Zarządzanie Krajowym Systemem Elektroenergetycznym latem, przy coraz większej generacji źródeł odnawialnych, jest wyzwaniem. – Mamy rok rekordów OZE – mówi Konrad Purchała z Polskich Sieci Elektroenergetycznych.
PSE przewidują dalszy wzrost wytwarzania ze źródeł odnawialnych i ich chwilowego udziału w pokryciu zapotrzebowania. Jednocześnie zdarzają się okresy, gdy ilość wytwarzanej energii przekracza zapotrzebowanie. – Nadmiar energii, na którą w danym momencie nie ma chętnych sprawia, że coraz częściej na rynku bilansującym pojawiają się ceny ujemne – wskazuje Purchała. To zjawisko pokazuje potrzebę większej elastyczności ze strony odbiorców i wytwórców, a zwłaszcza bardziej precyzyjnego planowania pracy przez tych ostatnich.
Doświadczenia z tego lata pokazują, jak istotny jest dostęp do danych o produkcji energii elektrycznej przez instalacje PV.
– W Krajowym Systemie Elektroenergetycznym produkcja energii w każdej milisekundzie musi być równa zapotrzebowaniu na nią. Jeżeli nie mamy właściwych danych o fotowoltaice, nasze szacunki w odniesieniu do planowania pracy systemu też nie zawsze mogą być dokładne – podkreśla Konrad Purchała. – Niewątpliwie należy dążyć do jak najpełniejszego opomiarowania wszystkich źródeł przyłączonych do krajowego systemu elektroenergetycznego. Dotyczy to zwłaszcza źródeł przyłączonych do sieci dystrybucyjnej, których liczba i moc rośnie bardzo dynamicznie. Również przydomowe instalacje fotowoltaiczne, mimo ż zainstalowane za licznikiem energii, potrafią bardzo mocno oddziaływać na krajowy system elektroenergetyczny. Wiedza o ich chwilowej produkcji ma bardzo duże znaczenie dla efektywności planowania pracy systemu – tłumaczy. Prosumenci są opomiarowani przez operatorów sieci dystrybucyjnych, jednak w znacznej mierze za pomocą liczników, które przekazują dane z opóźnieniem. – Brak takich informacji w trybie on-line wymusza na nas konieczność ich szacowania, co w oczywisty sposób będzie obarczone niedokładnością – mówi Konrad Purchała.
Więcej OZE
W krajowym miksie energetycznym udział generacji konwencjonalnej, opartej na węglu, sukcesywnie spada (dziś jest to ok. 50 proc. mocy zainstalowanej). Wynika to z przyrostu mocy OZE. Według danych PSE tylko w tym roku, do końca sierpnia wydano warunki przyłączenia do sieci przesyłowej dla OZE o łącznej mocy 3,9 GW.
Produkcja energii z węgla obniżyła się do 67-68 procent, a z OZE wzrosła do około 24 procent. Sumarycznie rekordowa, chwilowa generacja PV i FW sięga już 13,9 GW (10 maja 2023 r.). Rekord chwilowy wytwarzania fotowoltaiki został odnotowany we wrześniu tego roku – ok. 9,3 GW, tj. ok. 62 procent mocy zainstalowanej, zaś rekord chwilowej produkcji FW został osiągnięty w lutym 2023 r. – ok. 7,9 GW, tj. ok. 82% mocy zainstalowanej i miał miejsce w lutym 2023 r.
Rosnący przyrost odnawialnych źródeł energii wiąże się z wieloma wyzwaniami dla KSE, chociażby wtedy, gdy występuje bardzo niska generacja OZE lub kiedy sytuacja jest odwrotna – kiedy ta generacja jest bardzo wysoka. – Takie okresy występują naprzemiennie, dlatego dla zapewnienia wymaganych parametrów technicznych pracy KSE, między innymi takich jak moc zwarciowa czy zdolności regulacyjne, niezbędna jest określona liczba pracujących bloków konwencjonalnych – wskazuje dyrektor Purchała. – Przy niskiej generacji OZE bloki konwencjonalne muszą pracować z dużą mocą, zaś bardzo wysoka generacja OZE oznacza konieczność ich pracy na poziomie minimów technicznych – dodaje.
Potrzeba większej elastyczności
Spełnianie ograniczeń systemowych (sieciowych i elektrownianych) stanowi warunek konieczny zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej, a jednocześnie wpływa na możliwości integracji OZE. Absorbcja większej ilości energii OZE w przyszłości wymaga zwiększania elastyczności krajowych elektrowni, jak również elastyczności po stronie odbioru.
