Usługa redukcji obciążenia ratunkiem dla KSE Autor: Henryk Kaliś prezes Izby Energetyki Przemysłowej i Odbiorców Energii, przewodniczący Forum Odbiorców Energii Elektrycznej i Gazu, przewodniczący FORUM CO 2 ( Energetyka Cieplna i Zawodowa nr 2/2014) Obciążenie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) cechuje się dużą zmiennością sezonowe, lub nawet dobowe, różnice pomiędzy szczytem i doliną obciążenia mogą sięgać kilku GW. Usługa redukcji obciążenia świadczona przez Odbiorców energii może pozwolić na kształtowanie krzywej obciążenia KSE, poprzez zmniejszenie sezonowych i dobowych różnic pomiędzy szczytami i dolinami obciążenia. W 2012 r szczytowe zapotrzebowanie na moc w KSE wyniosło 25,8 tys. [MW], jednak zapotrzebowanie o wartości większej niż 25 tys. [MW] było przekroczone jedynie przez 25 godzin. W 2013 r. max. zapotrzebowanie KSE wyniosło jedynie 24,8 tys. [MW]. Usługa redukcji zapotrzebowania na polecenie OSP świadczona przez odbiorców końcowych, umożliwia redukowanie zapotrzebowania szczytowego w KSE przez kilkadziesiąt godzin w roku, co stanowi uzasadnioną ekonomicznie alternatywę dla budowy i utrzymywania nowych mocy w elektrowniach systemowych. Działalność Odbiorców w ramach usługi redukcji obciążenia polegać ma na tymczasowym dostosowaniu zapotrzebowania na moc (DSR Demand-side response) albo na sygnał Operatora Systemu albo ze względów ekonomicznych poprzez odpowiednią konstrukcję taryf i rynkowe ceny energii. Rozwiązania tego typu funkcjonują już w Stanach Zjednoczonych, kilku państwach europejskich (między innymi w Niemczech i Wielkiej Brytanii, Francji i Włoszech) oraz Australii i Nowej Zelandii. Tab. 1 Suma kwadransów w których zapotrzebowanie mocy w KSE przekracza: Ostatnie 1000 MW Ostatnie 2000 MW Ostatnie 3000 MW 2010 2011 2012 2013 MW h MW h MW h MW h 24 449 30 23 780 75 24 845 33 23 761 98 23 449 187 22 780 406 23 845 172 22 761 458 22 449 567 21 780 999 22 845 494 21 761 1 144
Perspektywy DSR w Polsce Świadczenie usługi DSR polega na redukcja obciążenia a więc w przypadku zakładu przemysłowego wiąże się z wstrzymaniem bądź też zmniejszeniem produkcji na sygnał Operatora Systemu Przesyłowego. Oznacza to, iż poza kosztami organizacyjnymi i technicznymi jakie poniosą zakłady produkcyjne w celu przystosowania się do świadczenia tej usługi, pojawią się też koszty wynikające z ograniczenia produkcji. Z tego powodu wdrożenie DSR w Polsce wymaga wprowadzenia systemu wynagradzania, który stanowiłby dla przedsiębiorstw wystarczającą zachętę rekompensującą koszty podejmowanych działań. Warunkiem koniecznym jest tutaj wprowadzenie opłaty za gotowość do jej świadczenia tej usługi. W wymienionych wyżej krajach europejskich ceny za gotowość do zredukowania obciążenia są zróżnicowane w zależności od specyfiki systemów energetycznych i kształtują się od 40 do 50 k /MW/rok. Szacowany potencjał tego typy usługi w Polsce zależy wprost od wysokości stawki za gotowość i wynosi: ponad 2000 MW przy cenie 40-100 i więcej k /MW/rok, około 1000 MW przy cenie 20-40 k /MW/rok. Do najważniejszych atutów krajowych odbiorców przemysłowych zaliczyć należy znaczące zapotrzebowanie mocy, zdolność do sterowania zużyciem energii elektrycznej, posiadanie wykwalifikowanych służb technicznych oraz infrastruktury pomiarowej i informatycznej. Ponadto zabudowa w rozdzielniach przemysłowych automatyki SCO (Samoczynnego Częstotliwościowego Odciążenia) umożliwia stworzenie skoordynowanego systemu bezpieczeństwa na wypadek deficytu mocy bądź też