Zastosowanie modelu MESSAGE w d³ugoterminowych scenariuszach rozwoju mocy wytwórczych w KSE



Podobne dokumenty
WPŁYW PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ŹRÓDŁACH OPALANYCH WĘGLEM BRUNATNYM NA STABILIZACJĘ CENY ENERGII DLA ODBIORCÓW KOŃCOWYCH

Finansowanie inwestycji w OZE - PO Infrastruktura i Środowisko

PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA GAZU ZIEMNEGO DO PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE

Zagadnienia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej

Polska energetyka scenariusze

Aktualne wyzwania w Polityce energetycznej Polski do 2040 roku

REGULAMIN ZADANIA KONKURENCJI CASE STUDY V OGOLNOPOLSKIEGO KONKURSU BEST EGINEERING COMPETITION 2011

Wsparcie wykorzystania OZE w ramach RPO WL

Prognoza kosztów energii elektrycznej w perspektywie 2030 i opłacalność inwestycji w paliwa kopalne i w OZE

PRZYSZŁOŚĆ ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII NA TLE WYZWAŃ ENERGETYCZNYCH POLSKI. Prof. dr hab. inż. Maciej Nowicki

Ciepło systemowe na rynku energii w przyszłości skutki pakietu energetyczno-klimatycznego

Energia i moc krajowego systemu elektroenergetycznego w latach

Innowacyjna gospodarka elektroenergetyczna gminy Gierałtowice

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku rola sektora ciepłownictwa i kogeneracji

51 Informacja przeznaczona wyłącznie na użytek wewnętrzny PG

Uwarunkowania rozwoju miasta

Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Henryk Majchrzak Dyrektor Departamentu Energetyki Ministerstwo Gospodarki

Ekonomiczne i środowiskowe skutki PEP2040

Korzyści energetyczne, ekonomiczne i środowiskowe stosowania technologii kogeneracji i trigeneracji w rozproszonych źródłach energii

Polska energetyka scenariusze

Wybrane aspekty bezpieczeństwa energetycznego w projekcie nowej polityki energetycznej państwa. Lublin, 23 maja 2013 r.

Bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej w horyzoncie długoterminowym

KONWERGENCJA ELEKTROENERGETYKI I GAZOWNICTWA vs INTELIGENTNE SIECI ENERGETYCZNE WALDEMAR KAMRAT POLITECHNIKA GDAŃSKA

Energia z Bałtyku dla Polski pytań na dobry początek

Polska energetyka scenariusze

Dynamika wzrostu cen nośników energetycznych

PANEL EKONOMICZNY Zakres prac i wyniki dotychczasowych analiz. Jan Pyka. Grudzień 2009

Odnawialne źródła energii w projekcie Polityki Energetycznej Polski do 2030 r.

Nowe wyzwania stojące przed Polską wobec konkluzji Rady UE 3 x 20%

Perspektywy rozwoju OZE w Polsce

GIPH KATOWICE GÓRNICZA IZBA PRZEMYSŁOWO HANDLOWA MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA WĘGIEL W OKRESIE TRANSFORMACJI ENERGETYCZNEJ KATOWICE 29 SIERPNIA 2017

Sytuacja poda owo-popytowa polskich producentów wêgla w relacjach z energetyk¹ zawodow¹ kluczem do rehabilitacji polskiego górnictwa

Reporting on dissemination activities carried out within the frame of the DESIRE project (WP8)

Komfort Int. Rynek energii odnawialnej w Polsce i jego prespektywy w latach

Energetyka systemowa konkurencyjna, dochodowa i mniej emisyjna warunkiem rozwoju OZE i energetyki rozproszonej. 6 maja 2013 r. Stanisław Tokarski

Dofinansowanie inwestycji w odnawialne źródła energii w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko.

Energetyka rozproszona w drodze do niskoemisyjnej Polski. Szanse i bariery. Debata online, Warszawa, 28 maja 2014 r.

Czy zagraża nam deficyt dostaw energii elektrycznej i kiedy może on wystąpić? 1

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

Efektywnoœæ energetyczna i ekonomiczna elektrowni ielektrociep³ownidu ejiœredniejmocy

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku. Warszawa, sierpień 2014 r.

