTT&SXNL nhận được năng lượng tái tạo thông qua lưới phân phối. Tuy nhiên, nguồn năng lượng tái tạo này lại xuất phát từ nguồn do chính họ lựa chọn trước.

Trong mô hình nền tảng nhà cung cấp, nhà cung cấp thường để HTT&SXNL (khi bán điện) định giá điện trên thị trường nội bộ. Họ chắc chắn sẽ đặt giá điện cao hơn mức trước đây họ nhận được từ các nhà bán lẻ (hoặc công ty phân phối). Đôi khi các nhà cung cấp có thể tự ấn định giá điện trên thị trường nội bộ.

Mô hình nền tảng nhà cung cấp cũng có thể được chia thành hai loại: "Mô hình nền tảng nhà cung cấp điện" và "Mô hình nền tảng nhà cung cấp sản phẩm".

Mô hình nền tảng nhà cung cấp điện

Trong thị trường bán lẻ điện cạnh tranh, nền tảng giao dịch năng lượng P2P có thể là dịch vụ giá trị gia tăng do các nhà cung cấp điện cung cấp, điều này sẽ giúp phân biệt nhà cung cấp điện này với các nhà cung cấp điện khác. Điều này sẽ giúp các nhà cung cấp điện giữ chân khách hàng vì nền tảng giao dịch năng lượng P2P cho phép HTT&SXNL thu được nhiều giá trị hơn từ các nguồn năng lượng phân tán của họ. Nhà cung cấp cũng có thể hiểu rõ hơn tâm lý và ý thức của khách hàng thông qua hành động của họ trên nền tảng P2P, từ đó có thể đáp ứng nhu cầu của khách hàng tốt hơn. Piclo và Vandebron là những ví dụ về mô hình nền tảng dựa trên nhà cung cấp điện.

Trường hợp 1: Piclo (Anh)

Piclo là sàn giao dịch điện P2P có trụ sở tại Vương quốc Anh được thành lập vào tháng 10 năm 2015. Nhà điều hành Piclo là Open Utility, một công ty công nghệ năng lượng tiên tiến được hỗ trợ bởi nhà cung cấp điện năng lượng tái tạo Good Energy. Piclo khớp cung và cầu điện cứ sau 30 phút dựa trên các thông tin như dữ liệu công tơ, giá điện do các nhà sản xuất năng lượng tái tạo đề xuất và sở thích của HTT&SXNL... Trên nền tảng này, các nhà sản xuất năng lượng tái tạo có thể kiểm soát và hiểu ai mua điện từ họ; còn HTT&SXNL có thể chọn mua điện từ nhà máy phát điện nào. Good Energy cung cấp các dịch vụ giao dịch, ký kết hợp đồng, thanh toán, dịch vụ khách hàng... Nền tảng này cho phép chủ sở hữu các nguồn năng lượng tái tạo nhỏ định giá năng lượng của họ và bán lượng điện dư thừa trực tiếp cho người dùng thương mại địa phương.

Trường hợp 2: Vandebron (Hà Lan)

Được thành lập tại Hà Lan vào năm 2014, Vandebron cung cấp nền tảng thị trường năng lượng P2P trực tuyến cho năng lượng tái tạo. Vandebron cho phép HTT&SXNL địa phương, chẳng hạn như nông dân có tua-bin gió trong trang trại của họ, bán năng lượng trực tiếp cho các hộ gia đình và doanh nghiệp. Khách hàng nhập loại hợp đồng họ muốn (1 hoặc 3 năm) và lượng điện cần thiết trên trang web của Vandebron. Sau đó, họ có thể chọn cho mình HTT&SXNL và mỗi HTT&SXNL có một trang web giới thiệu về họ và loại hình phát điện.