problemów z utrzymaniem innych parametrów KSE. Agregator Popytu To podmiot pośredniczący w realizacji redukcji zapotrzebowania pomiędzy Operatorem Systemu Przesyłowego a odbiorcami końcowymi. Jego rolą jest ustalenie zasad i warunków współpracy z OSP, przygotowanie i uzgodnienie oferty dla odbiorców, nadzór operacyjny nad fizyczną realizacją usługi, prowadzenie wzajemnych rozliczeń oraz spraw formalnoprawnych. Agregator popytu winien dysponować niezbędnymi środkami organizacyjnymi i technicznymi umożliwiającymi pełne wykorzystanie krajowego potencjału redukcji
zapotrzebowania, dającymi OSP gwarancję niezawodnej realizacji deklarowanej usługi na określonych warunkach. Skuteczne zarządzanie znaczącym wolumenem redukcji zapotrzebowania wymaga stworzenia informatycznego systemu monitorowania i nadzoru opartego o transmisję danych pomiarowych od odbiorców końcowych fizycznie realizujących tę usługę do siedziby Agregatora. Profesjonalny Agregator zapewnia zarówno OSP jak i odbiorcom realizującym usługi na rzecz KSE cały szereg korzyści. Korzyści dla PSE: zwiększenie liczby podmiotów uczestniczących w redukcji zapotrzebowania i zapewnienie przez to potrzebnych w KSE mocy; zwiększenie niezawodności dostaw poprzez możliwość prowadzenia nadmiarowej kontraktacji; zwiększenie elastyczność poprzez możliwość dostosowania oferty do potrzeb OSP zmniejszenie kosztów funkcjonowania KSE. Korzyści dla odbiorców: zmniejszenie kosztów przygotowawczych i operacyjnych na uczestnika; możliwość uzyskania profesjonalne doradztwa i obsługi; zwiększenie elastyczność poprzez dostosowanie warunków świadczenia usługi do specyfiki odbiorcy; możliwość uzyskania przez odbiorców końcowych dodatkowych przychodów, co szczególnie w przypadku przemysłowych odbiorców energii elektrycznej pozwala na poprawę sytuacji konkurencyjnej. Dzięki pośrednictwu Agregatora możliwe jest zwiększenie potencjału redukcji poprzez możliwość: spełniania oczekiwanego przez OSP poziomu redukcji poprzez wielu odbiorców o zróżnicowanych możliwościach; łączenia wymaganego czasu redukcji poprzez aktywację kilku kolejnych odbiorców; wykorzystania do redukcji mocy niedostępnych w sposób ciągły; Usługi systemowe z prawnego punktu widzenia Regulacje dotyczące usług systemowych znaleźć można w:
Kodeksie sieci ENTSO-E,warunkiem wprowadzenia zawartych w nim regulacji jest uzyskanie akceptacji krajowego organu regulacyjnego i przeprowadzenie analiz określających opłacalność ich stosowania. Dyrektywie 2012/27/UE o Efektywności energetycznej, która zobowiązuje krajowe organy regulacyjne sektora energetycznego do wprowadzania na rynki hurtowe i detaliczne energii pozyskiwanej w efekcie redukcji zapotrzebowania; operatorów systemów przesyłowych i dystrybucyjnych do traktowania usługodawców oferujących redukcje zapotrzebowanie, w tym AGREGATORÓW, w sposób niedyskryminacyjny; państwa członkowskie do wspierania korzystania z energii pozyskiwanej poprzez usługi systemowe polegające na redukcji obciążenia przez odbiorców końcowych; krajowe organy regulacyjne i operatorów systemów przesyłowych i dystrybucyjnych do ścisłej współpracy z usługodawcami świadczącymi usługi DSR. Rys 1 Usługa redukcji obciążenia - świadczona przez odbiorców energii może pozwolić na kształtowanie krzywej obciążenia KSE, poprzez zmniejszenie sezonowych i dobowych różnic pomiędzy szczytami i dolinami obciążenia Usługa DSR w praktyce Odbiorcy przemysłowi mogą skutecznie świadczyć sługi systemowe w zakresie: regulacji Mocy Czynnej DSR (DSR APC), regulacji Mocy Biernej DSR (DSR RPC), automatycznej reakcji na spadek Częstotliwości w KSE, DSR (DSR SFC),
