Predikce spotřeby elektřiny Stanislav Trávníček
5. dubna 2016
IEE
Proč predikce spotřeby ►
►
►
►
►
elektřina je nesporně nejkomfortnější a všeužitečná forma energie, která se využívá prakticky všude a která slouží též k zabezpečování základních a nejvýznamnějších fyziologických potřeb člověka velikost její spotřeby proto podléhá obrovskému množství vzájemně provázaných vlivů
z dlouhodobého hlediska je nutné znát budoucí spotřebu pro zajištění dostatečné kapacity ve zdrojích elektřiny z krátkodobého pohledu je nutné udržovat rovnováhu v soustavě mezi výrobou a spotřebou - řízení elektrizační soustavy v reálném čase
modely spotřeby se mohou týkat ročních hodnot nebo hodinových predikcí pro typické dny a období
Page 2
Presentation title
Základní vlivy na spotřebu elektřiny ►
►
Technické vlivy ovlivňující způsob (druh zařízení) přeměny elektřiny na konečné užitečné formy energie (tepelnou, světelnou, mechanickou atd.) a energetickou účinnost této přeměny. Socioekonomické vlivy ovlivňující chování lidí, které určuje četnost, způsob a trvání nasazení uvedených technických prostředků pro zabezpečení základních (např. tělesná teplota) i odvozených (např. komfort) potřeb stálé či proměnlivé velikosti. OKOLÍ a jeho vlivy Ekonomické Sociální a demografické
Politické
VSTUPY
PREDIKČNÍ MODEL SPOTŘEBY ELEKTŘINY
PREDIKCE SPOTŘEBY
Ostatní
Technologické Legislativní a regulatorní
►
Environmentální
vlivy se projevují v čase buď diskrétním způsobem jako jednorázové události nebo spojitým způsobem jako trendy (tj. působící prakticky spojitě v čase).
Page 3
Presentation title
Vlivy na budoucí spotřebu elektřiny Pro jednotlivé technické vlivy je nutné vypracovat
Výchozí situace, Výchozí historicképredikce časové spotřeby řadyelektřiny OTE
►
Kvantitativní predikci – vliv na velikost spotřeby – kolik, kdy
►
Kvalitativní predikci
Ekonomické, demografické aj. vlivy
Aktualizovaná predikce spotřeby elektřiny EY Množství a typy spotřebičů v domácnostech
Účinnost zařízení konečné spotřeby
Nové technologie řízení spotřeby
►
Lokální mikrozdroje ke krytí vlastní spotřeby
Výsledná predikce spotřeby elektřiny, predikční model
Page 4
Presentation title
Elektromobilita
vliv na charakter spotřeby - jak
Hodnocení rizik mající vliv na spotřebu elektřiny Pravděpodobnost vzniku jevu
Dopad jevu na spotřebu
• •
•
• •
Page 5
u významných jevů stanovena na základě dostupných informací nevyjadřuje jeho vztah a dopad na spotřebu vyjadřuje míru důvěry v nastoupení daného jevu (likelihood)
•
Presentation title
určen expertním posouzením vychází z odhadů pravděpodobného scénáře vývoje základních vstupních parametrů (kvantifikace technickych jevů)
Sledovatelnost vývoje rizika na základě současných datových zdrojů • •
hodnocena na základě současné dostupnosti dat u částečné sledovatelnosti je potřeba evidované údaje upravit z hlediska míry podrobnosti a z hlediska frekvence sběru dat
Ekonomické vliv Změna vývoje ekonomiky
Popis rizika •
• •
Page 6
nepředvídaný růst/pokles ekonomiky vyjádřený neočekávaným růstem/poklesem HDP s dopadem do vývoje spotřeby elektřiny nejužívanější faktor respektovaný při predikcích zatížení a tvorbě scénářů v zemích EU zasáhne všechny segmenty zákazníků, byť různou měrou
Presentation title
Změna vývoje ekonomiky
Důvody: • jedná se o pokrizové období s obtížně predikovatelným ekonomickým růstem • jedná se o období s možností nastoupení řady turbulencí jak v ČR, tak v EU a jejím okolí
Page 7
Dopad na: Spotřebu: posilován současným zpomalením snižování elektroenergetické náročnosti tvorby HDP při zpomalení růstu a naopak optimistické scénáře vyššího růstu HDP jsou zpravidla vázány na scénáře vyššího růstu spotřeby a naopak
Presentation title
Důvod: vývoj HDP je velmi pečlivě monitorován řadou institucí v ČR (se čtvrtletní periodicitou)
Odhad velikosti dopadu rizika: změna ekonomického růstu nepůsobí na HDP zcela symetricky a projevuje se s určitou setrvačností Spolu s EEN tvoří přímo predikci TNS
Změna vývoje ekonomiky - HDP a EEN ► ►
HDP jako klíčový ukazatel socioekonomického vývoje dlouhodobá významná vazba TNS (tuzemská netto spotřeba) na vývoj HDP – korelační koeficient 1995-2014 je 0,96
Page 8
Presentation title