Raport z realizacji Planu działań na rzecz zrównoważonej energii (SEAP) dla Miasta Bydgoszczy na lata

Egzamin dyplomowy pytania

Scenariusz zaopatrzenia Polski w czyste nośniki energii w perspektywie długookresowej

Sytuacja na rynkach zbytu wêgla oraz polityka cenowo-kosztowa szans¹ na poprawê efektywnoœci w polskim górnictwie

Krajowy system wsparcia energetyki odnawialnej w Polsce

Efektywność ekonomiczna elektrociepłowni opalanych gazem ziemnym

Koszty wytwarzania energii elektrycznej dla perspektywicznych technologii wytwórczych polskiej elektroenergetyki

Strategia rozwoju systemów wytwórczych PKE S.A. w ramach Grupy TAURON w perspektywie roku 2020

Społeczne i gospodarcze skutki wybranych scenariuszy rozwoju miksu energetycznego w Polsce w perspektywie

Prawo Energetyczne I Inne Ustawy Dotyczące Energetyki Kogeneracja Skuteczność Nowelizacji I Konieczność

Usytuowanie i regulacje prawne dotyczące biomasy leśnej

PERSPEKTYWY ROZWOJU ENERGETYKI W WOJ. POMORSKIM

Podsumowanie i wnioski

GRUPA KAPITAŁOWA POLIMEX-MOSTOSTAL SKRÓCONE SKONSOLIDOWANE SPRAWOZDANIE FINANSOWE ZA OKRES 12 MIESIĘCY ZAKOŃCZONY DNIA 31 GRUDNIA 2006 ROKU

3.2 Warunki meteorologiczne

Wyzwania stojące przed KSE i jednostkami wytwórczymi centralnie dysponowanymi. Maciej Przybylski 28 marca 2017 r.

SPRAWOZDANIE FINANSOWE

Skutki makroekonomiczne przyjętych scenariuszy rozwoju sektora wytwórczego

Rozwój przedsiębiorstw ciepłowniczych w Polsce

REC Waldemar Szulc. Rynek ciepła - wyzwania dla generacji. Wiceprezes Zarządu ds. Operacyjnych PGE GiEK S.A.

Gaz ziemny w nowej perspektywie. Unii Europejskiej w okresie transformacji gospodarki europejskiej

Objaśnienia do Wieloletniej Prognozy Finansowej na lata

Prognoza pokrycia zapotrzebowania szczytowego na moc w latach Materiał informacyjny opracowany w Departamencie Rozwoju Systemu PSE S.A.

ENERGETYKA ROZPROSZONA Biopaliwa w energetyce

Polacy o źródłach energii odnawialnej

Perspektywy rozwoju OZE w świetle ustawy z 20 lutego 2015 roku

Skrócone sprawozdanie finansowe za okres od r. do r. wraz z danymi porównywalnymi... 3

Wpływ energetyki wiatrowej na gospodarkę piec powodów dla których warto inwestować w energetykę wiatrową

Wyniki finansowe funduszy inwestycyjnych i towarzystw funduszy inwestycyjnych w 2011 roku 1

Rynek energii odnawialnej w Polsce. Małgorzata Niedźwiecka Małgorzata Górecka-Wszytko Urząd Regulacji Energetyki w Szczecinie

WPŁYW OTOCZENIA REGULACYJNEGO NA DYNAMIKĘ INWESTYCJI W ENERGETYKĘ ROZPROSZONĄ

Ubezpieczenie rozwoju OZE energetyką sterowalną ( systemową?)

OGŁOSZENIE. o zmianach statutu Allianz Fundusz Inwestycyjny Otwarty

Rynek mocy a nowa Polityka energetyczna Polski do 2050 roku. Konferencja Rynek Mocy - Rozwiązanie dla Polski?, 29 października 2014 r.

DYLEMATY POLSKIEJ ENERGETYKI W XXI WIEKU. Prof. dr hab. Maciej Nowicki

ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE NA PRZYKŁADZIE PROJEKTÓW NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH W PGE GiEK S.A.

Komfort Consulting. Stan obecny i perspektywy dla inwestycji w OZE i Energetyki w Polsce. Sosnowiec, 20 Października 2010

Wnioski z analiz prognostycznych dla sektora energetycznego

Jednostki Wytwórcze opalane gazem Alternatywa dla węgla

XLII OLIMPIADA GEOGRAFICZNA

Nie tylko wytwarzanie. O cichej rewolucji w polskiej elektroenergetyce

Zapotrzebowanie krajowego sektora energetycznego na surowce energetyczne stan obecny i perspektywy do 2050 r.

Polityka energetyczna Polski do 2030 roku

Jacek Mrzyg³ód, Tomasz Rostkowski* Rozwi¹zania systemowe zarz¹dzania kapita³em ludzkim (zkl) w bran y energetycznej

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

Minimalne wymagania odnośnie przedmiotu zamówienia zawarto w punkcie I niniejszego zapytania.

