Energetický sektor prochází řadou změn, které s sebou přinášejí potřebu inovovat a nalézat prostředky pro zajištění spolehlivého provozu elektrizační soustavy. Společnost ČEPS realizuje řadu inovačních projektů zaměřených na nová řešení pro spolehlivý provoz české elektrizační soustavy.
V rámci programu THÉTA Technologické agentury ČR určeného na podporu průmyslového výzkumu v oblasti energetiky jsou to projekty SecureFlex, MAFRI a Dflex, zaměřené na problematiku výkonové flexibility, přiměřenosti a agregace.
„Program THÉTA, který je jedním z nástrojů naplňování státní energetické koncepce, je důležitý zejména v realizaci výzkumu a vývoje nových technologií nezbytných pro transformaci české energetiky v souvislosti s probíhajícími technologickými změnami. Do projektů financovaných z programu THÉTA Technologické agentury ČR vstupuje společnost ČEPS už ve fázi přípravy návrhu projektu, je aktivní při samotné realizaci i po jeho ukončení.
V případě projektů SecureFlex a MAFRI společnost ČEPS jako aplikační garant dodává nezbytné či unikátní vstupy, přispívá do projektu svým know-how, participuje na výzkumné metodě, pilotuje výstup a dává zpětnou vazbu.
V důsledku postupné proměny zdrojového mixu se jedním z klíčových stabilizačních prostředků v budoucnu může stát výkonová flexibilita, tedy možnost úpravy výkonových profilů na straně spotřebitelů.
Čtěte také: Elektřina a Udržitelnost: Podrobný Přehled
Projekt MAFRI a hodnocení přiměřenosti výrobních kapacit
Projekt MAFRI (Midterm Adequacy Forecast - Regional Indicators) si klade za cíl vyvinout nové spolehlivostní charakteristiky, z nichž budou moci vycházet provozovatelé sítí a zejména zodpovědné instituce (MPO). Tyto charakteristiky budou využitelné při rozhodování o opatřeních a investicích všude tam, kde hrozí nedostatek výroby elektrické energie.
Požadavek na hodnocení přiměřenosti výrobních kapacit vychází z Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 714/2009, o podmínkách přístupu do sítě pro přeshraniční obchod s elektřinou. Projekt přizpůsobuje stávající a vyvíjí nové charakteristiky spolehlivosti elektrizační sítě ČR v kontextu celoevropské sítě.
Výstupem projektu bude i metodika nastavení referenčních (kritických) hodnot spolehlivostních charakteristik tak, aby maximálně věrohodně odrážely rizika nedodávek elektrické energie a dopady nedodávek na definované skupiny odběratelů či složky státu.
Projekt Dflex a zapojení malých zdrojů flexibility
Projekt Dflex je realizován ve spolupráci s Českým institutem informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC) ČVUT, Pražskou energetikou a Digital Energy Services. Společnost ČEPS zde zastává roli hlavního příjemce, aplikačním garantem je Ministerstvo průmyslu a obchodu.
Projekt si klade za cíl ověřit možnost aktivního zapojení malých zdrojů poskytujících flexibilitu do provozu a řízení elektrizační soustavy, a následně pomocí agregace a systémů aktivního decentrálního řízení výrobu těchto zdrojů transformovat do produktů využitelných při stabilizaci soustavy.
Čtěte také: Ukazatele Eko-Životní Úrovně
„Hlavním přínosem projektu je ověření aplikovatelnosti konceptu agregace flexibility v podmínkách české energetiky v zárodečné fázi konceptu.
Postupný rozvoj technologie bateriových systémů akumulace energie (BSAE) s sebou přináší potenciál jejich využití v oblasti poskytování podpůrných služeb, konkrétně v kategorii služeb výkonové rovnováhy (SVR). Společnost ČEPS jako provozovatel přenosové soustavy ČR prostřednictvím SVR koriguje rozdíly mezi odběrem a výrobou elektřiny, a to změnami spotřeby či výroby.
Primárním účelem projektu využívajícího 4MW baterii umístěnou v elektrárně Tušimice je vytvoření, nastavení a úprava pravidel poskytování služeb výkonové rovnováhy z BSAE a zejména jejich praktické ověření.
Priority výzkumu a vývoje společnosti ČEPS
„Principiální změny energetického sektoru s sebou přinášejí rozvoj nových technologií i potřebu nastavit podmínky jejich začleňování do elektrizační soustavy ČR. Priority výzkumu a vývoje společnosti ČEPS jsou definovány dlouhodobě a vycházejí ze střednědobé strategie společnosti.
V oblasti výzkumné činnosti realizuje společnost ČEPS řadu projektů a studií, ať již vlastních, nebo ve spolupráci s dalšími subjekty v České republice a v zahraničí. Dlouhodobě a aktivně se podílí na pracích spojených s Národním akčním plánem Smart Grids (NAP SG) koordinovaným Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR.
