Seminář Moderní nástroje pro finanční analýzu a modelování Humusoft - ČNB, Praha 23.5.2007
Model trhu s podpůrnými službami v prostředí Matlab/Simulink Petr Horáček, Petr Havel, ČVUT FEL Praha Josef Fantík, ČEPS, a.s.
1
Úvod ¾ ČEPS, a.s. – provozovatel přenosové soustavy ¾ Zákonné povinnosti ¾ UCTE a Kodex ¾ Udržování výkonové rovnováhy v reálném čase
¾ Rizika spojená se zajišťováním SyS ¾ Úloha nákupu PpS ¾ definice ¾ kvantifikace ¾ použití
2
Licence ČEPS, a.s. ¾ ČEPS, a.s., působí na území České republiky jako provozovatel přenosové soustavy na základě výhradní licence na přenos, udělené Energetickým regulačním úřadem podle Energetického zákona č. 458/2000 Sb. ¾ ČEPS, a.s., je držitelkou monopolní licence na poskytování přenosových a systémových služeb, udělené Energetickým regulačním úřadem v květnu 2001 ¾ Licence je platná do roku 2026 3
ČEPS, a.s.
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
5,5 tis. km vedení VVN 30 stanic VVN 65 transformátorů 17 000 MVA transformační výkon 63 TWh přenesené energie ročně 1,4 TWh regulační energie 11 397 MW maximum zatížení dne 25.01.2006 v 15:00
4
Zákonné povinnosti ¾ ČEPS, a.s., v souladu s Energetickým zákonem č. 458/2000 Sb. plní tyto základní povinnosti: ¾ zajišťuje spolehlivé provozování a rozvoj přenosové soustavy ¾ poskytuje přenos elektřiny na základě uzavřených smluv ¾ řídí toky elektřiny v přenosové soustavě při respektování přenosů elektřiny mezi propojenými soustavami ostatních států a ve spolupráci s provozovateli distribučních soustav v elektrizační soustavě, ¾ odpovídá za zajištění systémových služeb pro elektrizační soustavu na úrovni přenosové soustavy.
5
Systémové služby ¾ Zákon
¾ činnosti provozovatele přenosové soustavy a provozovatelů distribučních soustav pro zajištění spolehlivého provozu elektrizační soustavy České republiky s ohledem na provoz v rámci propojených elektrizačních soustav, …
¾ Kodex PS ¾ Udržování kvality elektřiny (frekvence, napětí, sinusovka, stabilita) ¾ Udržování výkonové rovnováhy v reálném čase ¾ Obnovení provozu ( Plán obnovy, schopnost ostrovního provozu, schopnost startu ze tmy, atd.) ¾ Dispečerské řízení
6
Mezinárodní propojení a UCTE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Synchronní propojení 24 zemí 450 mil. lidí Roční spotřeba 2 300 TWh 200 000 km vedení
7
8
Udržování výkonové rovnováhy v reálném čase Propojený systém UCTE
Regulační energie ze zahraničí
Saldo (Import - Export)
+/- ΔS
ES ČR
+/- ΔG
+/- ΔL Spotřeba
Regulační energie domácí
Výroba ☺ 9
Obecné riziko zajišťování SyS ¾ Pokud v každém časovém okamžiku nemá dispečer k dispozici dostatek PpS k vyrovnání systémové výkonové odchylky dochází k neplánovaným přetokům energie do/ze zahraničí. ¾ Rozhodnutí z variant: ¾ Porušení mezinárodních pravidel ¾ Regulační stupeň, omezení spotřeby nebo výroby v ČR
¾ Řízení rizik v oblasti SyS/PpS ¾ Náklady na PpS (dodržení rozpočtu stanovaného ERÚ) ¾ Riziko nedostatku PpS
10
Koncept SyS/PpS Regulované prostředí
Trh
Systémové služby
Podpůrné služby
Udržování výkonové rovnováhy v reálném čase Udržování kvality elektřiny (frekvence, napětí, sinusovka, stabilita) Obnovení provozu (Plán obnovy, schopnost ostrovního provozu, schopnost startu ze tmy, atd.) Dispečerské řízení
• • • • • • • •
ČEPS
Kč
Zákazníci
PR SR TR QS Jiné rezervy Řízení U/Q Black start Ostrovní provoz
Kč
Dodavatelé
Udržování výkonové rovnováhy v reálném čase
11
ELEKTŘINA
SE SyS
VO LI
TR
H
H LE O SP ST
12
Odchylka salda výkonu v soustavě a její vyrovnávání MW
Zahraniční prostředky PpS: • Havarijní výpomoc • Dovoz regulační energie
import SE plánovaný
import regulačního výkonu
rezervovaný výkon dané služby
HV EregZ
čas
aktivace regulačního výkonu
+ + _
export regulačního výkonu export SE plánovaný
− −
plánované (okamžité) saldo přeshraničních výměn
[MW] +
dPC + -
do výše rezervace
limity regulačního výkonu Standardní prostředky PpS: • PR princip solidarity • SR • TR • QS • DZ
regulace výroby
(aktivace PpS)
neplánovaný import
regulačnívýkon výkon regulační tuzemský tuzemský
+
výrobasilové silové výroba elektřinyČR ČR elektřiny + + autoregulace autoregulace
+
regulace na straně spotřeby
ÚD ČEPS
(aktivace PpS)
Standardní prostředky PpS: • ZZ
saldo ČR = zatížení ČR – výroba ČR
[MW]
−
neplánovaný export
[MW]
výroba brutto
+ regulace, regulace, odpínáníspotřeby spotřeby odpínání
zatíženíČR ČRnetto netto zatížení
− + zatížení
vlastníspotřeba spotřeba vlastní
+
ztrátyvvsítích sítích ztráty
+
čerpáníPVE PVE čerpání
+
brutto [MW]
14
Užití modelu SESyS ¾ Modelování pravděpodobného chování elektrizační soustavy bez regulačních zásahů provozovatele PS ¾ Odhad výše a cen rezervních výkonů nabízených poskytovali ¾ Odhad výše nákladů na rezervaci podpůrných služeb při různých požadavcích na spolehlivost elektrizační soustavy ¾ Odhad délky trvání a velikosti odchylky salda výkonu v soustavě při různých scénářích ¾ chování výrobců ¾ rezervace výkonů provozovatelem přenosové soustavy ¾ využití rezervních výkonů provozovatelem přenosové soustavy
¾ ...