Změna vývoje ekonomiky– HDP a EEN HDP ► Ekonomika v ČR se nachází ve fázi zotavení po období recese po roce 2008 a postupně zrychluje růst z 2 % v roce 2014 na 4,3 % v roce 2015: ► dohánění odložené poptávky, prorůstová politika, nízká inflace, rostoucí zaměstnanost, prosperita zemí eurozóny, dočerpávání evropských fondů ► ve střednědobém horizontu ukončení intervencí ČNB, snížení přílivu eurofondů x přetrvávající nízká inflace, nízké ceny ropy, zvyšování výkonu ekonomik eurozóny ► růst HDP podle OECD z 0,9 % v roce 2014 cca 1,8 %-1,9 % v 2016, 2017 ► EY predikce předpokládá zpočátku relativně silný růst HDP cca 1,7 % do roku 2020, následně mírné snižování tempa růstu na 1 % EEN ► stabilní průběh EEN (elektroenergetické náročnosti) ► snižující se EEN s růstem HDP – vyšší investice do úspornějších technologií, přesun energeticky náročnějších technologií do zemí s nižšími náklady energií a práce
TNS=EEN x HDP Page 9
Presentation title
Demografie Změna počtu a struktury obyvatel
Popis rizika • •
Page 10
náhlá změna počtu obyvatel ČR způsobená nepředvídatelnými okolnostmi např. výraznou imigrací popř. hromadnou emigrací, náhlým zvýšením úmrtnosti v důsledku epidemie, populační explozí (velmi nepravděpodobné), apod.
Presentation title
Změna počtu a struktury obyvatel
Důvod: • možnost nárazové imigrace z oblastí ohrožených konflikty (Ukrajina, Blízký Východ), ale i z méně rozvinutých zemí EU.
Dopad na: Celkovou spotřebu lze předpokládat příslušnost imigrantů spíše ke slabším sociálním skupinám s nižšími nároky na spotřebu elektřiny Na tvar diagramu spotřeby: lze předpokládat především v segmentu MOO jako celkové zvýšení
Page 11
Presentation title
Důvod: • demografický vývoj je pečlivě monitorován a je předmětem rozsáhlých analýz a predikcí Odhad velikosti dopadu rizika nepředvídatelné zvýšení středního počtu obyvatel v r. 2025 o 100 000 osob by vedlo na zvýšení spotřeby o 600 GWh podíl segmentu MOO na tomto zvýšení spotřeby by činil 140 GWh
Demografický vývoj ► ►
►
ovlivňuje spotřebu především v kategorii MOO- maloodběr obyvatelstva střední počet obyvatel ČR, průměrná velikost domácnosti, celkový počet domácností velikost domácností určena aproximací z posledních sčítání lidu (2001, 2011), vývoj počtu obyvatelstva – vysoký scénář ČSÚ
Page 12
Presentation title
Demografický vývoj a vliv energetické efektivnosti ve spotřebičích ►
► ►
vybavenost domácností elektrickými spotřebiči bude v souvislosti se zvyšováním životní úrovně dále růst budou se zvyšovat jak počty spotřebičů, tak jejich kvalitativní parametry. pro určení vývoje vybavenosti a vývoje spotřeby domácností byl určen cílový stav vybavenosti a měrné spotřeby domácnosti v roce 2025, který bude ovlivněn zejména následujícími vlivy: ►
►
►
►
Page 13
vzhledem ke snižujícímu se počtu členů domácností vzrůstá celkový počet domácností vybavenost domácností některými spotřebiči roste u spotřebičů bude docházet k mírnému nebo také razantnímu zvyšování energetické účinnosti střední počet obyvatel ČR, průměrná velikost domácnosti, celkový počet domácností
Presentation title
Výsledný vliv vybavenosti domácností na spotřebu maloodběru obyvatelstva
Technologické vlivy Mikrokogenerace Popis rizika
• • •
•
Page 14
zdroje tepelné a elektrické energie o elektrickém instalovaném výkonu do 30 kW až 50 kW, u spotřebičů pro domácí využití do 5 kWe výroba elektřiny v mikrokogeneraci je ovlivněna výrobou tepla. čtyři základní technologie: Technologie spalovacích článků Stirlingův motor Spalovací motory Mikro turbíny
Presentation title
Mikrokogenerace
Zvýšení zájmu o instalace kogenerací pro komerční i nekomerční využití v souvislosti: • snižováním cen komerčně dostupných produktů • podporou výroby elektřiny v KVET • úsporou plateb za odebranou elektřinu ze soustavy • zvýšením ceny silové elektřiny ve střednědobém horizontu
Page 15
Dopad na objem elektřiny dodané i odebrané do a z elektrizační soustavy: • změna zatížení elektrizační soustavy bude závislá na sezónních vlivech • ovlivnění zatížení z hlediska hodinových změn typickým průběhem pro vytápění
Průběh lze predikovat v závislosti na ročním období a počasí; nutná dostatečná evidence zdrojů (přes evidenci licencí na výrobu a vykazování podpory u OTE, a. s.).
