i międzynarodowego rynku energii

Transkrypt

1 Techniczne aspekty krajowego i międzynarodowego rynku energii Konrad Purchała Forum Obrotu, 26 czerwca 2012 roku

2 Podstawy bezpiecznej pracy systemu Generacja musi w każdym momencie bilansować zapotrzebowanie Generacja jest ogólnie rzecz biorąc przewidywalna Zapotrzebowanie jest przewidywalne w nieco mniejszym stopniu Korelacja z pogodą, porą roku, godziną dnia, dniem tygodnia Awarie i wyłączenia Jednakże, powyższa równowaga nie jest praktycznie nigdy zachowana Powodując wahania częstotliwości od wartości nominalnej Aby zapewnić stabilną pracę systemu (oraz wartość częstotliwości) niezbędna jest rezerwa operacyjna Potrzeba do kompensowania zmian zapotrzebowania Szybka rezerwa podczas stanów awaryjnych

3 System w izolacji Całość rezerw musi być zlokalizowana w Belgii Zarówno do kompensacji zmian zapotrzebowania Jak i rezerwy przywracające stan pracy po awariach Operator systemu przesyłowego ma pełną wiedze o stanie systemu

4 System połączony Frequency control synchronicznie Rezerwa pierwotna jest organizowana wspólnie Jednakże, należy dbać o nominalną wartość częstotl. Ale kto odpowiedzialny? Wszyscy OSP po trochu Kontrola częstotliwości opiera się przepł. transgranicznych Każdy OSP jest odpowiedzialny za swoje własne bilansowanie Jeśli bilans jest zakłócony, musi być lokalnie korygowany Dzięki temu mniejsze potrzeby rezerw (pierwotna) ale stan systemu nie jest już całkowicie w rękach danego OSP

5 W jaki sposób można zapewnić bezpieczeństwo pracy systemu (1) Unit commitment (rozkład obciążeń na poszczególne elektrownie) musi być technicznie wykonalny Zarówno w stanie normalnej pracy sieci jak i zakładając ewentualne wyłączenia (N-1)

6 Analiza N-1 Sieć widoczna dla belgijskiego OSP Frequency control W przypadku awarii generatora, xxx MW wpłynie do Belgii OSP bazując na przybliżonych modelach szacuje przepływy Wynik: x % wpłynie z południa, y % z północy Analiza: czy nowa sytuacja jest bezpieczna? Czy jest potrzeba bezpośredniej interwencji OSP? Tak/Nie Jeśli tak, jakie to powinny być środki? Rezerwa pierwotna utrzymywana przez 15 minut zanim zadziała wtórna Jednakże, regulacja wtórna musi prowadzić do bezpiecznej pracy systemu

7 W jaki sposób można zapewnić bezpieczeństwo pracy systemu (2) Unit commitment (rozkład obciążeń na poszczególne elektrownie) musi być technicznie wykonalny Zarówno w stanie normalnej pracy sieci jak i zakładając ewentualne wyłączenia (N-1) Bezpieczne praca systemu w sytuacjach awaryjnych jest gwarantowana poprzez zapewnienie odpowiednich rezerw Rezerwa pierwotna (szybka) jak i wtórna i trójna (wolniejsza) Nie tylko ilość ma znaczenie, ale także lokalizacja

8 Information exchange issue Regulacja wtórna monitoruje algebraiczny Interconnected bilans przepływów UCTE grid Przed i po usunięciu awarii identyczny krajowy bilans mocy Ale repartycja tego bilansu na linie transgraniczne będzie inna Frequency control Regulacja wtórna Fizyczne przepływy transgraniczne = Nominowane transakcje handlowe Stąd, czynności bilansujące OSP wpływają na sąsiadów wpływając na bezpieczeństwo ich pracy, dostępność rezerw Efekt ten wzrasta ze wzrostem transgranicznej wymiany energii Krajowy bilans mocy AGC stale monitoruje i jest regulowany za poprawia Area Control pomocą AGC Error (ACE) (regulacja wtórna) Przepływy transgranicznie Monitorowanie ulegają przepływów zmianie na poszczególnych Jeśli sytuacja zagraża jest liniach już transgranicznych? bezpiecznej trudna, problemy pracy Przesuwniki systemu, OSP fazowe? musi podjąć działania

9 W jaki sposób można zapewnić bezpieczeństwo pracy systemu (3) Unit commitment (rozkład obciążeń na poszczególne elektrownie) musi być technicznie wykonalny Zarówno w stanie normalnej pracy sieci jak i zakładając ewentualne wyłączenia (N-1) Bezpieczne praca systemu w sytuacjach awaryjnych jest gwarantowana poprzez zapewnienie odpowiednich rezerw Rezerwa pierwotna (szybka) jak i wtórna i trójną (wolniejsza) Nie tylko ilość ma znaczenie, ale także lokalizacja Rozproszona odpowiedzialność za bilans energetyczny Każdy OSP musi respektować uzgodnioną wymianę transgraniczną Może to powodować konieczność pozornie niepotrzebnych czynności regulacyjnych, np dwóch OSP regulujących w przeciwnych kierunkachnawet w przypadku zachowania globalnego bilansu energii