Nền tảng P2P này cho phép HTT&SXNL nhận được giá năng lượng tốt hơn, đồng thời người tiêu dùng có thể tiết kiệm tiền và biết rằng họ đang trả tiền cho nhiều năng lượng địa phương và năng lượng tái tạo hơn. Vandebron không tính bất kỳ khoản phí trung gian nào nhưng tính phí hàng tháng cho cả hai bên khoảng 12 USD mỗi tháng. Tính đến đầu năm 2024, đã có 200 HTT&SXNL tham gia Vandebron, cung cấp điện cho 200.000 hộ gia đình

Mô hình nền tảng nhà cung cấp sản phẩm

Nền tảng giao dịch năng lượng P2P cũng có thể được cung cấp bởi các nhà cung cấp sản phẩm để tăng giá trị sản phẩm của họ. Các nhà cung cấp sản phẩm tạo thu nhập từ việc bán sản phẩm và tư cách thành viên cộng đồng, nhưng mục tiêu chính của họ là bán sản phẩm của mình.

Trường hợp: Cộng đồng Sonnen (Đức)

Cộng đồng Sonnen (sonnenCommunity) là nền tảng giao dịch năng lượng P2P được phát triển bởi nhà cung cấp hệ thống pin gia dụng của Đức. sonnenCommunity là cộng đồng của các chủ sở hữu Sonnen Battery. Khi một người có lượng điện dư thừa, thay vì được đưa vào lưới điện truyền thống và được nhà cung cấp được cấp phép mua, điện sẽ được đưa vào một bể năng lượng ảo. Bể năng lượng này phục vụ các thành viên khác khi họ không thể tạo ra đủ năng lượng do thời tiết xấu.

Do quy định của Đức, HTT&SXNL không được phép gửi lượng điện dư thừa trở lại lưới điện. Hoạt động duy nhất được phép là lấy năng lượng từ lưới điện và lưu trữ nó. Sonnen kết nối khách hàng thông qua nền tảng giao dịch ảo, cho phép các thành viên lấy và xuất điện theo thời gian thực.

Một nền tảng phần mềm trung tâm kết nối và giám sát tất cả các thành viên cộng đồng Sonnen và phục vụ để cân bằng cung và cầu năng lượng. Vì vậy, không cần đến các nhà cung cấp năng lượng truyền thống. Ngoài ra, bể năng lượng ảo của Sonnen đủ lớn để giảm áp lực cho lưới điện khi lưới điện công cộng quá tải, giúp lưới điện hoạt động ổn định.

Các thành viên của cộng đồng Sonnen nhận được giá điện tốt hơn. Các thành viên sẽ nhận được khoản bồi thường tài chính cho mỗi kWh mà họ chia sẻ, cao hơn nhiều so với mức mà các nhà cung cấp điện của họ đưa ra. Nếu họ nắm quyền từ cộng đồng Sonnen, họ sẽ trả ít hơn nhiều so với cái gọi là giá thị trường.

Mô hình P2P nền tảng lưới điện siêu nhỏ

Mô hình giao dịch năng lượng P2P này cho phép các hàng xóm có thể giao dịch điện độc lập với các công ty điện lực hiện có. Lưới điện siêu nhỏ có thể được thiết lập dựa trên mạng lưới phân phối hoặc có thể xây dựng lưới điện siêu nhỏ vật lý mới.

Lưới điện siêu nhỏ là một phần có thể hoạt động độc lập của lưới điện phân phối bao gồm các nguồn năng lượng phân tán, phụ tải và tài sản mạng lưới và do đó được kiểm soát trong các ranh giới địa lý rõ ràng. Lưới điện siêu nhỏ có thể được kết nối lưới hoặc chạy độc lập. Điều này có nghĩa là lưới điện siêu nhỏ có thể hoạt động song song với lưới điện công cộng hoặc độc lập. Hầu hết các lưới điện siêu nhỏ vẫn được kết nối với lưới điện công cộng để có thể xuất khẩu lượng điện dư thừa trong trường hợp sản xuất dư thừa hoặc bù đắp sự thiếu hụt tiêu dùng trong trường hợp sản xuất không đủ. Thị trường nội bộ trong mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ cần có cơ chế định giá phù hợp. Mô hình nền tảng microgrid có thể áp dụng hợp đồng thông minh và công nghệ chuỗi khối (blockchain).