Ukázky analýz :
Závislost ceny nákupu PpS na požadované spolehlivosti 9
x 10
cena nákupuCena PpS [miliardy Kč]
9.5 9 8.5 8 7.5 7 6.5 2
vysoká
3,2 4
2 6
6
rdP [%]
8
8
10 10
12
rdE [%]
Pozadovana dE20
nízká požadovaná úroveň spolehlivosti
Pozadovaná dP100
4,6 4
vysoká
Náklady na rezervaci PpS Náklady [mld. Kč]
při různých strategiích zajištění spolehlivého provozu ES
0 Scénář zajištěné výše rezervních výkonů
1
2
3
4
5
6
souhrnné potřeby rezerv zvýšeny na úroveň 2200MW souhrnné potřeby rezerv zvýšeny na úroveň 1700MW ref nákup bez DZ, TR a SR(do úrovně zajištění N-1) ref nákup bez DZ a TR ref nákup bez DZ referenční nákup: podmínky roku 2007 s autoregulací výrobců
45.6000
- výrobci nepokrývají vlastní odchylku
6.9534
1.4 45.6000
3.3237
16.3936
1.7183
1.2 6.9534
0.9273 3.3237
0.5062
1 1.7183
0.2714
0.9273
0.1384
0.8 0.5062
0.0645
0.2714
0.0259
0.1384 0.6
0.0081
0.0645
0.0016
0.4 0.0259
0.0001
0.0081
0
0.2 0.0016
doba trvání odchylky [hod]
relativní četnost odchylek salda výkon o dané velikosti a délce trvání [%]
16.3936
Nevyvážené stavy soustavy
0.0001
1
0
12 23 34 45 5 6 86 7 10 816 924 10 1136 1248 1378 >78 14
0
přebytek výkonu v ES
velikost odchylky (hodinový průměr) [MW] 40 50
a dále po -100
30 -200 -50 -100 -20 0 20 100 50 200
20
a dále po +100
nedostatek výkonu v ES 10 0
45.6000
6.9534
1.4 45.6000
3.3237
16.3936
1.7183
1.2 6.9534
0.9273 3.3237
0.5062
1 1.7183
0.2714
0.9273
0.1384
0.8 0.5062
0.0645
0.2714
0.0259
0.1384 0.6
0.0081
0.0645
0.0016
0.4 0.0259
0.0001
0.0081
0
0.2 0.0016
doba trvání odchylky [hod]
relativní četnost odchylek salda výkon o dané velikosti a délce trvání [%]
16.3936
- Výrobci nepokrývají vlastní odchylku - Provozovatel PS nevyužívá dvě kategorie PpS (cílem je zjistit, jak je spolehlivost ovlivněna úsporami)
0.0001
1
0
12 23 34 45 5 6 86 7 10 816 924 10 1136 1248 1378 >78 14
0
přebytek výkonu v ES
velikost odchylky (hodinový průměr) [MW] 40 50
a dále po -100
30 -200 -50 -100 -20 0 20 100 50 200
20
a dále po +100
nedostatek výkonu v ES 10 0
Simulace ročního provozu soustavy (vybraná realizace) Simulace odchylky salda vykonu a najizdeni regulacnich vykonu pro rok 2007 Podminky: SC1 (RPP 2007 bez dlouhodobych kontraktu), autoregulace-OFF, HV-OFF, Ereg-OFF dPo dPc SR TR QS DZ
2500
bez dovozu ze zahraničí bez zásahů provozovatele 2000
se stabilizačními zásahy provozovatele
Vykon [MW]
1500
1000
500
0
-500
0
1000
2000
3000
4000
5000 cas [hodiny]
6000
7000
8000
Simulace ročního provozu soustavy (vybraná realizace) Simulace odchylky salda vykonu a najizdeni regulacnich vykonu pro rok 2007 Podminky: SC1 (RPP 2007 bez dlouhodobych kontraktu), autoregulace-OFF, HV-OFF, Ereg(RZN30+)-ON dPo dPc SR TR QS DZ RZN>30
2500
včetně dovozu ze zahraničí bez zásahů provozovatele 2000
se stabilizačními zásahy provozovatele
vykon [MW]
1500
1000
500
0
-500
0
1000
2000
3000
4000
5000 cas [hod]
6000
7000
8000