10 Przykład: niezbilansowanie Balance Responsible Parties (1) Niezbilansowanie strefy 0 MW Odchylenie: MW Odchylenie: - 50 MW Niekonieczna interwencja w czasie rzeczywistym Odchylenie: MW Odchylenie: - 70 MW Odchylenie: + 70 MW Sieć OSP jest traktowana jako miedziana płyta Niezbilansowani BRP otrzymują odpowiednie rachunki

11 Example: niezbilansowanie Balance Responsible Parties (2) Nie wiadomo czy taka sytuacja jest bezpieczna Odchylenie: MW Odchylenie: - 50 MW ACE każdej strefy musi być wyregulowany do 0 Odchylenie: MW Odchylenie: - 70 MW Odchylenie: + 70 MW Podstawą jest informacja łatwiej to monitorować na poziomie regionalnym

12 Synchronous system P generation = P load BRP (per settlement period) P generation + P import + P purchases = P load + P export + P sales I/E ~ BRP 1 Injection ~ Off-take ~ BRP N I/E Import/Export Control area P generation + P import = P load + P export

13 Zarządzanie ograniczeniami Wyznaczanie i alokacja zdolności transgranicznych

14 Zarządzanie ograniczeniami Proces zorientowany na zapewnienie bezpieczeństwa pracy systemu i dostaw energii do odbiorców końcowych Bezpieczeństwo jest kluczową sprawą dla OSP, co wynika przede wszystkim z cech energii elektrycznej takich jak konieczność zapewnienia ciągłego zbilansowania podaży i popytu w sposób technicznie wykonalny Połączenia synchroniczne oferują wiele korzyści (optymalizacja rezerw), ale nie ma nic za darmo Lokalne zakłócenia mogą łatwo rozprzestrzenić się na inne części systemu Efektywny system zarządzania ograniczeniami ma kluczowe znaczenie dla udostępniania sieci przesyłowej dla uczestników rynku Godzenie fizyki systemu elektroenergetycznego i rynku energii elektrycznej 14

15 Jak powinien wyglądać efektywny system zarządzania ograniczeniami? OSP znają ograniczenia i uwarunkowania swojej sieci przesyłowej Obciążalność cieplna linii przesyłowych Wyłączenia linii i odstawienia jednostek wytwórczych Optymalna topologia sieci przesyłowej Wymagana standardy bezpieczeństwa (N-1, w niektórych miejscach N-2) Trade-off: skutek zdarzenia vs prawdopodobieństwo Mając powyższe na uwadze, OSP oferują swoją sieć przesyłową dla prowadzenia działań rynkowych przez uczestników rynku Ten proces musi mieć miejsce z dużym wyprzedzeniem czasu rzeczywistego Dostęp do sieci przesyłowej powinien być realizowany w sposób przejrzysty i niedyskryminujący nie ma lepszego sposobu niż rynek Sieć będzie wtedy wykorzystywana w sposób maksymalnie efektywny Optimum techniczno-ekonomiczne 15

16 Dzisiejszy europejski system zarządzania ograniczeniami OSP zapewniają bezpieczeństwo pracy swojego systemu poprzez nakładanie ograniczeń dla wymiany transgranicznej Obrót energia pomiędzy obszarami rynkowymi jest traktowany inaczej niż obrót energia w ramach danego obszaru Możliwość zawierania transakcji transgranicznych jest ograniczana przez zdolności przesyłowe Zawieranie transakcji krajowych nie jest ograniczane, nawet jeśli powoduje to znaczące przepływy mocy w innych systemach Alokacja zdolności przesyłowych jest niewystarczająco skoordynowana Wzajemny wpływ transakcji transgranicznych jest pomijany w procesie alokacji zdolności przesyłowych OSP otrzymują technicznie niewykonalne grafiki pracy elektrowni Transakcje są zawierane z pominięciem ograniczeń systemu przesyłowego (miedziana płyta) OSP podejmują działania dostosowawcze ponosząc przy tym koszty 16

17 EUROPEAN CONGESTION MANAGEMENT: ATC zone B zone A zone D Commercial exch. Transaction path 1 Transaction path 2 Transaction path 3 zone E zone C Możliwe ścieżki realizacji transakcji handlowej A -> D Ścieżka jest wybieralna dowolnie przez uczestnika rynku

18 share of allocated capacities as compared to physical flows [%] 300% 250% 200% 150% ES > MA ES > PT FR > ES SHB > HU IT > SHB IT > APG FR > IT FR > DE FR > BE APG > SHB CH > IT CH > FR CH > DE+ CH > APG SK > HU CZ > SK PL > SK PL > CZ APG > HU APG > CZ DE+ > APG DE > CZ DE > PL DE > NL BE > NL 100% 50% 0%