Čtěte také: Jak opravit odpadlé ručičky u hodinek
Společnost má svého zástupce ve Výboru pro výzkum, vývoj a inovace (Research, Development and Innovation committee) pod asociací evropských provozovatelů přenosových soustav ENTSO-E.
Tyto změny se jednou promítnou do vlastního (automaticky se předpokládá) bezpečného, spolehlivého a efektivního provozu ES ČR, za který je zodpovědný provozovatel přenosové soustavy (PPS). PPS je vlastníkem přenosové sítě (PS), zřizované a provozované ve veřejném zájmu.
Proto je v zájmu PPS, potažmo státu, znát dopady zvažovaných scénářů vývoje, zejména schopnost předpokládané skladby zdrojů naplnit požadavky PPS na podpůrné služby pro dynamickou regulaci soustavy.
Simulační a predikční úlohy
Simulační a predikční úlohy řešené PPS pomocí modelů a simulací lze zařadit do následujících (viz obr. převážně bilanční, kam řadíme všechny adequacy výpočty a data - příprava podkladů pro EU adequacy, příprava podkladů a vlastní výpočty pro CZ adequacy, dále SOWR, WOSR a SMTA. Risk preparedness a příprava provozu, kam řadíme nejen všechny přípravy provozu, které pro plánování provozu sítě musí zohlednit očekávané bilanční toky (přípravy provozu tedy obsahují bilanční část a síťovou část), ale i specifické detailní analýzy při indikaci rizika ve střednědobém či krátkodobém horizontu, a to včetně simulace efektu různých variant nápravných opatření.
Mid-term Adequacy Forecast (MAF) dle Nařízení 714 [7], resp. 943 [3] je metodika pan-Evropského hodnocení rizik ohrožujících bezpečnost dodávek v horizontu deseti let, jsou v ní [9] popsány požadavky na vstupní data pro výpočet spolehlivostních ukazatelů výrobní přiměřenosti Zdrojová data jsou validována a v tzv. PEMM souboru (Pan European Market Model file) ukládána do sdílené databáze PEMM (PEMM dB).
ENTSO-E pak, na základě takto shromážděných dat, namodeluje rovnováhu celého evropského regionu a vyhodnotí ukazatele spolehlivosti dodávek pro jednotlivé země - zjednodušené schéma na obr. V případě nevyhovujících hodnot ENTSO-E iniciuje jednání s příslušným PPS o realizaci korekčních opatření.
Dvakrát do roka [7], s ohledem na specifické klimatické podmínky v průběhu léta a zimy, které mohou do řízení energetických soustav vnášet extrémní situace a tedy klást zvýšené požadavky na regulaci rovnováhy v síti, je zpracováván tzv. zimní, resp. letní výhled.
Analýzy jsou prováděny nejprve pro jednotlivé země, následně na pan-EU úrovni s cílem ověřit příspěvek jednotlivých zemí k zajištění rovnováhy za ztížených podmínek.
Zodpovědnost za bezpečný provoz a rozvoj PS ČR má PPS (spol. ČEPS), je tedy logické, že analýzy a výpočty zdrojové dostatečnosti realizuje ČEPS, včetně pravomocí sběru potřebných dat.
Simulace pro rok 2025
V následujícím textu čtenáři ukážeme výsledky konkrétních simulací pro rok 2025 ve scénáři s předpokládanou průměrnou spotřebou (navázanou na průměrný růst HDP) a energetickou efektivitou na dnešní úrovni. Rozvoj elektromobility je očekáván nízký, rozvoj akumulace konzervativní, očekávaný ve stacionárních bateriích s P_inst do 270 MW.
U DECE je předpokládáno využití biomasy a bioplynu v souladu s NEKP [12], u OZE nasazení FVE a VTE se zohledněním EU cíle 27% podílu výroby z OZE na spotřebě pro r.
Výchozí časovou řadou je průběh spotřeby, který je zpracován samostatným modelem. Metodika MAF využívá 35 klimatických scénářů, které vychází ze skutečnosti posledních 35 let. Plánované odstávky zdrojů vychází z podkladů vlastníků zdrojů.
Pokud vlastníci plán odstávek nedodají, vypočítáváme koordinovaný plán odstávek podle ročního profilu zatížení s předpokladem, že vlastníci zdrojů kooperativně přizpůsobí nasazení zdrojů tak, aby bylo předpokládané zatížení co nejlépe pokryto. Poruchovost (výpadky) zdrojů simulujeme metodou Markovských řetězců.
Po přípravě potřebných časových řad a vstupů je modelováno pokrytí diagramu reziduálního zatížení dostupnými zdroji. Cílem je spočítat pracovní body všech zdrojů včetně alokace PpS a toky vedeními spojujících uzly sítě tak, aby byly splněny všechny omezující podmínky a aby náklady na výrobu, pokuty za nedodanou a přebytečnou energii/PpS byly minimální.