PERSPEKTYWY ROZWOJU ENERGETYKI W WOJ. POMORSKIM

Krótka informacja o instytucjonalnej obs³udze rynku pracy

Wytyczne Województwa Wielkopolskiego

mgr inż. Zbigniew Modzelewski

Energetyka XXI w. na Dolnym Śląsku

Ekonomiczne konsekwencje wyborów scenariuszy energetycznych. dr Maciej Bukowski Warszawski Instytut Studiów Ekonomicznych

Rozdzia³ IX ANALIZA ZMIAN CEN PODSTAWOWYCH RÓDE ENERGII W LATACH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLÊDNIENIEM DREWNA OPA OWEGO

Ustawa o promocji kogeneracji

Trendy i uwarunkowania rynku energii. tauron.pl

Zadania i obowiązki gmin w świetle ustawy Prawo energetyczne. Jolanta Skrago Piotr Furdzik

Mechanizmy rynkowe Rynek Mocy Rozwiązanie dla Polski Polski Komitet Światowej Rady Energetycznej Warszawa, r

INSTRUKCJA SERWISOWA. Wprowadzenie nowego filtra paliwa PN w silnikach ROTAX typ 912 is oraz 912 is Sport OPCJONALNY

Rozwój kogeneracji wyzwania dla inwestora

Transkrypt:

Materia³y XXVI Konferencji z cyklu Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej Zakopane, 14 17.10.2012 r. ISBN 978-83-62922-07-9 Uroš RADOVIÆ*, S³awomir SKWIERZ**, Igor TATAREWICZ** Zastosowanie modelu MESSAGE w d³ugoterminowych scenariuszach rozwoju mocy wytwórczych w KSE STRESZCZENIE. Polska stoi przed koniecznoœci¹ uruchomienia programu budowy nowych mocy wytwórczych, dywersyfikacji i dekarbonizacji sektora elektroenergetycznego. Starzej¹cy siê maj¹tek wytwórczy oraz coraz ostrzejsze wymogi œrodowiskowe wymuszaj¹ likwidacjê starszych jednostek, podczas gdy zapotrzebowanie na energiê i moce roœnie. W konsekwencji, w warunkach braku wiarygodnych d³ugoterminowych celów i strategii pañstwa wobec ograniczenia emisji CO 2 po roku 2020 r. (Polska zawetowa³a dokument Climate Roadmap Komisji Europejskiej w czerwcu 2011r.), du ych wahañ cen paliw na rynku miêdzynarodowym, w¹tpliwoœci co do powodzenia, obecnie w fazie doœwiadczalnej, du ych instalacji CCS itp., istnieje realne ryzyko niedostatecznych, opóÿnionych lub Ÿle ulokowanych inwestycji w polskiej energetyce. W pracy przedstawiono model optymalizacyjny MESSAGE dla KSE u³atwiaj¹cy podjêcie decyzji inwestycyjnych poprzez przeprowadzenie alternatywnych scenariuszy/strategii d³ugoterminowego rozwoju systemu wytwórczego oraz ich ocenê odnoœnie kosztów systemowych, bezpieczeñstwa dostawy oraz kompatybilnoœci œrodowiskowej. Przyk³adowo pokazano dwa scenariuszy rozwoju mocy wytwórczych w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym do 2030 r. W pierwszym przyjêto, e pewna iloœæ nowych mocy wytwórczych do 2020 roku. To inwestycje ju zdeterminowane nie podlegaj¹ce optymalizacji, natomiast, w scenariuszu alternatywnym, wszystkie nowe jednostki s¹ okreœlane w wyniku obliczeñ modelowych optymalnej struktury Ÿróde³ w systemie elektroenergetycznym. * Dr in., ** Mgr in. Agencja Rynku Energii S.A., e-mail: biuro@are.waw.pl 91

