POLITECHNIKA GDAŃSKA PAWEŁ BUĆKO REGULACYJNE USŁUGI SYSTEMOWE W ZAKRESIE MOCY CZYNNEJ GDAŃSK 2011
PRZEWODNICZ CY KOMITETU REDAKCYJNEGO WYDAWNICTWA POLITECHNIKI GDA SKIEJ Romuald Szymkiewicz REDAKTOR PUBLIKACJI NAUKOWYCH Janusz T. Cie li ski REDAKTOR SERII Zbigniew Krzemi ski RECENZENCI Henryk Kapro Jacek Malko PROJEKT OKŁADKI Jolanta Cie lawska W monografii wykorzystano wyniki z pracy sfinansowanej ze rodków na nauk w latach 2008 2010 jako projekt badawczy nr N511 376235 Wydano za zgod Rektora Politechniki Gda skiej Oferta wydawnicza Politechniki Gda skiej jest dost pna na stronie www.pg.gda.pl/wydawnictwopg Copyright by Wydawnictwo Politechniki Gda skiej, Gda sk 2011 Utwór nie mo e by powielany i rozpowszechniany, w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób, bez pisemnej zgody wydawcy ISBN 978 83 7348 353 8 WYDAWNICTWO POLITECHNIKI GDA SKIEJ Wydanie I. Ark. wyd. 12,0, ark. druku 10,5, 109/643 Druk i oprawa: EXPOL P. Rybi ski, J. D bek, Sp. Jawna ul. Brzeska 4, 87-800 Włocławek, tel. 54 232 37 23
SPIS TRE CI WYKAZ SKRÓTÓW I OZNACZE... 7 WST P... 13 1. ZASADY REGULACJI MOCY CZYNNEJ I CZ STOTLIWO CI W SYSTEMIE ELEK- TROENERGETYCZNYM... 17 1.1. Uwagi ogólne... 17 1.2. Regulacja pierwotna... 19 1.3. Regulacja wtórna... 24 1.4. Regulacja trójna... 27 1.5. Regulacyjne działania odbiorców... 28 1.6. Wymagania stawiane regulacji... 30 2. STRUKTURY RYNKOWE W ELEKTROENERGETYCE... 35 2.1. Uwagi ogólne... 35 2.2. Sposób organizacji rynków energii elektrycznej... 36 2.3. Rynek towarowy energii elektrycznej jako rynek podstawowy... 37 2.4. Chwilowy charakter towarowego rynku energii... 41 2.5. Wyznaczanie cen na rynkach towarowych energii elektrycznej... 42 2.6. Transakcje a segmentacja rynku energii... 46 2.7. Organizacja rynków detalicznych... 49 2.8. Rynek usług przesyłowych... 50 2.9. Ewolucja struktur rynkowych... 53 3. ZASADY FUNKCJONOWANIA RYNKU BILANSUJ CEGO... 56 3.1. Uwagi ogólne... 56 3.2. Podmioty i obiekty na Rynku Bilansuj cym... 57 3.3. Procesy zgłaszania umów i składania ofert na Rynku Bilansuj cym... 60 3.4. Procesy planowania na Rynku Bilansuj cym... 61 3.4.1. Tworzenie planów koordynacyjnych... 61 3.4.2. Ograniczenia systemowe uwzgl dniane w procedurach Rynku Bilansuj cego... 62 3.4.3. Funkcja celu w algorytmie rozdziału obci e i procedura optymalizacji... 63 3.5. Rozliczenia na Rynku Bilansuj cym... 67 3.5.1. Ogólne zasady rozlicze... 67 3.5.2. Wyznaczanie energii bilansuj cej... 67 3.5.3. Ceny stosowane w rozliczeniach na Rynku Bilansuj cym... 68 3.5.4. Rozliczanie zweryfikowanej ilo ci dostaw energii... 70 3.5.5. Rozliczanie skorygowanej ilo ci dostaw energii... 71 3.5.6. Rozliczanie rzeczywistej ilo ci dostaw energii... 72 3.5.7. Wyznaczanie rozlicze wynikowych... 73 3.6. Cechy krajowego Rynku Bilansuj cego... 73 4. RYNEK USŁUG SYSTEMOWYCH... 75 4.1. Uwagi ogólne... 75 4.2. Usługi systemowe w zakresie regulacji mocy czynnej... 75 4.3. Problemy okre lania rodzaju usług i sposobu ich dostawy... 77 4.4. Dostawcy usług systemowych... 78 4.5. Klasyfikacja usług systemowych... 79 4.5.1. Uwagi ogólne... 79 4.5.2. Rezerwa sekundowa... 79 4.5.3. Rezerwa minutowa... 80
