Warsztaty PSEW, Polska, 21 października 2015 r. Frans Van Hulle, XP Wind

Warsztaty PSEW, Polska, 21 października 2015 r. Frans Van Hulle, XP Wind

KONSORCJUM RESERVICES www.reservices-project.eu Sharon Wokke Kierownik Projektu Europejskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej Frans Van Hulle, XP Wind Koordynator techniczny projektu

Projekt REserviceS (Ekonomiczne wsparcie sieci przez zmienne OZE) Cele: przygotowanie wytycznych techniczno-ekonomicznych: dla świadczenia usług systemowych przez elektrownie wiatrowe i słoneczne dane wejściowe dla instrukcji ruchu w UE oraz kształtu rynku umożliwienie efektywnej kosztowo integracji dużej ilości OZE; Pierwsze badanie dotyczące usług systemowych opartych na elektrowniach wiatrowych i słonecznych na poziomie UE Projekt IEE, czas trwania: kwiecień 2013 r. wrzesień 2014 r. 3

Końcowy raport REserviceS (wrzesień 2014 r.) 21/10/2015 r. Warsztaty PSEW 2015, FVH 4

Podsumowanie Dlaczego usługi systemowe świadczone przez OZE? Wnioski i zalecenia z projektu REservices możliwości zmiennych OZE (wiatrowych i słonecznych) korzyści ekonomiczne dla systemów elektroenergetycznych zalecenia dla rynków częstotliwości i napięcia zalecenia w zakresie prac badawczo-rozwojowych Spojrzenie w przyszłość: badania demonstracja wdrożenie na rynek ZG: zmienna generacja = elektrownie wiatrowe i słoneczne US: Usługi systemowe 5

Usługi systemowe Podtrzymanie częstotliwości Podtrzymanie napięcia Przywracanie systemu FCR Frequency Containment Reserve (pierwotna) FRR Frequency Restoration Reserve (wtórna) SSVC regulacja napięcia w stanie ustalonym Rozruch bez źródeł zewnętrznych (black start) RR Replacement Reserve (trójna) FFR Fast Frequency Reserve (inercja) RM Ramping Margin Rozszerzona regulacja napięcia (FCRI) Praca wyspowa 6

Usługi systemowe (US) Zapotrzebowanie na usługi systemowe oraz potrzeby systemu są różne na poziomie sieci przesyłowej i dystrybucyjnej zarówno SP, jak i SD wymagają regulacji częstotliwości, ale całkowicie odmiennej SD ewoluują z pasywnych w kierunku bardziej aktywnych nn/sn zmiana w sieciach dystrybucyjnych z operatorów dystrybucyjnych w kierunku operatorów systemu dystrybucyjnego (z usługami) Wyższy udział ZG pociąga za sobą odmienne potrzeby US: dodatkowa niepewność wywołana zmiennością ZG lokalne zmiany wśród dostawców mocy biernej wzrost liczby wystąpień mniejszej inercji 7

W przyszłości systemy będą polegać głównie na ZG Rozmowa o przyszłych systemach elektroenergetycznych z wysokim udziałem źródeł odnawialnych (50% i więcej) nie ma sensu bez przygotowania już dziś niezbędnych metod regulacji, specyfikacji funkcjonalnych (instrukcji ruchu), produktów w zakresie usług systemowych oraz kształtu rynku umożliwiającego pełne uczestnictwo zmiennej generacji w świadczeniu usług systemowych. 8

Projekt REserviceS 9

Studia przypadków Wsparcie niezawodności przez ZG WP 6 rozdział Przykład europejski Przykład iberyjski Walidacja w Hiszpanii Wkład morskiej EW Irlandzka lekcja WP 3 oraz 4: możliwości ZG WP 2: ocena potrzeb systemu 10