Odhad velikosti dopadu rizika: Mikrokogenerace nainstalovaná ve 3 % odběrných míst domácností a 5 % odběrných míst maloodběratelů podnikatelů (2025) = 550 GWh/rok
Presentation title
Page 16
Kogenerace Mikrokogenerace - 30 kWe až 50 kWe, u spotřebičů pro domácí využití do 5-7 kWe
Typický průběh výroby elektřiny z mikrokogenerační jednotky v pracovní den pro domácnost
pouze část vyrobené elektřiny slouží pro vlastní spotřebu, část elektřiny je dodána do soustavy.
1,0 0,8 0,6
poměr elektřiny dodané do soustavy pohybuje kolem 30 % - 60 % k vyrobené elektřině.
0,4 0,2 0,0
při dimenzování velikosti mikrokogenerace je rozhodující spotřeba tepla v daném objektu.
Typický průběh výroby elektřiny z mikrokogenerační jednotky v pracovní den pro malé firmy 1,0
0,8 0,6
Malá kogenerace – zdroje do 1MWe
0,4 0,2 0,0
zásobování teplem prostřednictvím lokálních uzavřených teplárenských okruhů pro vytápění a technolog. účely nebo prostřednictvím CZT přebytky vyrobené elektřiny jsou dodávány do elektrizační soustavy
Teoretický průběh spotřeby tepla pro pokrytí z KVET
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
Page 17
Typický roční průběh výroby elektřiny z mikrokogenerační jednotky
Technologické vlivy OZE mikrozdroje (FVE, vítr)
Popis rizika
Page 18
rozvoj výroben na bázi obnovitelných zdrojů připojených do hladiny nízkého napětí instalovaných v odběrných místech zákazníků malé fotovoltaické elektrárny FVE, malé větrné elektrárny VTE a jejich kombinace akumulace elektřiny v pozdějším časovém horizontu bez akumulace elektřiny bude zejména v letních obdobích okamžitý výkon vyšší než spotřeba v odběrném místě
Presentation title
Mikrozdroje (FVE, vítr)
Předpoklady výskytu jevu: • snižování cen fotovoltaických systémů a částečné zvýšení účinnosti • zjednodušení procedur připojení a provozu systémů • zvyšování cen dodávky elektřiny ve střednědobém horizontu • zapojení akumulace v horizontu roku 2025 • vyšší využití mikro větrných systémů Page 19
Dopad na objem elektřiny dodané i odebrané do a z elektrizační soustavy: • změna zatížení elektrizační soustavy bude závislá na sezónních vlivech • výroba bude ovlivňovat konečnou spotřebu
Presentation title
Průběh lze predikovat v závislosti na ročním období a počasí; nutná dostatečná evidence zdrojů (přes evidenci licencí na výrobu a vykazování podpory u OTE, a. s.).
