JAROSŁAW PROTASIEWICZ EuroCIM WSPOMAGANIE OBROTU ENERGIĄ ELEKTRYCZNĄ ZA POMOCĄ SYSTEMU ECIX-ENERGIA 1. WPROWADZENIE W artykule przedstawiono koncepcję systemu informatycznego do wspomagania obrotu energią elektryczną na rynku hurtowym i rynkach lokalnych przeznaczonego dla spółek dystrybucyjnych, przedsiębiorstw obrotu, wytwórców energii oraz odbiorców korzystających z zasady TPA. W części pierwszej zawarto podstawowe informacje o konkurencyjnym rynku energii. W części drugiej i trzeciej pracy przedstawiono koncepcję systemu informatycznego dla podmiotu uczestniczącego w rynku hurtowym oraz w rynku lokalnym. Przedstawione koncepcje zostały zrealizowane w systemie ECIX-Energia produkcji firmy EuroCIM. 2. KONKURENCYJNY RYNEK ENERGII ELEKTRYCZNEJ Wytwarzanie, przesył i dystrybucja energii elektrycznej do schyłku XX wieku, były zmonopolizowane przez wielkie koncerny narodowe. Podyktowane to było traktowaniem energetyki jako strategicznej gałęzi przemysłu państwa narodowego. Obecnie obserwuje się procesy liberalizacji sektora energetycznego w USA i w krajach europejskich, w tym w Polsce. Wejście w życie w dniu 10 kwietnia 1997 r. nowej ustawy o Prawie Energetycznym [8] całkowicie zmieniło dotychczasowe reguły funkcjonowania branży energetycznej i wprowadziło mechanizmy konkurencyjne, tworząc podwaliny pod rynek energii elektrycznej w Polsce zwany rynkiem bilansującym [3, 4, 5, 6]. Podmioty biorące czynny udział w działalności gospodarczej związanej z funkcjonowaniem rynku energii elektrycznej dzielimy na trzy zasadnicze grupy [3, 4, 5, 6, 7]: wytwórcy energii elektrycznej (elektrownie systemowe, elektrociepłownie, źródła energii odnawialnej i inni wytwórcy lokalni); odbiorcy energii elektrycznej (odbiorcy taryfowi oraz odbiorcy korzystający z zasady TPA); pośrednicy w handlu energią (spółki dystrybucyjne, przedsiębiorstwa obrotu, giełdy energii, elektroniczne platformy obrotu). Rynek energii dzieli się na rynek hurtowy i detaliczny ze względu na wielkość wolumenu obrotu oraz na rynek regulowany i konkurencyjny ze względu na wolność gospodarczą [9]. Uczestnikami rynku detalicznego są odbiorcy taryfowi, którzy są jedynie biernymi odbiorcami energii dostarczanej głównie przez spółki dystrybucyjne, które ponoszą całe ryzyko związane z zakupem i
dostarczeniem energii. Ceny energii dla tej grupy odbiorców są ustalane w taryfie zatwierdzanej przez Urząd Regulacji Energetyki. Rynek energii Polsce jest stopniowo doregulowany, co przejawia się między innymi tym, że odbiorcy taryfowi uzyskują stopniowo prawo do wyboru dostawcy energii i jeżeli skorzystają z tego prawa, stają się tzw. odbiorcami TPA 1. Harmonogram i zasady uzyskiwania uprawnień TPA przez odbiorców określa rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 6 sierpnia 1998r. 2 Regulowany rynek detaliczny na mocy tego rozporządzenia może przekształcać się stopniowo w rynek konkurencyjny na podstawie zastosowania zasady TPA dla odbiorców końcowych. Uczestnikami rynku hurtowego są wytwórcy oraz pośrednicy a także niektórzy odbiorcy. Wyróżnia się następujące segmenty rynku hurtowego: kontraktowy, giełdowy, bilansujący. Na rynku kontraktowym podmioty zawierają dowolne kontrakty terminowe na zakup i sprzedaż energii. Rynek giełdowy funkcjonuje na zasadach giełdy towarowej, gdzie uczestnicy składają zlecenia zakupu i sprzedaży a kurs jest wyznaczany na sesji giełdowej, natomiast rynek bilansujący odpowiada za bilansowanie pozycji kontraktowych podmiotów. 