Usługi systemowe wybrane w projekcie REserviceS Prosta i uniwersalna tabela pozwalająca analizować koszty US świadczonych przez energetykę wiatrową i słoneczną Przyszłe potrzeby systemu: przewidywanie nowych usług Projekt REserviceS skupia się na US z punktu widzenia wytwórcy, dlatego też nie obejmuje następujących usług: Zarządzanie ograniczeniami: podobne z technicznego punktu widzenia do ręcznych rezerw częstotliwości Rezerwa długoterminowa (planistyczna): stosowana w sytuacjach szczytów obciążenia, nie jest rezerwą operacyjną Wynagrodzenie za utratę połączenia z siecią, koordynacja pomiędzy OSP/OSD, awaryjne działania regulacyjne, dynamiczne zarządzanie napięciem 11

Możliwości świadczenia US przez energetykę wiatrową i słoneczną Najnowocześniejsze technologie umożliwiają świadczenie US Najnowocześniejsze możliwości w zakresie regulacji f oraz V zostały zademonstrowane; zdarza się, że ZG jest lepsza od innych źródeł Przywracanie systemu nie zostało wystarczająco przebadane Agregacja poprawia wyniki Morska energetyka wiatrowa: parametry HVDC na brzegu określają możliwości Konieczne lepiej sformułowane standardy/wymagania Wpływ rozszerzonych możliwości na koszty Wzrost nakładów kapitałowych jest ograniczony W pewnych warunkach koszty eksploatacyjne są dość znaczne Obszary do ulepszenia Szybka i niezawdona komunikacja Strategie regulacji Szacowanie dostępnej mocy / prognozowanie Ponowna certyfikacja dla zwiększonych obciążeń Agregacja w regulacji częstotliwości Regionalna koordynacja w zakresie podtrzymania napięcia 12

Możliwości świadczenia US przez energetykę wiatrową i słoneczną 13

Możliwości świadczenia US przez energetykę wiatrową i słoneczną Najnowocześniejsze technologie umożliwiają świadczenie US Najnowocześniejsze możliwości w zakresie regulacji f oraz V zostały zademonstrowane; zdarza się, że ZG jest lepsza od innych źródeł Przywracanie systemu nie zostało wystarczająco przebadane Agregacja poprawia wyniki Dostosowana metoda weryfikacji (dostępna moc czynna) zwiększa niezawodność i wkład w rezerwy Morska energetyka wiatrowa: parametry HVDC na brzegu określają możliwości Konieczne lepiej sformułowane standardy/wymagania Wpływ rozszerzonych możliwości na koszty Wzrost nakładów kapitałowych jest ograniczony W pewnych warunkach koszty eksploatacyjne są dość znaczne Obszary do ulepszenia Szybka i niezawdona komunikacja Strategie regulacji Szacowanie dostępnej mocy / prognozowanie Ponowna certyfikacja dla zwiększonych obciążeń Agregacja w regulacji częstotliwości Regionalna koordynacja w zakresie podtrzymania napięcia 14

Wyniki modelowania przypadków w projekcie REserviceS 15

Koszty i korzyści świadczenia US Zannualizowany koszt inwestycyjny świadczenia rezerwy częstotliwościowej i roczne zmniejszenie kosztów operacyjnych (korzyści) wynikające z rezerww scenariuszu VG42 16

Usługi systemowe na poziomie OSD: podtrzymanie napięcia/mocy biernej OSD korzystający z US świadczonych przez ZG mogą być bardziej efektywni i ponosić mniejsze koszty (w porównaniu z klasycznymi urządzeniami) Zalety rozwiązań w zakresie regulacji napięcia przez OSD: niższe koszty eksploatacji i konserwacji zwiększone możliwości udziału OZE w sieci odroczenie inwestycji w moce dystrybucyjne mniejsze straty, krótsze czasy wyłączeń, mniej ograniczeń ZG, emisji, zanieczyszczenia powietrza Usztywnienie wymagań dot. Q w punktach przyłączenia OSP/OSD prowadzi do braku efektywności 17