Trường hợp: Lưới điện siêu nhỏ Brooklyn (Mỹ)

Dự án Brooklyn Microgrid (BMG) được điều hành bởi công ty tư vấn phát triển kinh doanh và công nghệ LO3 Energy. Một trong những mục tiêu của nền tảng giao dịch năng lượng P2P được phát triển cho BMG là giúp điều phối các nguồn năng lượng phân tán để duy trì nguồn cung cấp liên tục khi các lưới điện siêu nhỏ bị tách khỏi lưới điện chính. Nó bao gồm 2 thành phần quan trọng:

Một là, nền tảng thị trường năng lượng cộng đồng ảo: nền tảng này cung cấp cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho thị trường điện địa phương và dựa trên một chuỗi khối riêng sử dụng giao thức Tendermint.

Hai là, lưới điện siêu nhỏ vật lý: Ngoài mạng lưới phân phối hiện có, một lưới điện siêu nhỏ vật lý cũng được xây dựng. Lưới điện siêu nhỏ vật lý hoạt động như lưới điện dự phòng trong trường hợp mất điện. Bằng cách tách khỏi lưới điện thông thường, nó có thể hoạt động ở chế độ độc lập. Sau đó, các cơ sở quan trọng (chẳng hạn như bệnh viện) sẽ nhận được năng lượng ở một mức giá cố định, còn các gia đình và doanh nghiệp phải đấu thầu lượng điện còn lại từ lưới điện siêu nhỏ. Lưới điện siêu nhỏ hiện tại bao gồm các khối nhà ở kích thước 10 x 10 và sẽ được mở rộng.

Quy trình mua bán năng lượng của BMG chủ yếu được tự động hóa bởi Hệ thống quản lý năng lượng tự động (AEMS). Những người tham gia sử dụng một ứng dụng di động (được gọi là ứng dụng BMG), qua đó họ có thể chọn tùy chọn của mình đối với các loại năng lượng tái tạo và giới hạn giá để thực hiện các giao dịch năng lượng. Người tham gia có thể thay đổi sở thích của mình bất cứ lúc nào.

PHÂN TÍCH SO SÁNH CÁC LOẠI MÔ HÌNH GIAO DỊCH NĂNG LƯỢNG NGANG HÀNG

(1) Mô hình nền tảng nhà cung cấp chỉ tập trung phát triển mô hình kinh doanh, chưa xem xét đến việc thiết kế công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) và hệ thống điều khiển trong khi mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ tập trung vào lưới điện, điều khiển, CNTT và cấp độ vận hành.

(2) Mô hình nền tảng nhà cung cấp cho phép giao dịch năng lượng P2P ở quy mô lân cận, khu vực hoặc quốc gia. Mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ tập trung vào việc giới thiệu giao dịch năng lượng P2P vào các thị trường năng lượng địa phương quy mô nhỏ hơn.

(3) Đối với mô hình nền tảng nhà cung cấp, người tiêu dùng và HTT&SXNL có mối quan hệ hợp đồng với cùng một nhà cung cấp. Không có mối quan hệ hợp đồng giữa người tiêu dùng và HTT&SXNL hoặc giữa các HTT&SXNL với nhau, vì vậy họ thực hiện các giao dịch năng lượng P2P thông qua các nhà cung cấp. Đối với mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ, nếu áp dụng hợp đồng thông minh và công nghệ blockchain, sẽ có mối quan hệ hợp đồng giữa người tiêu dùng và HTT&SXNL hoặc giữa những HTT&SXNL, do đó họ có thể thực hiện các giao dịch năng lượng P2P trực tiếp mà không cần sự hỗ trợ của bên thứ ba.

(4) Trong mô hình nền tảng nhà cung cấp, nhà cung cấp thường để bên bán điện định giá điện trên thị trường nội bộ, trong khi thị trường nội bộ trong mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ cần có cơ chế định giá.