Przydatność urządzeń odbiorcy do świadczenia każdej z w/w usług (z punktu widzenia potrzeb KSE) uzależniona jest od ich położenia w sieci elektroenergetycznej. Odzwierciedlają ją pojęcia waga punktu odbiorczego i waga zamkniętego systemu dystrybucyjnego. Ocenę tej przydatności dokonuje dla każdego podmiotu świadczącego usługi systemowe OSP. W gestii OSP pozostaje również określenie sposobu realizacji usługi, np. poprzez odłączenie przy spadku częstotliwości lub napięcia, zmniejszenie poboru, lub regulację urządzeń do kompensacji statycznej. Tab 2. Parametry usług DSR, Europa i świat Rynek Potencjał redukcji Opłata za gotowość [MW] [MW] tys. Euro/MW/rok Kalifornia 46 000 635 67-93 USA PJM 158 000 15 000 40 Nowa Zelandia 4 500 500 131 Hiszpania 44 000 2 100 200 Francja 102 000 700 30 Włochy 56 000 400 000 120 Wielka Brytania 60 000 1 000 12-48 Niemcy 86 000 3 000 30 Sterowanie generacją Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej (IRiESP) zawiera definicje szeregu usług systemowych świadczonych przez Wytwórców energii na rzecz KSE. Usługi te pozwalają Operatorowi Systemu Przesyłowego na daleko idącą ingerencję w pracę jednostek wytwórczych, sterowanie ich pracą w zależności od potrzeb KSE i aktualnej sytuacji ruchowej. Osobną kategorią usług systemowych są usługi pozwalające na odbudowę Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Działania na rzecz usług systemowych Odbiorcy przemysłowi skupieni w FOEEG prowadzą aktualnie działania związane z oceną potencjału i perspektywy świadczenia usług systemowych w Polsce. Obejmują one między innymi analizy określające możliwy do zaoferowania wolumen mocy, ocenę stopnia zainteresowania świadczeniem takiej usługi a także, co najważniejsze, określenie warunków na jakich zakłady przemysłowe byłyby skłonne ją świadczyć.
Rys 2 - Zapotrzebowanie na moc KSE w 2012 r. Co robi operator, by pozyskać rezerwy mocy? Wśród działań Operatora Systemu Przesyłowego na rzecz pozyskania niezbędnego poziomu rezerw mocy wymienić można: Ogłoszenie 19 grudnia 2013 r. przetargu mającego na celu zawarcie z odbiorcami przemysłowymi umów umożliwiających sterowanie redukcją obciążenia o wolumenie 200 MW ( Praca Interwencyjna: redukcja zapotrzebowania na polecenie OSP ). Wprowadzenie karty aktualizacji CB/8/2013, która przewiduje nowy typ jednostki grafikowej - Jednostkę Grafikową Odbiorczą Aktywną (JGoa) reprezentującą odbiory, dla których mogą być składane (przez URB dysponujących sterowalnymi urządzeniami i instalacjami odbiorczymi) oferty bilansujące w zakresie redukcji obciążenia. Wprowadzenie karty aktualizacji CB/9/013 zmieniającej zasady wyznaczania i rozliczania operacyjnej rezerwy mocy dla jednostek grafikowych wytwórczych aktywnych (JGWa). Najważniejszy jej element to dwukrotne zwiększenie wielkości wymaganej godzinowej operacyjnej rezerwy mocy z 9% do 18%. Przedmiotem zakupu przez OSP, są tu zdolności wytwórcze JGWa stanowiące nadwyżkę mocy ponad Umowy Sprzedaży Energii (dla godzin szczytu zapotrzebowania, tj od godziny 7 00 do godziny 22 00 we wszystkie dni robocze), które to zdolności: stanowiły w trakcie realizacji dostaw energii rezerwę mocy dla JGwa będących w ruchu albo w postoju, dostępną ze względu na warunki pracy elektrowni, zostały wykorzystane do wytwarzania wymuszonego energii elektrycznej lub do wytwarzania energii elektrycznej w ramach realokacji USE na JGwa na Rynku Bilansującym.