Korzyści ekonomiczne świadczenia US przez zmienne OZE (ZG) Podtrzymanie częstotliwości korzyści dla systemu zwiększają się wraz z udziałem ZG; natychmiastowe korzyści w zakresie rezerwy pierwotnej (FCR) oraz wtórnej (FRR) korzyści przewyższają koszty wyposażenia, w szczególności w przypadku lądowej energetyki wiatrowej korzyści są zbliżone, gdy tylko część ZG zostanie przystosowana niekorzystny stosunek kosztów do korzyści dla przydomowych elektrowni słonecznych synergie w ramach transgranicznego współdzielenia rezerw należy porównywać inne możliwości (popyt, przechowywanie, elastyczność źródeł cieplnych) Podtrzymanie napięcia stosunek kosztów do korzyści zależy od konkretnego przypadku; należy badać i określać alternatywy brak uniwersalnej metody oceny kosztów i korzyści na poziomie WN: energetyka wiatrowa jes efektywnym kosztowo dostawcą Q w porównaniu z innymi technologiami wiele przydatnych informacji z irlandzkiego programu DS3 18

Tematy poruszane w zaleceniach programu REserviceS Instrukcje ruchu Instrukcje ruchu Rynki energii elektrycznej R&D W sposób widoczny oparte o potrzeby systemu Ogólny kształt rynku Sprzęt Treść i wymagania jakościowe Przetwarzanie i zarządzanie instrukcjami ruchu Kształt rynku usług podtrzymywania częstotliwości Oprogramowanie i metody Metody eksploatacji systemu oraz strategie wdrażania usług wspierających sieć Normy Harmonizacja i standaryzacja Kształt rynku usług podtrzymywania napięcia Badania ekonomiczne, kształt rynku 19

Zalecenia dla instrukcji ruchu Oparte o potrzeby systemu badania nad systemem z odpowiednim udziałem ZG nie wszystkie elektrownie muszą świadczyć usługi w zakresie rezerwy pierwotnej (FCR) oraz wtórnej (FRR) wymaganie od ZG usług w zakresie napięcia wyłącznie, gdy występuje korzystny stosunek kosztów do korzyści w porównaniu z innymi rozwiązaniami Treść/jakość instrukcji ruchu sczegółowe specyfikacje zorientowane na funkcję instrukcje ruchy powinny wymagać najnowocześniejszych metod prognozowania wymagania powinny dostosowywać się do technologii oraz głównych źródeł wymagania powinny brać pod uwagę rozkład przestrzenny wymagania powinny być oparte o normy międzynarodowe, jeżeli to możliwe 20

Kwestie związane z kształtem rynku US Obecnie rynek dotyczy wyłącznie energiii jest zdominowany przez źródła synchroniczne Niezbędne są szczegółowe, dedykowane specyfikacje mające na celu wyeliminowanie wad US świadczonych przez ZG w porównaniu z generacją standardową Niezbędny udział interesariuszy w przygotowywaniu specyfikacji Obowiązkowe US na żądanie często nie są efektywne kosztowo Oczekuje się, że przychody z US na całym rynku energii elektrycznej pozostaną niewielkie (<5% przychodów z rynku energii), ale wciąż ważne w wartościach bezwzględnych 21

Najlepsze praktyki: podtrzymanie częstotliwości Świadczenie oparte o wynagrodzenie rynkowe, nie zawsze obowiązkowe Jasne specyfikacje techniczne, zasady kwalifikacji wstępnej, zasady zamawiania Zamknięcie bramki w niewielkim odstępie czasu przed dostawą Osobne produkty częstotliwościowe w zakresie przyrostowym i redukcyjnym Agregacja ofert/portfel zagregowanych jednostek w celu zmniejszania błędów prognozy Transgraniczna wymiana usług umożliwiająca grupowanie i zmniejszanie niepewności 22

Podtrzymywanie częstotliwości: charakterystyka odpowiedniego produktu Krótki czas kontraktowania (przetargi jednodniowe lub krótsze) Krótki czas trwania produktu (czas dostawy) Osobne produkty w zakresie rezerwy przyrostowej i redukcyjnej Umożliwienie ofert portfelowych ZG (na dużych obszarach) Odpowiednio mała wielkość oferty Znaczniki ufności (określające przedziały ufności) Krótkie czasy zamknięcia bramek Reaktywne podejście rynku bilansowanie w czasie rzeczywistym przez POB 23

Zalecenia w zakresie podtrzymania napięcia Koszty ponoszone przez operatorów z tytułu podtrzymania napięcia powinny być zwracane Opłata powinna być określona w drodze procedury konkurencyjnej 24