Mikrozdroje FVE ►
Odhad velikosti dopadu rizika: nárůstu instalovaného výkonu mikro FVE ročně cca 10 MW/rok Na konci horizontu 10 let představuje výroba ze 100 MW cca 100 GWh v odběrných místech, zbytek dodán do soustavy Malé větrné elektrárny - vyrobená energie pouze 6 GWh
Vítr
Page 20
Presentation title
Page 21
Page 22
Technologické vlivy Elektromobilita
Popis rizika
nepredikovaný prudší rozvoj osobní elektrodopravy v podobě elektromobility hlavní změny způsobu přepravy vedoucí ke zvýšení celkové spotřeby elektřiny
Page 23
Presentation title
Elektromobilita ►
2015 osobní auta 7 mil. ► elektromobily - 790 osobních aut, 1495 elektrické motocykly Národní plán čisté mobility - 95 tisíc v roce 2025, 255 tisíc v roce 2030 Evropská asociace výrobců automobilů – 2 % v roce 2025, 8% v roce 2030 z nových registrací Průměrná denní vzdálenost 30 km (cca 11 000 km za rok) Průměrná spotřeba 19 kWh/100 km ►
► ►
► ►
Počet elektromobilů a spotřeba
Page 24
Presentation title
Vliv vývoje elektromobility na TNS
Elektromobilita
Důvody: • zvýšením cen a snížením dostupnosti standardních pohonných hmot a CNG • spuštěním masivní podpory elektromobility Brzdy rozvoje elektromobility: • vysoké ceny elektromobilů/hybridů • horší parametry elektromobilů • protitlak výrobců klasických vozidel Page 25
Dopad na: • Celkovou spotřebu • Na tvar diagramu spotřeby: zvýšení spotřeby elektřiny zejména v nočních hodinách a v období večerní špičky v případě prosazení tzv. chytrého nabíjení s přesunem zatížení (chytré sítě, inovované HDO) lze předpokládat menší vliv na tvar diagramu spotřeby
Presentation title
Důvody: • počty registrovaných vozidel v ČR jsou součástí standardních statistik • jsou podrobně kategorizované dle typů a vlastností vozidel
Odhad velikosti dopadu rizika: ► prudší rozvoj elektromobility → zvýšení celkové spotřeby o cca 1 TWh do 2030
Elektromobilita – vliv na denní diagram zatížení
Page 26
Presentation title
Technologické vlivy Elektromotory
Popis rizika nepredikovaná akcelerace procesu zvyšování účinnosti elektromotorů a celých elektromotorových systémů • rychlejší zvyšování elektroenergetické efektivnosti a snižování spotřeby především v segmentu VO a MOP • vznik jevu je iniciován „zdola“ zákazníky sledujícími racionálně cíle ekonomické efektivnosti •
Page 27
Presentation title
Predikce vývoje tržního podílu tříd energetické efektivnosti motorů v EU [dle ADEME: Energy Efficiency Trends and Policies in the Industrial Sector in the EU-27, Paris 2009]
Elektromotory Průřezové technologie v průmyslu ► ► ► ► ► ►
►
►
►
čerpadla ventilace chladící zařízení dodávka stlačeného vzduchu osvětlení procesní technologie
elektropohony představují podíl 65 % spotřeby v průmyslu cyklus obměny 15 let – umožňuje predikovat postupnou obměnu odstraňování zrát v motorovém systému (měniče, regulace, převody, rozvody) může zvýšit celkovou účinnost systému z 42 % na 63 %
Page 28
Presentation title
Vliv na spotřebu VO při zvýšení účinnosti systému na 50% do roku 2025
Elektromotory
•
•
v úzké korelaci na „neplánované“ zrychlení hospodářského růstu urychlení účinnosti nařízení EU o ekodesignu může také hrát svoji roli
Page 29
Dopad na: celkovou spotřebu: projeví se snížením spotřeby hlavně v segmentech VO a MOP s relativně vysokým podílem elektromotorových spotřebičů a systémů podíl starých elektromotorů ve výrobním parku je v ČR odhadován jako vysoký Na tvar diagramu spotřeby: razantní snížením spotřeby v segmentu VO a MOP
Presentation title
Důvod: • samostatná spotřeba elektromotorů a elektromotorových systémů v sektoru VO a MOP není předmětem pravidelného statistického sledování
Technologické vlivy Změna ceny energií
Popis rizika •
• •
významná změna cen energií vedoucí ke změnám ve spotřebě elektřiny změna preference technologií elektrická energie je často považována za nejkomfortnější způsob vytápění Porovnání ceny tepla 1 GJ 700 600
Cena v Kč
500 400 300 200 100 0
Plynový kotel
Page 30
Presentation title
Elektřina Elektřina Hnědé uhlí akumulace přímotop D45d D35d
Černé uhlí
Změna ceny energií
Zvýšení zájmu o vytápění elektrickou energií zejména v souvislosti s: • omezením dodávek plynu do ČR z politických důvodů • dlouhodobou stagnací/poklesem cen elektrické energie • zvyšováním cen ostatních paliv • snížením dostupnosti jiných paliv z důvodů omezených zásob • regulatorními zásahy • zvyšováním komfortu vytápění Page 31
Dopad na objem elektřiny odebrané z elektrizační soustavy: • změna zatížení elektrizační soustavy • ovlivnění zatížení z hlediska hodinových změn typickým průběhem pro vytápění Odhad velikosti dopadu rizika: Podle údajů energostatu k roku 2011 využívalo topení elektřinou 7,7 % domácností (300 000 domácností) Pokud by se jedno procento ostatních domácností při roční spotřebě tepla 13 GJ rozhodlo přejít na vytápění elektřinou zvýšila by se roční spotřeba o cca 150 GWh.