S OWA KLUCZOWE: model MESSAGE, system elektroenergetyczny, moce wytwórcze, d³ugoterminowe scenariusze rozwoju mix-u energetycznego Wprowadzenie Obecnie Polska stoi przed koniecznoœci¹ uruchomienia programu budowy nowych mocy wytwórczych, dywersyfikacji i dekarbonizacji sektora elektroenergetycznego. Starzej¹cy siê maj¹tek wytwórczy oraz coraz ostrzejsze wymogi œrodowiskowe wynikaj¹ce z prowadzonej przez Uniê Europejsk¹ polityki ochrony klimatu, wymuszaj¹ likwidacjê starszych jednostek, podczas gdy zapotrzebowanie na energiê i moce roœnie. W konsekwencji, w warunkach braku wiarygodnych d³ugoterminowych celów i strategii pañstwa wobec ograniczenia emisji CO 2 po roku 2020 r. (Polska stawi³a weto na Climate Roadmap Komisji Europejskiej w czerwcu 2011r.), du ych wahañ cen paliw na rynku miêdzynarodowym, w¹tpliwoœci co do powodzenia, obecnie w fazie doœwiadczalnej, du ych instalacji CCS itp., istnieje realne ryzyko niedostatecznych, opóÿnionych lub Ÿle ulokowanych inwestycji w polskiej elektroenergetyce. W niniejszej pracy przedstawiono model krajowego systemu elektroenergetycznego zaimplementowanego w œrodowisku MESSAGE (Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental Impacts) [IAEA] u³atwiaj¹cy podjêcie decyzji inwestycyjnych poprzez przeprowadzenie alternatywnych scenariuszy/strategii d³ugoterminowego rozwoju systemu wytwórczego oraz ich ocenê odnoœnie kosztów systemowych, bezpieczeñstwa dostawy oraz kompatybilnoœci œrodowiskowej. MESSAGE umo liwia budowê modelu systemu energetycznego o praktycznie dowolnej z³o onoœci (zale nie od potrzeb zadania), zawieraj¹cego technologie wytwarzania i przesy³u paliw i energii, uwzglêdniaj¹cego wiêkszoœæ ograniczeñ technicznych i œrodowiskowych wystêpuj¹cych w rzeczywistym systemie. Daje to szerokie mo liwoœci symulacji zachowania systemu w ró nych warunkach oraz badania wp³ywu poszczególnych czynników na dobór optymalnej struktury technologii. Przyk³adowo przedstawiono dwa scenariusze rozwoju mocy wytwórczych w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym do 2030 r. wykonane na modelu MESSAGE. W pierwszym przyjêto, e pewna iloœæ nowych mocy wytwórczych do 2020 r to inwestycje ju zdeterminowane nie podlegaj¹ce optymalizacji, natomiast w scenariuszu alternatywnym wszystkie nowe jednostki s¹ okreœlane w wyniku obliczeñ modelowych optymalnej struktury Ÿróde³ w systemie elektroenergetycznym. 2. Metodyka sporz¹dzenia prognozy Model MESSAGE Punktem wyjœcia do okreœlenia przysz³ej struktury mocy wytwórczych w KSE s¹ przyjête w projekcje zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ oraz ciep³o sieciowe. Zasada 92

dzia³ania modelu MESSAGE opiera siê na minimalizacji sumarycznych zdyskontowanych kosztów systemowych w ca³ym rozpatrywanym przedziale czasowym, wykorzystuj¹c metody programowania liniowego lub, dla pewnych zadañ, (np. dobór agregatów o wyszczególnionej mocy du e jednostki wêglowe i j¹drowe) programowania ca³kowito-liczbowego. MESSAGE dzia³a na zdefiniowanej sieci przep³ywów energii (rys. 1), pocz¹wszy od wydobycia lub dostawy energii pierwotnej, poprzez przemiany (np. wytwarzanie energii elektrycznej i ciep³a), przesy³ i dystrybucjê, a do odbiorców w przemyœle, rolnictwie, sektorze transportu, sektorze us³ug i gospodarstw domowych. Rys. 1. Uproszczony schemat systemu energetycznego w modelu MESSAGE Fig. 1. Schematic presentation of the energy system in the MESSAGE model Zarówno technologie istniej¹ce, jak i nowe jednostki wytwórcze s¹ czêœci¹ sieci. Obecnie model zawiera ponad 80 istniej¹cych jednostek wytwórczych oraz nowych rodzajów technologii kandydatów (wysokosprawne technologie wêglowe i gazowe bez- oraz z uchwytem CO 2, technologie wykorzystania Ÿróde³ odnawialnych OZE, elektrownie j¹drowe, technologie kogeneracyjne). Model uwzglêdnia d³ugoterminowe cele odnoœnie emisji zanieczyszczeñ powietrza i emisji CO 2 (w tym, ograniczenia odnoœnie pozwoleñ do emisji wynikaj¹ce z Europejskiego Systemu Handlu Emisjami) oraz instrumenty polityki pañstwa promuj¹ce OZE i kogeneracjê (zielone, ó³te i czerwone certyfikaty). 93