3. SYSTEM INFORMATYCZNY DLA RYNKU ENERGII System informatyczny dla rynku energii musi zapewnić niezawodną obsługę procesów rynkowych w celu zwiększenia konkurencyjności przedsiębiorstwa przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego. Każdy z podmiotów rynku energii posiada własną specyfikę organizacyjną, dlatego system informatyczny powinien być konfigurowalny, aby dostosować go do wymagań danego podmiotu. Modułowa budowa systemu pozwala na dostosowanie go do potrzeb podmiotu, a wzajemne konfigurowalne połączenia pomiędzy modułami pozwalają na wdrożenie procedur obiegu dokumentów i informacji w przedsiębiorstwie oraz jego komunikacji z otoczeniem rynkowym. Proponujemy system ECIX-Energia, który jest wyposażony w następujące moduły pogrupowane w pakiety oprogramowania: Pakiet modułów analitycznych i prognostycznych Moduł prognozowania wykonuje prognozy zapotrzebowania energetycznego długoterminowe, średnioterminowe i krótkoterminowe oraz prognozy cen na rynkach energii. Zastosowano w nim modele neuronowe oraz statystyczne. Moduł wyznaczania zdolności produkcyjnych wyznacza zdolności produkcyjne jednostek wytwórczych (moduł stosowany wyłącznie w elektrowniach). Moduł analizy rynku i ryzyka służy do analizy cen na poszczególnych 1 Third Party Access trzeci uczestnik rynku po producentach i pośrednikach. 2 Dz. U. Nr 107, poz. 267, 20.08.1998.
rynkach, wyznaczania ścieżek cenowych, analizy ryzyka. Moduły analityczne definiowalne narzędzie do raportowania oraz analiz rynkowych (opcja). Pakiet modułów do zarządzania portfelem kontraktów Moduł kontrahentów służy do definiowania kontrahentów i kontaktów, może pełnić funkcje modułu CRM. Moduł kontraktów służy do definiowanie kontraktów oraz ofert kontraktów. Moduł planowania strategii rynkowych służy do wyznaczania wielowariantowych strategii rynkowych, zawiera optymalizator portfela kontraktów. Moduł grafikowania służy do grafikowania kontraktów oraz operacyjnego bilansowania portfela oraz wymiany dokumentów z partnerami handlowymi. Moduł obsługi giełdy energii wspomaga obrót na Giełdzie Energii elektrycznej, zawiera symulator giełdy. Moduł planowania zakupu energii odnawialnej i energii wytwarzanej w skojarzeniu z ciepłem moduł analizuje i kontroluje obowiązek zakupu energii odnawialnej i skojarzonej. Pakiet modułów do rozliczeń finansowych Moduł rozliczeń nalicza należności i zobowiązania oraz przeprowadza symulacje przepływów finansowych. Moduł fakturowania odpowiada za wystawianie i rejestrację faktur. Pakiet modułów integracyjnych z infrastrukturą rynku energii Moduł pomiarów zarządza pomiarami oraz zawiera dowolnie definiowane formuły wyliczeniowe. Może być zintegrowany z systemem akwizycji danych pomiarowych. Moduł WIRE/UR lokalny węzeł WIRE lub interfejs do lokalnego węzła WIRE. Pakiet modułów systemowych kalendarz, katalogi walut, stref, kontrahentów, jednostek grafikowych, punktów pomiarowych i inne słowniki Internetowa platforma obrotu espot moduł jest internetową tablicą ofert zakupu i sprzedaży, może pełnić funkcje komunikacji z podmiotami rynku lokalnego, jest wykonany w technologii internetowej. Wdrożenie systemu informatycznego, w związku z wysokim obecnie poziomem informatyzacji przedsiębiorstw, jest ścisłe powiązane z integracją z innymi