Presentation title
Ceny hlavních energetických komodit jsou volně dostupné na stránkách burz a prodejců energetických surovin.
Kategorie: Predikční model Vstupní data Popis rizika
Vstupní faktory predikčního modelu o spotřebě jsou zatíženy chybami měření a dopočtů, jsou neúplné, agregované, zkreslené, zatížené chybami
Page 32
Presentation title
Vstupy predikčního modelu
Pravděpo dobnost vzniku jevu
Dopad jevu na spotřebu •
dochází ke kumulaci jevů
Sledovatelnost vývoje rizika na základě současných datových zdrojů •
vstupní údaje slouží primárně k jiným účelům než k predikci spotřeby
Page 33
sledovatelnost rizika je možná pouze v případě koordinace jednotlivých subjektů
Odhad velikosti dopadu rizika: ► například rozdíly v odhadech velikosti lokální spotřeby mohou být vyšší než 0,5 TWh.
Presentation title
Kategorie: Technologické vlivy Rychlý rozvoj SMART GRIDs
Page 34
Presentation title
Line divider 2
Page 35
SMART GRIDS
Pravděpodobnost vzniku jevu
Dopad jevu na spotřebu
•
•
• •
•
formou politických rozhodnutí podporou integrace ekologických zdrojů a snížením ztrát v sítích snahou minimalizovat poplatky plynoucí z připojení a dodávky z elektrizační soustavy na straně zákazníků včetně vlivu přirozeného technologického vývoje v oblasti řídících prvků a jejich dostupností technologickým vývojem
Page 36
•
Presentation title
samotné SG technologie nejsou nositeli podstatného snížení nebo zvýšení velikosti celkové konečné spotřeby jejich prostřednictvím bude dosažena podstatná změna charakteru sledovaného zatížení vzhledem k odběru z elektrizační soustavy
Sledovatelnost vývoje rizika na základě současných datových zdrojů •
nasazení technologií může být skokové v řádu několika let po uskutečnění zásadních politických či regulatorních rozhodnutí
Příklad ovlivnění spotřebního digramu SMART technologiemi Možné ovlivnění zatížení soustavy vlivem smart prvků sítě – průběh zatížení v pracovní den
Page 37
Presentation title
Příklady výstupů predikce
Page 38
Presentation title
Příklady výstupů predikce Projekce vlivů na TNS
Page 39
Presentation title
Příklady výstupů predikce
Page 40
Presentation title
Útlum fosilních zdrojů
Page 41
Presentation title
Útlum fosilních jaderných zdrojů
Page 42
Presentation title
EY | Assurance | Tax | Transactions | Advisory
Informace o EY EY je předním celosvětovým poskytovatelem odborných poradenských služeb v oblasti auditu, daní, transakčního a podnikového poradenství. Znalost problematiky a kvalita služeb, které poskytujeme, přispívají k posilování důvěry v kapitálové trhy i v ekonomiky celého světa. Výjimečný lidský a odborný potenciál nám umožňuje hrát významnou roli při vytváření lepšího prostředí pro naše zaměstnance, klienty i pro širší společnost. Název EY zahrnuje celosvětovou organizaci a může zahrnovat jednu či více členských firem Ernst & Young Global Limited, z nichž každá je samostatnou právnickou osobou. Ernst & Young Global Limited, britská společnost s ručením omezeným garancí, služby klientům neposkytuje. Pro podrobnější informace o naší organizaci navštivte prosím naše webové stránky ey.com.
© 2015 Ernst & Young, s.r.o. | Ernst & Young Audit, s.r.o. | E & Y Valuations s.r.o. Všechna práva vyhrazena.
Tento materiál má pouze všeobecný informační charakter, na který není možné spoléhat se jako na poskytnutí účetního, daňového ani jiného odborného poradenství. V případě potřeby se prosím obraťte na svého konkrétního poradce.
ey.com