Istotn¹ zalet¹ modelu MESSAGE jest mo liwoœæ ró nicowania poziomu zapotrzebowania na dany noœnik energii wed³ug pór roku, rodzajów dni oraz pór dnia. Informacja ta jest podstaw¹ do okreœlenia mix-u technologicznego oraz trybu pracy zainstalowanych jednostek (praca w podstawie, pod-szczycie i szczycie obci¹ enia). Stosowana w modelu MESSAGE ekwiwalentna krzywa obci¹ enia w KSE (rys. 2) tworzona jest na podstawie danych z PSE Operator S.A. Rys. 2. Ekwiwalentna krzywa obci¹ enia zastosowana w modelu MESSAGE Fig. 2. Equivalent load curve applied in the MESSAGE model 3. Podstawowe za³o enia wejœciowe 3.1. Prognoza zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ i ciep³o sieciowe Projekcje finalnego zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ i ciep³o sieciowe, na których zosta³a oparta prognoza rozwoju mocy wytwórczych, przyjêto na podstawie raportu Aktualizacja prognozy... 2011 [2]. Poziom przysz³ego zapotrzebowania we wspomnianym raporcie zosta³ wyznaczony przy u yciu dwóch modeli: MAED i BALANCE wchodz¹cych w sk³ad pakietu analiz sektora energetycznego ENPEP (Energy and Power Evaluation Program) [IAEA]. Zgodnie z zaprezentowanymi wynikami, zapotrzebowanie na finaln¹ energiê elektryczn¹ roœnie z poziomu 119 w 2010 r. do oko³o 170 TW h w 2030 r. Natomiast zapotrzebowanie na ciep³o sieciowe wzrasta w tym samym okresie z poziomu 292 do 314 TJ (rys. 3). 94

Rys. 3. Prognoza zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ i ciep³o sieciowe w Polsce do 2030 r. Fig. 3. Electricity and district heat demand projections in Poland to 2030 3.2. Prognoza zapotrzebowania na moc elektryczn¹ szczytow¹ w KSE Przysz³y poziom zapotrzebowania na moc szczytow¹ roczn¹ wyznaczono na podstawie prognoz zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ oraz ekstrapolacji trendu zmian wspó³czynnika obci¹ enia szczytowego (inn¹, bardziej kompleksow¹ metod¹ prognozy jest analiza szeregów czasowych) (Peak Load Factor PLF, rys. 4). Prognoza ta stanowi istotny element analiz z wykorzystaniem modelu MESSAGE, gdy w oparciu o ni¹ okreœlana jest wielkoœæ zapotrzebowania na moc i poziom rezerwy mocy w systemie. Szczytowy wspó³czynnik obci¹ enia Moc szczytowa 0.800 0.750 0.700 35000 33000 31000 29000 prognoza 0.650 0.600 0.550 Roczne zapotrzebowaniena energiê elektryczn¹ PLF Zapotrzebowanie szczytowemocy 8760 h/ rok MW 27000 25000 23000 21000 19000 0.500 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 17000 15000 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029 Rys. 4. Szczytowy wspó³czynnik obci¹ enia w latach 1997 2010 oraz prognoza zapotrzebowania mocy szczytowej do 2030 r. Fig. 4. Peak load factor 1997 2010 and annual peak load forecast to 2030 95

3.3. Prognoza cen paliw i uprawnieñ do emisji CO 2 W analizie za³o ono, e œrednie ceny wêgla kamiennego i gazu ziemnego na rynku krajowym bêd¹ kszta³towaæ siê na poziomie zgodnym z prognozowanymi cenami na rynku europejskim (tab. 1), które przyjêto na podstawie projekcji wykorzystanych na potrzeby d³ugoterminowej prognozy zapotrzebowania na paliwa i energiê krajów Unii Europejskiej (Capros 2012). Ceny pozwoleñ do emisji CO 2, za³o ono na podstawie opracowania World Energy Outlook 2011 Miêdzynarodowej Agencji Energii (WEO 2011). TABELA 1. Prognoza cen paliw (Euro 2010/boe) i pozwoleñ do emisji CO 2 (Euro 2010/Mg) TABLE 1. Fuel prices (Euro 2010/boe) and CO 2 cost (Euro 2010/t) projections 2010* 2015 2020 2025 2030 Ropa naftowa 60,0 79,1 88,5 88,5 93,1 Gaz ziemny 37,9 48,6 61,5 61,5 64,5 Wêgiel kamienny 16,0 20,2 22,6 22,6 24,0 Koszt CO 2 12,0 17,3 22,6 26,4 30,2 * Dane historyczne boe bary³ka ropy ekwiwalentnej ród³o: Capros 2012 (ceny paliw), WEO 2011 (koszt CO 2 ) 3.4. Wspieranie rozwoju Ÿróde³ odnawialnych i kogeneracji Instrumenty polityki pañstwa promuj¹ce OZE i kogeneracjê (zielone, ó³te i czerwone certyfikaty) zamodelowane w MESSAGE dla potrzeb niniejszej analizy zak³adaj¹ kontynuacjê funkcjonuj¹cego obecnie systemu wsparcia zgodnie z obowi¹zuj¹c¹ legislacj¹. Stawki op³at zastêpczych przyjêto nastêpuj¹co: dla energii z OZE do 2020 r. na obecnym poziomie, stopniowo obni ane po 2020 r.; dla kogeneracji ó³tej na obecnym poziomie do 2025 r. po czym stopniowo obni ane; dla kogeneracji czerwonej na obecnym poziomie do 2020 r. 3.5. Zmiany mocy Ÿróde³ istniej¹cych z uwzglêdnieniem Ÿróde³ zdeterminowanych Rysunek 5 przedstawia sumaryczny efekt planowanych wy³¹czeñ z eksploatacji, modernizacji jednostek wytwórczych oraz zakoñczenia wczeœniej rozpoczêtych inwestycji w elektroenergetyce zawodowej i przemys³owej. Z przedstawionych danych wynika, e do 2030 r. wy³¹czeniom podlega po³owê dostêpnych mocy energetyki zawodowej i przemys³owej. Planowane wycofania mocy nie maj¹ pokrycia w zadecydowanych ju do realizacji inwestycjach, co powoduje, e poziom mocy osi¹galnej wynikaj¹cy z uwzglêdnienia aktualnych 96