aplikacjami. Proponowany system współpracuje z następującymi aplikacjami w obrębie przedsiębiorstwa: Systemem pomiarowo rozliczeniowym, Serwisem pogodowym, Systemem ERP, oraz z następującymi podmiotami Rynku Energii Operatorem Sieci Przesyłowej poprzez system WIRE, Giełdami Energii i innymi platformami obrotu, Partnerami handlowymi. W miarę potrzeb system może być rozszerzany o kolejne interfejsy. 4. WSPOMAGANIE OBROTU ENERGIĄ NA RYNKU HURTOWYM I LOKALNYM PODSTAWOWE PROCESY Wyodrębniono trzy podstawowe procesy związane z uczestnictwem w hurtowym rynku energii: planowanie długoterminowe, średnioterminowe planowanie grafików dostaw oraz krótkoterminowe bilansowanie. Wymienione procesy dotyczą właściwie tego samego zagadnienia, czyli konstruowania portfela kontraktów, ale są widziane z innych perspektyw czasowych. Zarządzanie portfelem kontraktów jest wspomagane prognozami i analizami rynkowymi a także analizą ryzyka. Proces obrotu zawsze kończy się rozliczeniami finansowymi z kontrahentami, które ze względu na specyfikę rynku mogą być dosyć zawiłe. Rys. 1 Podstawowe procesy rynkowe PLANOWANIE DŁUGOTERMINOWE I ŚREDNIOTERMINOWE Planowanie długoterminowe na hurtowym rynku energii obejmuje horyzont czasowy około jednego roku, jednak maksymalny okres planowania zależy od
charakteru przedsiębiorstwa. W przypadku elektrowni systemowych mogą to być nawet 3 lata, natomiast spółki dystrybucyjne i odbiorcy energii planują na jeden rok. Planowanie polega na stworzeniu wielowariantowych strategii rynkowych, a po szczegółowej analizie wyborze jednej z nich do realizacji. Danymi wejściowymi do procesu planowania są prognozy zapotrzebowania w przypadku odbiorców, spółek dystrybucyjnych i przedsiębiorstw obrotu lub plany zdolności produkcyjnych w przypadku wytwórców oraz oferty kontraktów zakupu i sprzedaży od partnerów handlowych. W proponowanym systemie planowanie strategiczne jest przeprowadzane w module planowania, który współpracuje ściśle z modułami prognozowania lub wyznaczania zdolności produkcyjnych, modułem kontraktów w zakresie pozyskania danych wejściowych. Moduł planowania zawiera optymalizator pozwalający na jak najlepszy dobór ofert do konstruowanego portfela kontraktów. Wynikiem procesu planowania są zawarte kontrakty na zakup i sprzedaż energii rejestrowane ponownie w module kontraktów (oferta staje się kontraktem). Kontrakty mogą być określone nawet jako grafik godzinowy, zatem moduł planowania współpracuje także z modułem grafikowania, gdzie zapisywane są grafiki dostaw. Istotna jest analiza finansowa przyszłych przepływów pieniężnych związanych z obrotem energią. Moduł rozliczeń może pracować w trybie symulacji i dzięki temu można określić przyszłe wpływy lub przewidzieć, jakie zasoby finansowe należy posiadać aby zrealizować przyjętą strategię. Średnioterminowa praca na rynku energii polega na uszczegółowieniu przyjętego planu i ewentualnej korekcie kontraktów z portfela lub dodaniu nowych. W module grafikowania kontrakty są wstępnie grafikowane z uwzględnieniem ograniczeń i uzgadniane z partnerami handlowymi. Przesłankami do tych czynności są nowe prognozy zapotrzebowania energetycznego lub ponowne wyznaczenie zdolności produkcyjnych na rozpatrywany okres (miesiąc, a maksymalnie kwartał wprzód) i zmieniająca się sytuacja rynkowa uwidaczniająca się poprzez indeksy rynkowe obliczane w module analizy ryzyka. Bardziej zaawansowanym i wyrafinowanym podejściem jest optymalizacja funkcji kosztu umożliwiająca taki dobór wolumenu obrotu na rynku