Podstawowym narzędziem bilansowania są mechanizmy rynkowe – zakup i sprzedaż energii elektrycznej na rynku hurtowym przez podmioty reprezentujące wytwórców i odbiorców, dlatego też w bilansowaniu Krajowego Systemu Elektroenergetycznego powinien uczestniczyć maksymalny zakres zasobów przyłączonych do KSE i trzeba dążyć do wzmocnienia zachęt do tego, by wszyscy użytkownicy systemu byli zbilansowani, a wytwórcy i odbiorcy odpowiednio planowali pracę swoich zasobów. Dotyczy to również OZE, które aktywnie muszą uczestniczyć w bilansowaniu KSE, m.in. powinny planować swoją pracę, sprzedawać energię na rynku hurtowym oraz oferować usługi regulacyjne. Ważne jest, aby wprowadzana do systemu energia miała odbiorcę, czyli wytwórcy powinni mieć zawarte kontrakty sprzedaży, w przeciwnym przypadku będą narażeni na poniesienie kosztów wprowadzenia do systemu „niechcianej” energii.
– Aby zaabsorbować jak największą liczbę odnawialnych źródeł musimy dostosować mechanizmy rynkowe. Kluczowe jest to, żeby planowanie pracy jednostek OZE i innych zasobów wytwórczych, a w przyszłości magazynów energii przyłączonych do KSE, było w jak największym stopniu w gestii uczestników rynku. Oni najlepiej znają uwarunkowania pracy swoich zasobów i dlatego powinni je uwzględniać w zawieranych transakcjach rynkowych – zaznacza Konrad Purchała. Kolejnym rozwiązaniem może być odwrócony DSR (Demand Side Response), czyli usługa świadczona przez odbiorców, którzy za opłatą, na polecenie operatora, byliby gotowi zwiększyć w danym momencie swoje zużycie.
Pomogą zmiany na rynku bilansującym
W tym roku, z powodu nadmiarowej produkcji i braku odbiorców na tę energię, operator – aby zapewnić zbilansowanie systemu i bezpieczną jego pracę – musiał ingerować i wydawać polecenia zaniżenia generacji OZE już kilkukrotnie. Trzy razy doszło do ograniczenia fotowoltaiki i trzy razy farm wiatrowych.
– Nierynkowa redukcja OZE jest dokonywana dopiero po wyczerpaniu innych narzędzi. W pierwszej kolejności zaniżamy pracę jednostek konwencjonalnych, uruchamiamy wodne elektrownie szczytowo-pompowe, sięgamy po usługę zaniżania pracy elektrociepłowni i innych jednostek niedysponowanych centralnie, a także jeśli to możliwe uzgadniamy eksport awaryjny. Jeśli te działania okazuję się niewystarczające, zmuszeni jesteśmy wydać polecenia zaniżenia generacji OZE – mówi przedstawiciel PSE.
Część rozwiązań usprawniających pracę KSE przy rosnącym udziale OZE przyniosą planowane zmiany na rynku bilansującym. Przepisy są obecnie na etapie ich zatwierdzania przez prezesa Urzędu Regulacji Energetyki. Nowe zasady rynku bilansującego powinny wejść w życie w czerwcu 2024 roku. PSE oczekuje, że poprawione zachęty do bilansowania portfeli sprzedażowo-zakupowych uczestników rynku pozwolą na lepszą wycenę energii na rynku bilansującym, a co za tym idzie w okresach nadpodaży energii będą się częściej pojawiały ceny ujemne. To z kolei może sprawić, że wytwórcy sami będą decydować się na ograniczenie generacji, kiedy cena energii będzie niższa od kosztów jej wytwarzania. Takie sytuacje (off-loading) są normą w wielu europejskich krajach, gdzie udział OZE w bilansie mocy jest wysoki. – należy jednak podkreślić, że ceny ujemne nie wydają się być rozwiązaniem systemowym, lecz raczej symptomem pewnego problemu – okresowej nadpodaży. Są sygnałem dla rynku, by inwestować np. magazynowanie energii, dzięki czemu możliwe będzie przeniesienie podaży na inny okres, kiedy taka energia może być bardziej wartościowa. W końcu inwestorzy budują źródła po to, by zarabiać na energii, a nie dopłacać do jej produkcji – podkreśla dyrektor Purchała.
PSE przypomina, że – patrząc tylko na skalę już wydanych dla instalacji OZE warunków przyłączenia do sieci przesyłowej – w 2030 roku moc źródeł odnawialnych może dojść do nawet 60 GW, a rocznie mogą wytwarzać 100 TWh energii elektrycznej rocznie. Uwzględniając fakt, że maksymalne chwilowe zapotrzebowanie krajowych odbiorców nie przekracza 28 GW, okresy gdy generacja OZE przewyższy zapotrzebowanie odbiorców staną się normą. Jednocześnie, nie możemy zapominać, że okresy bardzo niskiej generacji OZE wcale nie należą do rzadkości, a nic na razie nie wskazuje na to, aby odbiorcy chcieli i potrafili w takiej sytuacji ograniczyć swoje zapotrzebowanie do zera. W rezultacie, nowy system elektroenergetyczny wymaga ścisłej współpracy między źródłami odnawialnymi coraz śmielej wspomaganymi przez magazyny energii oraz źródłami dyspozycyjnymi, stanowiącymi gwarancję bezpieczeństwa i ciągłości dostaw.
Wojciech Jakóbik