MW 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 Ÿród³a zdeterminowane pozosta³e paliwa wodne przep³ywowe gaz ziemny wêgiel kamienny wêgiel brunatny obci¹ enie szczytowe brutto 0 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Rys. 5. Zmiany mocy Ÿróde³ istniej¹cych z uwzglêdnieniem Ÿróde³ zdeterminowanych [MW netto] Fig. 5. Existing capacity after closures and major overhauls planów po roku 2012 zdecydowanie maleje, bardziej intensywnie po roku 2015, tj. po wejœciu w ycie Dyrektywy IED. Z ogólnie dostêpnych informacji oraz deklaracji g³ównych producentów energii elektrycznej w Polsce mo na wnioskowaæ, e wielu z nich ju rozpoczê³o procesy inwestycyjne w budowê nowych bloków energetycznych. Niemniej jednak, realizacja wszystkich tych planów (oznacza³aby zwiêkszenie mocy elektrowni cieplnych o ponad 16 GW w latach 2015 2019) jest wysoce nierealna bior¹c pod uwagê zbyt wiele niewiadomych dla potencjalnych inwestorów. Wynikaj¹ one miêdzy innymi z niestabilnych cen paliw na rynku miêdzynarodowym, trwaj¹cego kryzysu œwiatowych finansów i zwi¹zanych z tym trudnoœci w znalezieniu Ÿróde³ finansowania nowych inwestycji, w¹tpliwoœci dotycz¹cych d³ugookresowej polityki ograniczenia emisji CO 2 (w tym przysz³ych kosztów uprawnieñ do emisji), w¹tpliwoœci co do powodzenia, bêd¹cych obecnie w fazie doœwiadczalnej, du ych instalacji CCS itd. Ze wzglêdu na rozmiary niniejszej publikacji, prezentacjê wyników obliczeñ ograniczono do dwóch, przyk³adowych, scenariuszy: scenariusz z mocami zdeterminowanymi, nie podlegaj¹cymi optymalizacji, uwzglêdniaj¹cy tylko inwestycje o du ym prawdopodobieñstwie realizacji, o ³¹cznej mocy oko³o 4000 MW netto (3500 MW wêgiel kamienny oraz 500 MW gaz ziemny) oraz scenariusz bez adnych mocy zdeterminowanych, tzn. wszystkie nowe jednostki wytwórcze potrzebne do pokrycia zapotrzebowania na energiê elektryczn¹ w systemie od 2015 r. bêd¹ okreœlone w wyniku obliczeñ optymalizacyjnych, wyznaczaj¹cych strukturê Ÿróde³ o najmniejszych kosztach zdyskontowanych. 97