Ukazatele LOLE a ENS
LOLE (Loss Of Load Expectations) udává počet hodin v roce, kdy nelze předpokládané zatížení plně pokrýt dostupnými zdroji. V případě scénáře s výše prezentovanými okrajovými podmínkami dosáhla střední hodnota LOLE za všechny dílčí simulace úrovně 55 hodin. Přepočteno - 1.320 minut, tedy 0,63% ročního časového fondu nebylo zatížení pokryto plně.
LOLE také neposkytuje informaci, zda se jednalo o malý počet deficitů se systémovou příčinou a se zásadním dopadem nebo velký počet drobných deficitů, které by možná byly řešitelné usměrněním odběrového chování. Hraniční hodnota, vůči které by bylo možno výsledky simulací posuzovat, také není zcela jednoduše aplikovatelná.
Provozovatelé přenosových soustav v rámci ENTSO-E se shodují na hraniční hodnotě LOLE = 3 hodiny. Od té je většina provedených simulací značně vzdálená. Překročení hodnoty LOLE 3h/rok opravňuje členský stát k intervenci do trhu.
ENS (Energy Not Supplied) vyjadřuje energii [MWh/rok] chybějící k pokrytí očekávaného zatížení. V námi modelovaném scénáři dosáhla střední hodnota ENS za všechny dílčí simulace úrovně 24,5 GWh, což představuje 99,97% pokrytí PŘEDPOKLÁDANÉHO zatížení z pohledu energie.
Jednou z možností vizualizace výsledků simulací je dekompozice průměru za všechny dílčí simulace na dílčí výsledky jednotlivých simulací, jak ukazuje obr. Je vidět, že celá množina výsledků s průměrem LOLE/ENS 55 h / 24,5 GWh je rozptýlená, extrémní se jeví scénář č. 6, který dosahuje hodnot až 265 h / 136,2 GWh.
Tento výsledkem ovšem není primárně způsoben nepříznivými klimatickými podmínkami, ale souběhem dalších okolností, kdy v tomto scénáři byly vygenerovány značné výpadky zdrojů v topné sezóně. Detailní rozbor scénáře č. 6 odhaluje, že v průběhu roku došlo celkem k 97 souvislým deficitům v délce od jedné do 18 hodin a chybějícím výkonem až 2.000 MW.
Další možností vizualizace výsledků simulací je zobrazení průběhu výkonů v čase, pro dokreslení jsme vybrali 10. kalendářní týden roku viz. obr. Černá křivka (obálka grafu) zobrazuje diagram zatížení, od něj je odpočítána výroba FVE (žlutě), VTE (zeleně), VE (modře), PVE (fialově) a další vynucená výroba (světle šedě).
Modrá křivka pak zobrazuje diagram reziduálního zatížení, který je algoritmem unit commitmentu vykrýván dostupnými zdroji. Tmavě šedou barvou je vyznačen výkon, který byl dostupnými zdroji pokryt, červeně pak výkonové deficity. V modelovaném týdnu došlo k výpadkům zdrojů EPC (750MW, dva výpadky), EVR (330MW), ECHV B4 (180MW).
Korekce výkonové nedostatečnosti
Cílem našeho projektu je nejen interpretace výsledků simulací, ale i korelace výsledku s vhodnou množinou nápravných opatření. Nasazení podpůrných služeb či aktivace regulační energie nepatří mezi opatření pro korekci výkonové nedostatečnosti.
Vhodná opatření mohou sahat od uplatnění obchodních nástrojů, včetně často skloňované flexibility, přes regulační zásahy dle platné legislativy až po státní intervence do trhu, včetně výstavby (viz. obr. 6). V rámci projektu připravujeme nástroje pro modelování přínosů těchto nápravných opatření, se zohledněním technických a ekonomických charakteristik jednotlivých opatření.
Ukázkou hodnocení pouze technických dopadů je modelování efektu dodatečného zdroje na hodnoty LOLE jednotlivých klimatických scénářů z námi modelovaného roku 2025 (viz graf na obr. 7 červeně označen scénář č. 7. rozpracování stávajících a definice nových charakteristik spolehlivosti ES ČR v kontextu celoevropské sítě (využití a rozšíření ukazatelů na bázi MAF), lokalizace ukazatelů spolehlivosti v čase, prostoru, objemu a trvání nedostatku výkonu, provázání se stávajícími ukazateli jako jsou např. SAIDI, SAIFI apod. návrh metodiky porovnávání indikovaného rizika nedostatku výkonu s jednotlivými alternativami nápravných opatření.
Kritérium se někdy doplňuje časovými limity.
tags: #ukazatele #spolehlivosti #obnovitelné #zdroje
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]