(5) Đối với mô hình lưới điện siêu nhỏ, chi phí đầu tư ban đầu để thiết lập lưới điện siêu nhỏ tương đối cao, cần có hệ thống lưu trữ và công nghệ thông minh mới để giúp cân bằng hệ thống. Chi phí thực tế sẽ phụ thuộc vào mật độ người dùng cuối, độ dài của mạng lưới và loại công nghệ phát điện được sử dụng. Thay vào đó, mô hình nền tảng nhà cung cấp sử dụng lưới điện hiện có và không yêu cầu lắp đặt cơ sở hạ tầng mới. Ngoài ra, vốn cần thiết để xây dựng và quản lý nền tảng ảo còn hạn chế nên chi phí đầu tư ban đầu không quá cao.

(6) Mô hình nền tảng nhà cung cấp dựa trên lưới điện công cộng hiện có nên các giao dịch năng lượng cần phải trả phí quản lý và các loại thuế phí liên quan đến dịch vụ truyền tải cho mạng lưới phân phối. Đối với mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ, nếu cung và cầu điện phù hợp, hoạt động kinh doanh năng lượng có thể giảm hoặc thậm chí tránh sử dụng lưới điện công cộng, từ đó giảm chi phí cho người tiêu dùng và duy trì thu nhập tốt cho HTT&SXNL.

(7) HTT&SXNL trong mô hình nền tảng nhà cung cấp sẽ cạnh tranh với các công ty điện lực để giành lấy khách hàng. Những HTT&SXNL trong mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ chủ yếu đóng vai trò là đối tác và cung cấp các dịch vụ khác nhau cho lưới điện.

(8) So với mô hình nền tảng nhà cung cấp, mô hình nền tảng lưới điện siêu nhỏ sẽ có hiệu suất sử dụng năng lượng cao hơn, ít mất điện hơn và ít phát thải khí nhà kính hơn.

KẾT LUẬN

Bài viết này đã nghiên cứu và phân tích các đặc điểm của mô hình giao dịch năng lượng ngang hàng P2P, phân loại mô hình giao dịch năng lượng P2P và tiến hành phân tích so sánh hai loại mô hình giao dịch năng lượng P2P. Giao dịch năng lượng P2P là một hướng mới nổi giúp mở rộng các nguồn năng lượng phân tán quy mô nhỏ và mang lại nhiều lợi ích khác nhau cho người tiêu dùng và hệ thống điện. Mô hình giao dịch năng lượng P2P vẫn đang ở giai đoạn đầu. Tuy nhiên, trong tương lai, khi thị trường điện được cạnh tranh hoàn toàn và chi phí năng lượng tái tạo cũng như thiết bị lưu trữ giảm, giao dịch năng lượng P2P sẽ ngày càng mở rộng hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. A. L. Bukar, M. F. Hamza et al (2023), Peer-to-peer electricity trading: A systematic review on current developments and perspectives, Renewable Energy Focus, 44, 317-333

2. C. Zhang，J. Wu，et al (2017), Review of Existing Peer-to-Peer Energy Trading Projects, Energy Procedia, 105, 2563–2568.

3. C. Zhang，J. Wu，et al (2018), Peer-to-Peer energy trading in a Microgrid, Applied Energy, 220, 1–12.

4. E. Mengelkamp，J. Gärttner，et al (2018), Designing microgrid energy markets - A case study: The Brooklyn Microgrid, Applied Energy，2018, 210: 870-880.

5. Shan. S, Yang. S et al (2023), A Case Study of Existing Peer-to-Peer Energy Trading Platforms: Calling for Integrated Platform Features, Sustainability, 15, 23, 16284.

6. T. Morstyn，N. Farrell，et al (2018), Using peer-to-peer energy-trading platforms to incentivize prosumers to form federated power plants, Nature Energy, 3, 94–101.

7. W. Tushar，C. Yuen，et al (2018), Transforming Energy Networks via Peer to Peer Energy Trading: Potential of Game Theoretic Approaches, IEEE Signal Processing Magazine, 35, 4, 90-111.

8. Y. Zhou， J. Wu，C. Long (2018), Evaluation of peer-to-peer energy sharing mechanisms based on a multiagent simulation framework, Applied Energy, 222, 993–1022.