4. Wyniki obliczeñ 4.1. Projekcje rozwoju mocy wytwórczych w KSE Uzyskan¹ na podstawie przedstawionych za³o eñ projekcjê struktury paliwowej mocy wytwórczych, dla obu omawianych scenariuszy, prezentuje rysunek 6. 50000 50000 45000 45000 pozosta³e 40000 40000 fotowoltaika MW 35000 30000 25000 35000 30000 25000 woda - el. szczyt. -pomp. woda - el. przep³ywowe wiatr biogaz 20000 20000 biomasa 15000 15000 paliwa j¹drowe 10000 10000 gaz ziemny 5000 5000 wêgiel kamienny 0 2010 2015 2020 2025 2030 0 2010 2015 2020 2025 2030 wêgiel brunatny Rys. 6. Prognoza struktury paliwowej mocy wytwórczych w KSE scenariuszu ze zdeterminowanymi mocami (po lewej) i bez zdeterminowanych mocy (po prawej) [MWnetto] Fig. 6. Net generating capacity by fuel in the Polish Power System in two scenarios with determined capacities (left) and without determined capacities (right) [MW] Przedstawiona powy ej struktura paliwowa mocy wytwórczych wskazuje, e w perspektywie najbli szych 20 lat nale y spodziewaæ siê znacz¹cego spadku udzia³u Ÿróde³ wêglowych w krajowym bilansie mocy, przy wzroœcie udzia³u odnawialnych Ÿróde³ energii, Ÿróde³ gazowych i j¹drowych (choæ wêgiel nadal odgrywa³ bêdzie kluczow¹ rolê w pokryciu zapotrzebowania na energiê elektryczn¹). Porównuj¹c wyniki obu przedstawionych scenariuszy mo na zauwa yæ, e scenariusz bez zdeterminowanych mocy wytwórczych, w którym model ma wiêksz¹ swobodê optymalizacji doboru technologii, cechuje wyraÿnie wiêksza skala rozwoju generacji opartej na paliwach gazowych. W nieco inny sposób przedstawiono to na rysunku 7 prezentuj¹cym ró nice w strukturze paliwowej instalowanych nowych mocy w obu scenariuszach. W scenariuszu zak³adaj¹cym budowê mocy zdeterminowanych, wycofywane w latach 2016 2020 Ÿród³a zastêpowane s¹ g³ównie blokami wêglowymi (oko³o 3500 MW), hamuj¹c rozwój nowych jednostek zasilanych gazem ziemnym. W scenariuszu bez zdeterminowanych mocy skala nowych inwestycji w latach 2017 2019 jest wyraÿnie mniejsza. Nowe moce wêglowe pojawiaj¹ siê dopiero w latach 2023 2024. Budowane s¹ g³ównie Ÿród³a gazowe zarówno jednostki kogeneracyjne jak i turbiny gazowe zapewniaj¹ce pokrycie zapotrzebowania szczytowego oraz elektrownie wiatrowe. 98

2000 1500 1000 500 0-500 -1000-1500 -2000 pozosta³e fotowoltaika wiatr biomasa i biogaz woda paliwa j¹drowe gaz ziemny wêgiel kamienny wêgiel brunatny Rys. 7. Ró nica w nowych mocach zainstalowanych pomiêdzy scenariuszem ze zdeterminowanymi mocami a scenariuszem bez mocy zdeterminowanych [MWnetto] Fig. 7. Difference in new installed capacity between two scenarios with and without determined new capacities [MW] Porównanie obu scenariuszy pozwala na sformu³owanie kilku wniosków dotycz¹cych potencjalnych kierunków rozwoju nowych Ÿróde³ wytwórczych. Przede wszystkim, w warunkach kontynuacji obecnie funkcjonuj¹cego systemu wsparcia kogeneracji gazowej, Ÿród³a te mog¹ byæ konkurencyjne wobec Ÿróde³ wêglowych (szczególnie przy wysokich cenach uprawnieñ do emisji CO2), a kombinacja kogeneracyjnych Ÿróde³ gazowych z pracuj¹cymi w szczytowych pasmach obci¹ enia turbinami gazowymi stanowi, przynajmniej czêœciowo, alternatywê dla rozbudowy du ych mocy wêglowych i utrzymywania wysokiego poziomu rezerwy wiruj¹cej. Kwestia Ÿróde³ szczytowych jest szczególnie istotna ze wzglêdu na fakt, e oba scenariusze przewiduj¹ znacz¹cy rozwój elektrowni wiatrowych (moc osi¹galna elektrowni wiatrowych na l¹dzie i na morzu dochodzi do poziomu blisko 11 GW w 2030 r. co stanowi w tym okresie oko³o 25% udzia³ w bilansie mocy). Nale y podkreœliæ, e zarówno rozwój gazowych Ÿróde³ kogeneracyjnych jak i odnawialnych Ÿróde³ energii mo liwy jest przy za³o eniu, e kontynuowane bêd¹ obecne systemy wsparcia w postaci œwiadectw pochodzenia za energiê ó³t¹ i zielon¹. W obu scenariuszach w latach 2025 2030 w strukturze wytwórczej pojawiaj¹ siê bloki elektrowni j¹drowych o ³¹cznej mocy 4500 MW. Stanowi¹ one konkurencyjn¹ kosztowo alternatywê dla elektrowni konwencjonalnych, które musz¹ kupowaæ znaczne iloœci uprawnieñ do emisji CO 2, jak równie dla elektrowni wyposa onych w instalacje wychwytu i magazynowania CO 2. 99