4 Spis tre ci 4.5.4. Rezerwa godzinowa... 81 4.5.5. Rezerwa odtworzeniowa... 82 4.5.6. Katalog usług systemowych... 82 4.6. Etapowa metoda pozyskania regulacyjnych usług systemowych... 84 4.7. Pozyskanie regulacyjnych usług systemowych w ramach mechanizmów Rynku Bilansuj cego... 86 4.7.1. Usługi systemowe w krajowym systemie elektroenergetycznym... 86 4.7.2. Ograniczenia wynikaj ce z obecnych zasad zakupu regulacyjnych usług systemowych... 90 4.7.3. Kierunki integracji rynków usług systemowych i Rynku Bilansuj cego... 92 4.8. Ł czna optymalizacja zakupu energii bilansuj cej i regulacyjnych rezerw mocy... 93 4.9. Rola rezerw mocy na systemowym i na lokalnych rynkach energii... 94 4.9.1. Problemy decentralizacji rynku usług regulacyjnych... 94 4.9.2. Rola rezerw mocy na rynkach energii... 95 4.9.3. Tworzenie rynków usług systemowych... 96 4.10. Koszty wiadczenia i wycena rynkowej warto ci usług systemowych... 98 4.11. Koszty wiadczenia usługi systemowej na przykładzie regulacji wtórnej w elektrowni pompowej... 101 4.12. Kierunki rozwoju rynku regulacyjnych usług systemowych... 106 5. WPŁYW ROZWOJU GENERACJI ROZPROSZONEJ NA FUNKCJONOWANIE RYN- KU USŁUG REGULACYJNYCH... 107 5.1. Uwagi ogólne... 107 5.2. Charakterystyka generacji rozproszonej... 109 5.3. Klasyfikacja generacji rozproszonej... 110 5.4. Technologie generacji rozproszonej wykorzystuj ce paliwa nieodnawialne... 112 5.4.1. Silniki i turbiny gazowe... 112 5.4.2. Ogniwa paliwowe... 115 5.5. Technologie generacji rozproszonej wykorzystuj ce zasoby odnawialne... 116 5.5.1. Małe elektrownie wodne... 116 5.5.2. Elektrownie wiatrowe... 116 5.5.3. Układy wykorzystuj ce biomas i biogaz... 117 5.5.4. Układy fotowoltaiczne... 117 5.5.5. Elektrownie geotermalne... 118 5.6. Stan aktualny energetyki rozproszonej w Polsce... 118 5.7. Konsekwencje liberalizacji dla rozwoju generacji rozproszonej... 120 5.8. Zalety i czynniki hamuj ce rozwój generacji rozproszonej... 122 5.9. Bezpiecze stwo dostaw energii elektrycznej w układach z generacj rozproszon... 124 5.10. wiadczenie usług systemowych przez ródła rozproszone... 126 5.11. Generacja rozproszona na rynku regulacyjnych usług systemowych... 127 6. MODYFIKACJA ALGORYTMÓW I STRUKTUR W ZAKRESIE REGULACJI MINU- TOWEJ... 129 6.1. Uwagi ogólne... 129 6.2. Struktury regulacji wtórnej w systemach europejskich... 131 6.3. Zdecentralizowana struktura regulacji wtórnej w układzie pluralistycznym... 132 6.4. Zdecentralizowana struktura regulacji wtórnej w układzie hierarchicznym... 135 6.5. Analiza porównawcza struktur... 139 7. USŁUGA BILANSOWANIA SYSTEMU DYSTRYBUCYJNEGO... 141 7.1. Uwagi ogólne... 141 7.2. Wykorzystanie usług regulacyjnych poprzez grup bilansuj c... 142 7.3. Sterowanie stron popytow... 146 7.4. Organizacja i mo liwo ci lokalnego bilansowania... 149
Spis tre ci 5 8. ZDECENTRALIZOWANY MODEL RYNKU REGULACYJNYCH USŁUG SYSTE- MOWYCH... 151 8.1. Uwagi ogólne... 151 8.2. Modyfikacja funkcjonowania systemowego Rynku Bilansuj cego... 152 8.2.1. Zmiany w Rynku Bilansuj cym... 152 8.2.2. Mechanizm ofertowy w zakresie regulacji pierwotnej i wtórnej... 152 8.2.3. Ł czna optymalizacja zakupu energii bilansuj cej i regulacyjnych rezerw mocy.. 153 8.2.4. Aktywne uczestnictwo kupuj cych w Rynku Bilansuj cym... 154 8.2.5. wiadczenie usługi rezerwy interwencyjnej przez Operatorów Systemów Dystrybucyjnych i przedsi biorstwa obrotu... 154 8.2.6. Decentralizacja pozyskania rezerwy wtórnej... 154 8.3. Lokalne rynki bilansuj ce... 155 8.3.1. Zadania lokalnych rynków bilansuj cych... 155 8.3.2. Lokalne bilansowanie energii... 156 8.3.3. Pozyskanie i wykorzystanie rezerw interwencyjnych... 156 8.4. Wpływ rynków lokalnych na rynek systemowy usług regulacyjnych... 157 9. PODSUMOWANIE... 158 BIBLIOGRAFIA... 160 Streszczenie w j zyku polskim... 167 Streszczenie w j zyku angielskim... 168