Elastyczność zasobów energetycznych jako produkt – innowacja dzięki Centralnemu Systemowi Informacji Rynku Energii (CSIRE)

W ostatnich latach liczba gospodarstw domowych, instytucji i przedsiębiorstw posiadających instalacje fotowoltaiczne (PV) wzrosła z 51 tys. w 2018 roku do 602 tys. pod koniec czerwca 2021 roku. Razem z profesjonalnymi farmami słonecznymi w tym sektorze jest zainstalowane ponad 5,5 GW mocy. Już teraz w słoneczny, letni dzień zasób ten pokrywa kilkanaście procent zapotrzebowania na moc w kraju.

Łączna moc energetyki solarnej i wiatrowej to ponad 12 GW. Na przestrzeni dekady moce te zostaną prawdopodobnie podwojone, chociażby ze względu na budowę potężnych farm wiatrowych na Morzu Bałtyckim.

Upowszechnienie pojazdów elektrycznych (EV), jak też elektryfikacja ciepłownictwa i ogrzewnictwa spowodują zwiększenie zapotrzebowania na moc i na energię elektryczną, a także zmianę profilu poboru energii z Krajowego Systemu Energetycznego (KSE). Z jednej strony technologie te mogą pomóc w stabilizacji pracy systemu energetycznego, z drugiej zaś staną się źródłem nowych zaburzeń. Na przykład przejście miast z tradycyjnych autobusów na elektryczne spowoduje dodatkową koncentrację odbiorów energii w okresie szczytu obciążenia KSE, a także w okresie wykorzystania pełnej przepustowości sieci dystrybucyjnych w centrach miast.

Liczna zbiorowość niewielkich, zmiennych, nieprzewidywalnych źródeł OZE sumujących się w duże moce, często skupione w częściach kraju o niewielkich odbiorach energii, wprowadza szereg zaburzeń do pracy systemu elektroenergetycznego. Operator Systemu Przesyłowego (OSP) musi dociążać i odciążać nieelastyczne, duże bloki systemowe w rytm trudnej do przewidzenia pracy źródeł OZE. Sekcje sieci niskiego napięcia, w których jest duże nasycenie mocami PV, są okresowo przeciążone, a Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych (OSD) nie są w stanie dotrzymać parametrów technicznych. Zmienia się relatywna dostępność i koszt energii na rynku hurtowym w poszczególnych godzinach doby, np. relatywne ceny energii na rynku hurtowym spadają w godzinach silnego promieniowania słonecznego. Na skutek tego wzrastają koszty bilansowania handlowego energii z farm fotowoltaicznych, utrudniając pracę Podmiotom Odpowiedzialnym za Bilansowanie (POB).

Przy braku odpowiednich zainstalowanych mocy w rozproszonych magazynach energii, uruchomienie potencjału elastyczności zasobów energetycznych w KSE jest najlepszą odpowiedzią na te zjawiska. Jak zdefiniować tę właściwość? Jest to zdolność systemu energetycznego do dostosowywania poboru mocy przez odbiorców lub mocy wprowadzanej przez wytwórców w odpowiedzi na przewidywaną i nieprzewidywaną zmienność w warunkach pracy KSE. Na przykład przejście frontu atmosferycznego przez Polskę jest źródłem zmienności warunków pracy KSE. Ze względu na bardzo silne wiatry i gwałtowny wzrost mocy wprowadzanej do KSE przez farmy wiatrowe, OSP odciąża centralnie dysponowane bloki na paliwa kopalne.

Sposobem na zwiększenie elastyczności zasobów energetycznych po stronie popytowej jest usługa redukcji mocy na wezwanie (z ang. DSR – Demand Side Response). Usługa ta jest kontraktowana w ramach rynku energii i jest dostarczana przez agregatorów, którzy mają zawarte kontrakty z dużymi odbiorcami komercyjnymi, np. hutami albo centrami handlowymi. Na bieżący rok, w ramach rynku energii, OSP zakontraktował 612 MW mocy, co stanowi 2,7% całkowitego wolumenu. W przyszłości będzie prawdopodobnie możliwe zwiększenie wolumenu DSR w tym segmencie, ale z punktu widzenia transformowanego KSE konieczne jest wykorzystanie elastyczności wszystkich zasobów energetycznych. Trzeba sięgnąć do odbiorców przyłączonych na niskim napięciu, w szczególności gospodarstwa domowe, które odpowiadają za ok. 17,5% zużycia energii w Polsce.

Dotarcie do tego systemu wymaga innego podejścia i innych narzędzi. O ile w przypadku dużych odbiorców komercyjnych obniżenie poboru mocy na żądanie OSP wymaga ich aktywnego uczestnictwa w świadczeniu usługi, to w przypadku gospodarstw domowych redukcja mocy powinna odbywać się bez ich zaangażowania. Wynika to z rachunku ekonomicznego – gospodarstwa domowe uzyskają stosunkowo skromne wynagrodzenie za świadczenie usługi elastyczności. Będą one w proporcji do średniego zużycia energii (ok. 2,4 MWh na rok) i średnich kosztów energii (ok. 1500 zł na rok).