kontraktowym, giełdowych i bilansującym, aby został osiągnięty jak najlepszy wynik finansowy. BILANSOWANIE KRÓTKOTERMINOWE Zarządzanie portfelem kontraktów odbywające się w horyzoncie długoterminowym i średnioterminowym w miarę zbliżania się danej doby dostawy przechodzi w tak zwane bilansowanie krótkoterminowe, które może się odbywać nawet w dobie n-1. Proponowany system oferuje szereg narzędzi wspomagających pracę maklera handlowca w podejmowaniu szybkich decyzji na rynku. Moduł grafikowania odpowiada za bieżące bilansowanie portfela kontraktów i stanowi bazę wszystkich grafików portfela. Moduł prognozowania lub wyznaczenia zdolności produkcyjnych dostarcza nowych
informacji do wyznaczania niezbilansowania pozycji kontraktowej. Natomiast moduł analizy rynku i ryzyka daje obraz kształtowania się cen i trendów cenowych na poszczególnych segmentach rynku. Makler ma możliwość stworzenia dowolnych indeksów cenowych oraz wykonania prognoz cen w module prognozowania. Wszystkie te informacje są wyświetlane w module transakcji krótkoterminowych SPOT, będącego częścią modułu grafikowania. Moduł obsługuje procesy składania i zbierania ofert oraz wspomaga wybór najkorzystniejszych. Do składania zleceń na Rynku Dnia Następnego opracowano w systemie specjalny moduł, który pozwala na bardzo szybkie wygenerowanie zlecenia na giełdę oraz oszacowanie zlecenia w symulatorze giełdy energii. Nieocenionym narzędziem handlu może być internetowa platforma obrotu energią espot. Analiza funkcjonalna wykazała, że taka witryna powinna charakteryzować się następującą funkcjonalnością: śledzenie najkorzystniejszych ofert zakupu i sprzedaży energii, szybkie wystawianie kontrofert, przeglądanie wszystkich ofert wystawionych na platformie, podgląd portfela użytkownika oraz jego zrealizowanych transakcji, wystawianie ofert, korygowanie własnych ofert, ich wycofywanie, zawieranie transakcji w odpowiedzi na oferty wystawione przez innych uczestników rynku, drukowanie zawieranych transakcji. Rys. 2 Procesy rynkowe w systemie ECIX-Energia wdrożonego w przedsiębiorstwie obrotu. Zakończeniem procesu kontraktowania jest wygenerowanie dokumentu ZUSE i odbiór dokumentów PUSE, które jest także zautomatyzowane poprzez integrację systemu z lokalnym węzłem WIRE/UR. W przypadku odbiorców
TPA generowane są dokumenty zgłoszeń umów przesyłowych. Interfejsy wszystkich modułów są tak opracowane, aby zawierać jak najwięcej informacji istotnych do podjęcia decyzji o zakupie lub sprzedaży energii i aby szybko wykonać niezbędne operacje np. generację oferty na giełdę lub automatyczne wysłanie dokumentu SPOT do kontrahenta. RYNEK LOKALNY Proponowany system wspomaga obsługę rynku lokalnego tak przez pośredników jak i przez wytwórców. Opracowana została także odpowiednia wersja systemu dla odbiorców TPA i wytwórców lokalnych. System w zakresie rynku lokalnego obsługuje wymianę dokumentów związanych ze zgłoszeniem usługi przesyłowej. Poprzez internetową platformę obrotu przedsiębiorstwo obrotu, spółka dystrybucyjna lub wytwórca systemowy może z łatwością komunikować się ze swoimi partnerami na rynku lokalnym. Zamieszczane tu są informacje o planach i o rzeczywistej realizacji obrotu oraz dokumenty rozliczeniowe. Platforma jest zintegrowana z modułem grafikowania, dzięki czemu wszelkie zawierane transakcje mają odbicie w całościowym bilansie przedsiębiorstwa. Prowadzane są także rozliczenia finansowe obrotu oraz