Podtrzymanie napięcia: możliwości rynkowe mała liczba usługodawców duża liczba usługodawców niewynagradzane, obowiązkowe pasmo w IR plus płatność dla OS za dodatkowe wsparcie proces konkurencyjny regularne ofertowanie system aukcyjny analiza Q przez OSP/OSD i prognoza przyszłych potrzeb lokalizacyjnych stałe wynagrodzenie i minimalne gwarancje odbioru 25

Zagadnienia badawczo rozwojowe Technologia energetyki wiatrowej Integracja systemu Rynki Zalecenia w zakresie badań i rozwoju wskazują na podejście wspierające efektywne kosztowouczestnictwo farm wiatrowych w świadczeniu usług systemowych tak, aby miały one wkład w bezpieczną pracę systemu elektroenergetycznego w kontekście europejskich, zintegrowanych rynków energii w oparciu o analizy REserviceS oraz analizy przypadków 26

Główne obszary B&R Technologia farm wiatrowych Rozwinięcie metod regulacji i charakterystyk projektowych na poziomie turbiny wiatrowej, farmy wiatrowej oraz grupy farm wiatrowych w celi zmniejszenia kosztów oraz zwiększenia niezawodności świadczenia US Integracja systemu Eksperymentalna weryfikacja niezawodnego i efektywnego kosztowo wdrożenia usług na rzecz częstotliwości oraz napięcia Badanie wpływu rozszerzonych usług częstotliwościowych i napięciowych w celu optymalizacji działania systemu przy wysokim udziale zmiennych OZE Dostosowanie Instrukcji Ruchu do lokalnych (krajowych) potrzeb systemu przy wysokim udziale ZG Rynki Kwantyfikacja korzyści makroekonomicznych płynących ze świadczenia US przez farmy wiatrowe Rozwinięcie i przetestowanie różnych kształtów rynku i metod zamawiania w celu ułatwienia świadczenia US przez farmy wiatrowe 27

Obszary B&R Technologia morskich farm wiatrowych Technologie i regulacja umożliwiające rozszerzenie możliwości w zakresie US Metody uczestnictwa farm wiatrowych w przywracaniu systemu Metody świadczenia US w sieciach HVDC Integracja systemu Testowanie i demonstracja efektywnych kosztowo i niezawodnych rozwiązań w zakresie udziału farm wiatrowych w świadczeniu US Rozwinięcie rozszerzonych (nowych) US świadczonych przez farmy wiatrowe oraz badanie ich wpływu na system Przygotowanie projektów instrukcji ruchu dostosowanych do zmian Kształt rynku Procedury przetargowe na moc bierną oraz rozszerzone (nowe) US świadczone przez farmy wiatrowe Korzyści ekonomiczne świadczenia US przez farmy wiatrowe 28

Przyszłe działania w zakresie częstotliwości i napięcia 29

Zalecana lektura związana z projektem REserviceS www.reservices-project.eu 30

Zalecana lektura związana z projektem REserviceS www.reservices-project.eu D2.2: Usługi systemowe: specyfikacje, potrzeby systemu i koszty D3.1: Możliwości i koszty świadczenia US przez energetykę wiatrową D3.1: Możliwości i koszty świadczenia US przez energetykę słoneczną D5.x: Studia przypadków na poziomie systemu przesyłowego: Irlandia, offshore, region Półwyspu Iberyjnskiego, przypadek europejski D6.2: Poziom dystrybucji: DE, It, ES, PT D7.1: Raport syntentyczny D7.2: Zalecenia 31

Podsumowanie Energetyka wiatrowa i słoneczna jest technicznie gotowa, by stać się wielkoskalowym dostawcą usług wspierających sieć, w tym usług zaawansowanych Na poziomie systemu korzyści ze świadczenia US przez ZG rosną wraz z udziałem ZG Nie wszystkie źródła ZG muszą być wyposażone w urządzenia do świadczenia usług częstotliwościowych, aby osiągnąć korzyści Zalecenia dla Instrukcji Ruchu oraz charakterystyki rynku/produktów zalecenia w zakresie prac badawczo-rozwojowych 32

Dziękuję za uwagę Frans Van Hulle XP Wind frans.vanhulle@xpwind.com 33