Przeprowadzenie przetargu na zakup interwencyjnej rezerwy zimnej. Usługa polega na dysponowaniu przez OSP należącymi do wykonawcy jednostkami wytwórczymi będącymi Jednostkami Wytwórczymi Centralnie Dysponowanymi, którym przyznano od dnia 1 stycznia 2016 r. prawo do korzystania z czasowego odstępstwa od standardów emisyjnych, ujętymi w Przejściowym Planie Krajowym, który obowiązuje od 2016 r. do 30 czerwca 2020 r. Jednostki, w zależności od potrzeb, miałyby być utrzymywane w gotowości do uruchomienia (rezerwa zimna) lub też uruchomione i zdolne do wprowadzenia do sieci określonej przez OSP ilości energii (rezerwa ciepła). Cena za świadczenia usługi interwencyjnej rezerwy zimnej składa się z następujących elementów: a) opłaty za gotowość do świadczenia Usługi (Cm - określone w postępowania o udzielenie zamówienia), b) ceny godzinowe za energię elektryczną dostarczoną na Rynek Bilansujący równą sumie: ceny wytwarzania wymuszonego z Umowy o Świadczenie Usług Przesyłania (170-180 zł/mwh); jednostkowych kosztów uprawnień do emisji CO 2 wyznaczanych na podstawie wskaźnika emisji CO 2 (około 25 zł/mwh) c) ceny za uruchomienie jednostki ze stanu zimnego/ciepłego/gorącego, ustaloną w Umowie o Świadczenie Usług Przesyłania. *** Usługa redukcji zapotrzebowania na polecenie OSP, z uwagi na niski koszt dla odbiorców końcowych i najkorzystniejszy ze wszystkich dostępnych OSP form świadczenia usług systemowych wpływ na pracę KSE, winna być wprowadzona przez OSP w możliwie największym zakresie, z wykorzystaniem pełnego krajowego potencjału redukcji. Usługa ta winna być wprowadzana w pierwszej kolejności, tzn. przed wprowadzeniem usług dedykowanych elektrowniom systemowym takich jak Rezerwa Operacyjna czy Interwencyjna rezerwa zimna, a z pewnością przed wprowadzeniem elementów Rynku mocy. O wielkości kontraktowanego przez OSP potencjału poszczególnych usług systemowych, obok konieczności zapewnienia bezpieczeństwa KSE, winno również decydować kryterium kosztów (wpływ na końcowy koszt energii elektrycznej dla odbiorców końcowych), oraz czas dostępu i niezawodność świadczenia usługi.
Koszt usług systemowych świadczonych przez energetykę systemową winien uwzględniać wszystkie składniki (zarówno opłatę za gotowość, jak i cenę dostarczonej energii elektrycznej, cenę uprawnień do emisji CO 2, jak i koszt uruchomień). Wycena usługi Redukcji zapotrzebowania na polecenie OSD winna być zróżnicowana i uwzględniać przydatność poszczególnych odbiorców i instalacji dla potrzeb KSE takich jak: wielkość redukcji czas realizacji polecenia redukcji; dostępny czas trwania redukcji. Rys 3 - Agregator, w celu wypełnienia bloku redukcji, może wykorzystać kilku odbiorców o zróżnicowanych specyfikach i uwarunkowaniach wypełniając kolejne jego godziny podobnie, jak w popularnej grze Tetris.