odchyleń o czym jest mowa w następnym rozdziale. ROZLICZENIA FINANSOWE Rozliczenia finansowe są bardzo istotnym elementem w przedsiębiorstwie decydującym o jego płynności finansowej. Proponowany system posiada moduły rozliczeń i fakturowania, które odpowiadają za całość procesów rozliczeń, łącznie z funkcjami kontrolnymi i analitycznymi. Proponujemy rozwiązanie, gdzie moduł rozliczeń generuje okresowe rozliczenia umów, dokonuje weryfikacji zasadności faktur zakupu energii elektrycznej oraz tworzy faktury sprzedaży energii elektrycznej. Dodatkowo pozwala na utworzenie dokumentu raportu bilansu sprzedaży i zakupu energii elektrycznej. Natomiast moduł fakturowania odpowiada za rejestrację i wystawianie faktur. Obsługiwane są następujące procesy rozliczeń: Rozliczenia obrotu energią elektryczną na rynku hurtowym w ramach kontraktów sprzedaży, zakupu lub kontraktów wzajemnych. Generowane są zobowiązania i należności wynikające z przyjętych do realizacji grafików oraz liczone są średnie ceny. Każde rozliczenie dotyczy określonego okresu i może zawierać pozycje z dokładnością do godziny lub strefy. Symulowane rozliczenia umów zakupu porównywane są z zarejestrowanymi w systemie fakturami zakupu, co pozwala na kontrolę zasadności otrzymywanych faktur. Natomiast dla umów sprzedaży, na podstawie dokonanych rozliczeń, generowane są faktury sprzedaży. Rozliczenia obrotu energią elektryczną na Rynku Dnia Następnego (zakup/sprzedaż energii oraz opłaty za usługi giełdowe). Wczytywane są
dokumenty źródłowe w postaci Not Rozliczeniowych GE, które porównuje się następnie z grafikami i fakturami. Poprzez porównanie wielkości obrotu, cen oraz należności kontrolowana jest zasadność wystawienia faktur zakupu i usług giełdowych. Faktury sprzedaży tworzone są na podstawie pozycji sprzedaży zaczytanej noty. Rozliczenia obrotu na Rynku Bilansującym. Rozliczany jest zakup oraz sprzedaż energii bilansującej. Dokumentami źródłowymi dla powyższych rozliczeń są Raporty Handlowe, Raporty Handlowe Korygujące oraz składające się na nie Raporty Dobowe. Rozliczenia mogą być porządkowane według okresów, których dotyczą lub według okresów fakturowania. Dla każdego rozliczenia może zostać utworzona faktura sprzedaży energii bilansującej lub korekta do tej faktury. Sprawdzana jest także zasadność faktur zakupu energii bilansującej oraz korekt do nich. Rozliczenia obrotu na rynku lokalnym. Naliczane są należności i zobowiązania za sprzedaż i zakup energii elektrycznej. Ilość energii jest wyznaczana na podstawie pomiarów rzeczywistych lub planów. Przy rozliczaniu zakupu energii elektrycznej skojarzonej z wytwarzaniem ciepła liczona jest opłata rekompensacyjna. Tworzone są faktury sprzedaży (w tym faktura za opłatę rekompensacyjną) oraz sprawdzana jest zasadność faktur zakupu. Rozliczanie przesyłu i odchyleń. Naliczane są należności i zobowiązania wynikające z odchyleń od deklarowanych umów przesyłowych (planów zakupu i sprzedaży) oraz należności tytułem opłaty przesyłowej. Tworzone są faktory z przesyły i za odchylenia. Proponujemy pełną kontrolę nad sposobem tworzenia lub generowania pozycji faktury. Faktury mogą być: jednopozycyjne (wartości kopiowane z rozliczenia) wielopozycyjne w strefach (wartości kopiowane z pozycji rozliczenia) wielopozycyjne w godzinach (wartości kopiowane z grafików godzinowych) wielopozycyjne cenowo (tyle pozycji, ile różnych cen) Tworzony przy pomocy modułu rozliczeń dokument raportu bilansu zakupu dostarcza informacji o wielkości zobowiązania/należności, ilości energii elektrycznej zakupionej/sprzedanej oraz średniej cenie w dowolnym okresie, przy podziale obrotu na: zakup oraz sprzedaż, poszczególne rynki, poszczególne kontrakty, strefy 5. Zakończenie Reforma sektora energetycznego postawiła nowe wymagania wobec uczestników rynku energii oraz wymusiła reorganizację procesów biznesowych, a w tym wdrożenie nowych systemów informatycznych wspierających ich