19 Maksymalna wartość przepływów nieplanowych przez KSE

20 Grafiki handlowe i rzeczywiste przepływy fizyczne przy maksymalnych zaobserwowanych przepływach nieplanowych 20

21 Środki zaradcze stosowane przez PSE Operator celem przeciwdziałania przepływom nieplanowym nr of cases where remedial actions were applied 50 [da ys] I II III IV V VIVIIVIIIX X XIXII I II IIIIV V VIVIIVIIIX X XIXII I II IIIIV V VIVIIVIIIX X XIXII I II III IV V VIVIIVIIIX X XIXII I II IIIIV V DC Loop XB Redispatching Agreed Supportive Power from SvK Internal redispatch Topology Reconfiguration IMP NTC Reduction EXP NTC Reduction

22 Czy to jest efektywny system? Czy jest on do utrzymania w przyszłości? Czy można założyć, że uczestnicy rynku będą zwierać dowolne transakcje, a OSP je później dostosują do wykonalności? Czy OSP będą zawsze w stanie wykonać odpowiednie działania dostosowawcze (czas i zasoby) Czy jest efektywny system?? Bezpieczny? Europejski mechanizm skoordynowanego re-dispatchingu? Minimalno-kosztowe działania dostosowawcze oparte na ofertach wytwórców Taki mechanizm wymaga dokładnego modelu sieci aby optymalnie dobierać jednostki wytwórcze uczestniczące w ww. mechanizmie Czy nie lepiej od razu uwzględnić dobry model sieci w procesach rynku? Umożliwienie uczestnikom rynku optymalne wykorzystanie sieci przesyłowej Decyzje rynku nie powinny stać w konflikcie z uwarunkowaniami sieci 22

23 EUROPEAN CONGESTION MANAGEMENT: FBA zone B zone A zone D Commercial exch. Transaction path = Physical flow zone E zone C Każda transakcja jest w sposób automatyczny rozkładana na fizyczne przepływy na kluczowych liniach przesyłowych - współczynniki PTDF FBA zapewnia w sposób transparentny i niedyskryminujący koordynację wyznaczania zdolności przesyłowych

24 FBA przyszły system alokacji zdolności w Europie FBA jest koniecznością da europejskiego systemu elektroenergetycznego Alokacja zdolności ATC jest nie do utrzymania dla Europy kontynentalnej FBA jest pierwszą próbą zbliżenia warunków rynkowych i fizyki systemu Efektywność FBA silnie zależy od konfiguracji obszarów rynkowych Jakości i dokładności współczynników PTDF Jakość obszarów rynkowych jest uzależniona od: Topologii sieci przesyłowej Przewidywalności rozkładu generacji w obszarach rynkowych Wielkości obszarów rynkowych (pośrednio) Dobór optymalnej konfiguracji obszarów rynkowych nie jest oczywisty Konfiguracja może być optymalna dla danego punktu [racy systemu, ale już nie dla innego (lato-zima) Każdy wybór konfiguracji obszarów rynkowych to kompromis 24

25 Mechanizm single price coupling w przypadku zdolności ATC 70 EUR/MWh Mnogość ścieżek możliwych transakcji handlowych 50 EUR/MWh 25

26 Mechanizm single price coupling w przypadku zdolności ATC 50 EUR/MWh 70 EUR/MWh Mnogość ścieżek możliwych transakcji handlowych Nawet w przypadku istnienia ograniczeń przesyłowych 26

27 Mechanizm single price coupling w przypadku zdolności ATC 50 EUR/MWh 70 EUR/MWh Mnogość ścieżek możliwych transakcji handlowych Nawet w przypadku istnienia ograniczeń przesyłowych na wielu granicach 27

28 Mechanizm single price coupling w przypadku zdolności ATC Mnogość ścieżek możliwych transakcji handlowych Nawet w przypadku istnienia ograniczeń przesyłowych na wielu granicach Nie zapominajmy UK i NORDPOOL 28

29 Co to znaczy dobry mechanizm FBA? Optymalizacja oferowanych zdolności przesyłowych Ograniczona konieczność przewidywania wyniku gry rynkowej przy wyznaczaniu zdolności przesyłowych w dniu D-1 Stabilne i dokładne współczynniki PTDF Dobre przybliżenie obciążalności linii dla różnych warunków sieciowych Wymaga to aby wpływ rozkładu generacji w ramach obszarów rynkowych był przewidywalny Mechanizm FBA powinien uregulować wymianę transgraniczną Większość przepływów powinna być alokowana przez mechanizm FBA Przepływy nieplanowe powinny być zjawiskiem marginalnym Mechanizm FBA powinien być uzupełniony o efektywny, zorientowany na bezpieczeństwo, system europejskiego re-dispatchingu Skoordynowane środki zaradcze celem przeciwdziałania nieprzewidzianym zdarzeniom zagrażającym bezpieczeństwu pracy sieci 29

30 FBA i kwestia obszarów rynkowych (1) Wpływ wymiany międzyobszarowej na przepływy jest szacowana przez współczynniki PTDF 30

31 FBA i kwestia obszarów rynkowych (2) Czy obszary rynkowe powinny być jak największe? Jaka będzie jakość współ. PTDF? Czy taki system promuje konkurencję? Niedyskryminujący dostęp do sieci przesyłowej? 31

32