Podsumowanie W pracy zaprezentowano podejœcie do problemu scenariuszowego prognozowania i optymalizacji przysz³ej bazy wytwórczej przy wykorzystaniu zaimplementowanego w œrodowisku MESSAGE modelu krajowego systemu elektroenergetycznego. Narzêdzie to pozwala w elastyczny sposób kszta³towaæ zarówno elementy modelu reprezentuj¹ce technologie wytwarzania i przesy³u energii (energii elektrycznej, ciep³a, paliw) jak i œrodowisko w jakim te elementy funkcjonuj¹ z jednej strony specyfikê zapotrzebowania z uwzglêdnieniem jego dobowej i sezonowej zmiennoœci jak i ró nego rodzaju ograniczenia, z drugiej zaœ dzia³anie instrumentów legislacyjnych implementuj¹cych politykê energetyczn¹ i œrodowiskow¹. Wszystkie te elementy maj¹ wp³yw na proces doboru optymalnego zestawu technologii. Przedstawione w niniejszej pracy wyniki obliczeñ wskazuj¹, e obecne, deklarowane plany inwestycyjne odnoœnie jednostek wêglowych s¹ przeszacowane, bior¹c pod uwagê, prawdopodobne znacznie bardziej restrykcyjne, wymogi odnoœnie redukcji emisji CO 2 po roku 2030, jak równie niepewnoœci zwi¹zane z komercjalizacj¹ oraz spo³eczn¹ akceptacj¹ du ych technologii CCS. Istotn¹ dekarbonizacjê sektora elektroenergetycznego w Polsce bêdzie bardzo trudno osi¹gn¹æ bez wprowadzenia energii j¹drowej. Ponadto, w przysz³ej strukturze mocy wytwórczych znacz¹co wzroœnie rola Ÿróde³ gazowych. Z obliczeñ optymalizacyjnych wynika, e przy odpowiednich relacjach cen gazu i cen uprawnieñ do emisji CO 2 (oraz œwiadectw pochodzenia za energiê z wysokosprawnej kogeneracji) Ÿród³a gazowe s¹ konkurencyjne wobec Ÿróde³ wêglowych. Na rzecz tego typu Ÿróde³ przemawia równie ni sze ryzyko inwestycyjne (ni sze jednostkowe nak³ady inwestycyjne oraz krótszy czasu budowy ni jednostek wêglowych), a co za tym idzie, wiêksza ³atwoœæ pozyskania kapita³u. Bior¹c pod uwagê, e w Polsce procesy inwestycyjne (szczególnie w przypadku du ych inwestycji) czêsto ulegaj¹ znacz¹cym opóÿnieniom, potencjalny czas budowy nowych Ÿróde³ mo e okazaæ siê istotnym czynnikiem decyduj¹cym o wyborze technologii gazowych. W praktyce mo e siê bowiem okazaæ, e ukoñczenie w terminie budowy i uruchomienie du ych bloków wêglowych planowanych obecnie na lata 2016 2018 nie bêdzie mo liwe. Literatura [1] MESSAGE Model for Energy Supply Strategy Alternatives and the General Environmental Impacts, User Manual, IAEA, 2007. [2] Aktualizacja Prognozy zapotrzebowania na paliwa i energiê do 2030 r. Ministerstwo Gospodarki, Warszawa 2011. [3] Komunikat Prezesa Urzêdu Regulacji Energetyki dotycz¹cy jednostkowych op³at zastêpczych dla OZE i kogeneracji na 2010 r. [4] World Energy Outlook 2011. Miêdzynarodowa Agencja Energii, Pary 2011. [5] CAPROS P., 2012 Prometheus world energy outlook. Presentation for Member State consultation. Brussels 18/04/2012. 100

Uroš RADOVIÆ, S³awomir SKWIERZ, Igor TATAREWICZ Application of the MESSAGE Model for Long-term Generation Capacity Development Scenarios in Poland Abstract Poland is faced with undertaking a tremendous program of investment in new generating capacity, diversification and decarbonising of its electric power sector. The ageing of power plants and ever sharpening environmental constraints impose the closure of the old plants while the demand for electric capacity and energy rises steadily. Consequently, in the absence of a credible long-term Poland s goals and strategy for CO 2 emissions reduction post 2020 (Poland vetoed the EU Commission s Climate Roadmap in June 2011), large fluctuating of fuel prices in the international market, uncertainties concerning the successful commercialisation of the large-scale CCS plants, presently in the demonstration phase etc., Polish energy sector faces real risks of investments shortfalls and misallocated capital, This paper describes the energy model MESSAGE for the Polish power system, which through the evaluation of alternative scenarios/strategies for the long-term generation system development in terms of system costs, security of supply and environmental compatibility, can make the undertaking of investment decisions easier. As an example, the comparison of two scenarios of Polish generation system development till 2030 is shown. The first scenario assumes that certain amount of new investments till 2020 are determined plants not being subject to optimization process, while in the alternative scenario all new units needed to cover the demand are determined by the model as a part of the optimal generation mix. KEY WORDS: model MESSAGE, Power System, Generation Capacity, Long-Term Power System Development Scenarios