działalność rynkową. Każda z grup podmiotów rynku energii charakteryzuje się innymi wymaganiami w zakresie informatyzacji procesów rynkowych, co wymaga zastosowania dedykowanych rozwiązań. Opracowany przez firmę EuroCIM system informatyczny jest dostosowany do wymagań uczestników rynku energii a w szczególności: Zakładów Energetycznych i przedsiębiorstw obrotu energią Elektrowni i Elektrociepłowni Odbiorców energii (TPA) Niebanalne rozwiązania związane z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji oraz zawansowanych metod optymalizacyjnych powodują, że system ECIX- Energia plasuje się w czołówce rozwiązań dla tej branży. Stosowanie zaawansowanych metod z zakresu sztucznej inteligencji wpływa na podniesienie jakości prognozowania oraz wprowadza nową jakość w procesach zarządzania co wskazano w pracach [2, 10, 11]. Wdrożenie systemu przynosi określone korzyści, które dzielimy na finansowe i organizacyjne. Korzyści finansowe: Minimalizacja strat na Rynku Bilansującym dzięki zwiększeniu trafności prognoz. Maksymalizacja zysku z obrotu na rynku energii dzięki zaawansowanym metodom zarządzania portfelem kontraktów Korzyści organizacyjne: Uporządkowanie procedur obiegu dokumentów Minimalizacja prac żmudnych i rutynowych Uporządkowanie danych podstawą do prowadzenia analiz Systematyczne prowadzenie bazy wiedzy PIŚMIENNICTWO [1] C. Grochowski, J. Protasiewicz, Model organizacji i przepływu informacji w przedsiębiorstwie obrotu, Materiały X konferencji naukowo-technicznej Rynek energii elektrycznej: od restrukturyzacji... do unii europejskiej, Tom II, str. 235 240, Kazimierz Dolny, 2003. [2] H. S. Hippert, C. E. Pedeira, R. C. Souza, Neural Networks for Short-Term Load Forecasting: A Review and Evaluation, IEEE Transaction on Power Systems, vol. 16, no. 1, February, 2001. [3] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej z dn. 01.07.2001, Część ogólna. [4] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej z dn. 01.07.2001, Część szczegółowa 1 Regulamin Rynku Bilansującego Energii Elektrycznej w Polsce. [5] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej z dn. 01.07.2001, Część szczegółowa 2 Regulamin regulacyjnych usług systemowych. [6] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej z dn. 01.07.2001, Część
szczegółowa 3 Regulamin generacji wymuszonej. [7] E. Toczyłowski, Optymalizacja procesów rynkowych przy ograniczeniach, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2002. [8] Ustawa Prawo Energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 (Dz. U. Nr 54) [9] M. Zerka, Strategie na rynkach energii elektrycznej, Instytut Doskonalenia Wiedzy o Rynku Energii, Warszawa, 2003. [10] J. S. Zieliński, AI in power systems, Artificial Inteligence in Control and Management, Łódź, 2003. [11] J. S. Zieliński (Red.), Inteligentne systemy w zarządzaniu. Teoria i praktyka, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa, 2000.