Nikt nie będzie śledził ofert na dostawy energii w czasie rzeczywistym po to, żeby włączyć ładowarkę samochodu elektrycznego o tej godzinie, kiedy energia jest najtańsza. Ładowanie samochodu gdy ceny energii elektrycznej są najniższe (czyli przeważnie między 1.00 a 6.00 w nocy lub w tych godzinach, w których występuje nadpodaż energii z OZE), ma sens pod warunkiem, że ładowarka włącza się automatycznie w odpowiedzi na sygnał uzyskany z aplikacji.

Jeśli chcemy uruchomić elastyczność zasobów energetycznych w segmencie gospodarstw domowych, to konsumenci muszą sprzedawać elastyczność w formie produktu, a nie usługi. Myślenie w kategoriach produktu jest kluczem do sukcesu. Jednak wprowadzenie takiego produktu do obrotu rynkowego będzie możliwe pod warunkiem powszechnej dostępności do danych pomiarowych i rozliczeniowych.

Mając dostęp do tych danych, agregatorzy (czyli podmioty gospodarcze, które „skupują” niewielkie ilości redukcji zużycia energii od konsumentów i „odsprzedają” duże wolumeny redukcyjne OSP) będą w stanie opracować i wprowadzić na rynek produkty na zakup/sprzedaż elastyczności. Z kolei gospodarstwa domowe będą wiedziały, co mają do zaoferowania i jakie osiągną korzyści.

Potrzebna jest centralna platforma wymiany danych, która będzie dostępna dla wszystkich odbiorców i dostawców energii i powiązanych produktów energetycznych w Polsce.

Nowelizacja Prawa Energetycznego z 20 maja 2021 roku tworzy podstawy prawne do wdrożenia tego systemu przez OIRE (Operator Informacji Rynku Energii). Ma on nową rolę na rynku energii elektrycznej, którą pełni z mocy ustawy OSP. Centralny System Informacji Rynku Energii (CSIRE) jest warstwą infrastruktury teleinformatycznej, która umożliwi gromadzenie, przetwarzanie i udostępnianie bardzo dokładnych danych o energii dostarczanej do (i odbieranej z) KSE. Dzięki temu nastąpi poprawa konkurencyjności na rynku energii, poprawi się przejrzystość działania podmiotów rynkowych, będzie możliwe opracowywanie i wprowadzanie na rynek innowacyjnych produktów, czy rozwijanie nowych modeli biznesowych.

CSIRE umożliwi uruchomienie dodatkowej elastyczności KSE poprzez:

• Opisanie i skwantyfikowanie potencjału elastyczności, wiadomo będzie np. jaki wolumen usług można uzyskać w segmencie gospodarstw domowych. OSP, OSD, czy POB będą miały pełną wiedzę o dostępnych zasobach (ilości, szybkości uruchomienia, rozłożeniu zasobów w KSE);
• Ułatwienie wymiany informacji odnoszących się do dostępnych zasobów energetycznych i ich wykorzystania; wykonywanie prognoz zużycia i produkcji energii; uzyskanie wiedzy o jeszcze dostępnym i już uruchomionym potencjale elastyczności;
• Stworzenie warunków do wprowadzenia taryf, które zachęcą odbiorców do elastycznego użytkowania energii. Będzie to możliwe dzięki dowartościowaniu i skomercjalizowaniu elastyczności jako produktu.

Centralna platforma wymiany danych jest najlepszym sposobem na dotarcie agregatorów do konsumentów, a także na współpracę pomiędzy wszystkimi uczestnikami rynku. Rozwiązanie to ułatwia i standaryzuje wymianę informacji. Wraz z wykorzystaniem współczesnych technologii tele-informatycznych otwiera możliwość transformacji systemu elektroenergetycznego i rynku energii w kierunku inteligentnych sieci i nowych usług.

Źródła:

CIRE (2021), Fotowoltaika potrzebuje gazu, https://www.cire.pl/artykuly/serwis-informacyjny-cire-24/fotowoltaika-potrzebuje-gazu- dostęp 12 września 2021

Forum Energii (2019), Rynek mocy do przeglądu. Analiza wyników trzech aukcji, https://www.forum-energii.eu/public/upload/articles/files/11_net.pdf dostęp 12 września 2021

URE (2020), Rekordowy rok dla fotowoltaiki, https://www.ure.gov.pl/pl/urzad/informacje-ogolne/aktualnosci/8771,Rekordowy-rok-dla-fotowoltaiki.html dostęp 14 września 2021