Flexibilita a trh

Prečo je flexibilita dôležitá

Elektrizačná sústava bola desaťročia budovaná ako systém, v ktorom výroba elektriny nepretržite nasleduje spotrebu. Rastúci podiel obnoviteľných zdrojov energie, decentralizácia výroby a elektrifikácia dopravy však tento princíp postupne menia.

Výroba elektriny z fotovoltických a veterných elektrární je závislá od počasia a nie vždy zodpovedá okamžitej spotrebe. Zároveň rastie počet aktívnych odberateľov, ktorí elektrinu nielen spotrebúvajú, ale ju aj vyrábajú, ukladajú alebo poskytujú služby sústave.

Schopnosť pružne reagovať na tieto zmeny označujeme ako flexibilitu. Práve flexibilita sa stáva jedným z kľúčových predpokladov ďalšieho rozvoja modernej energetiky.

Miesto flexibility v energetickom systéme

Flexibilita dnes prepája technológie, energetické trhy a samotnú prevádzku elektrizačnej sústavy.

Na technologickej úrovni sa opiera o fotovoltické elektrárne, batériové úložiská, elektromobily, tepelné čerpadlá alebo priemyselné procesy, ktoré dokážu meniť svoju spotrebu alebo výrobu.

Na úrovni trhu umožňuje vznik nových obchodných modelov, agregáciu flexibility a poskytovanie podporných služieb.

Z pohľadu prevádzkovateľov sústav predstavuje nástroj na udržiavanie stability elektrizačnej sústavy a efektívnejšiu integráciu obnoviteľných zdrojov energie.

Ako spolu súvisia základné pojmy

Rozptýlené zdroje energie, ako sú fotovoltické elektrárne, batériové úložiská alebo elektromobily, vytvárajú základ flexibility.

Ak sa flexibilita viacerých zariadení spojí, vzniká agregácia flexibility. Túto agregovanú flexibilitu spravuje agregátor flexibility prostredníctvom digitálnej platformy.

Ak agregátor riadi veľké množstvo rozptýlených zdrojov ako jeden koordinovaný celok, hovoríme o virtuálnej elektrárni.

Takto vytvorená flexibilita môže následne vstupovať na trh s elektrinou alebo poskytovať podporné služby prevádzkovateľom sústav.

Základné pojmy

Flexibilita v energetike

Čo je to?

Flexibilita predstavuje schopnosť zariadenia, odberateľa alebo skupiny zdrojov meniť výrobu, spotrebu alebo akumuláciu elektriny podľa potrieb trhu alebo elektrizačnej sústavy.

Samotná schopnosť zmeniť výkon však ešte neurčuje skutočnú hodnotu flexibility. Rozhoduje aj rýchlosť reakcie, trvanie zásahu, smer regulácie, prevádzková dostupnosť a miesto, na ktorom sa flexibilný zdroj nachádza.Prečo je dôležitá?

Elektrizačná sústava musí nepretržite udržiavať rovnováhu medzi výrobou a spotrebou elektriny. Flexibilita pomáha vyrovnávať krátkodobé odchýlky, reagovať na zmeny výroby z obnoviteľných zdrojov, riešiť lokálne obmedzenia siete a efektívnejšie využívať existujúcu infraštruktúru.

Kde sa využíva?

Riadenie spotreby, podporné služby, vyrovnávanie odchýlok, obchodovanie s elektrinou, prevádzka batériových úložísk a virtuálnych elektrární.

Súvisiace pojmy

Systémové rozmery flexibility · BESS · Regulačné rezervy · Agregácia flexibility · Podporné služby

Systémové rozmery flexibility

Čo je to?

Systémové rozmery flexibility sú pracovným interpretačným rámcom Ekovoltiky, ktorý pomáha posúdiť, na akú potrebu elektrizačnej sústavy možno konkrétny flexibilný zdroj skutočne použiť.

Flexibilita nemá iba jeden rozmer. Charakterizuje ju najmä:

  • dostupný výkon,
  • množstvo energie, ktoré môže dodať alebo odobrať,
  • rýchlosť reakcie,
  • trvanie zásahu,
  • smer regulácie,
  • prevádzková dostupnosť,
  • poloha v elektrizačnej sústave.

Prečo sú dôležité?

Dve zariadenia s rovnakým výkonom nemusia poskytovať rovnakú službu. Jedno môže reagovať veľmi rýchlo, ale iba krátko. Druhé môže dodávať energiu dlhšie, no reaguje pomalšie. Rozdielne môže byť aj ich pripojenie, stav nabitia, technická dostupnosť alebo možnosť preniesť ich účinok do miesta, kde ho sústava potrebuje.

Hodnota flexibility preto nevychádza iba z vlastností technológie. Vzniká zo zhody medzi schopnosťami zariadenia a konkrétnou potrebou sústavy.

Kde sa využívajú?

Posudzovanie batériových úložísk, riadenia spotreby, výrobných zdrojov, agregovanej flexibility a ich vhodnosti na poskytovanie podporných služieb.

Súvisiace pojmy

Výkon · Energetická kapacita · Trvanie zásahu · Smer regulácie · Prevádzková dostupnosť · Poloha flexibility

Batériový systém na uskladňovanie energie – BESS

Čo je to?

BESS, z anglického Battery Energy Storage System, je batériový systém určený na uskladnenie elektrickej energie a jej neskoršie dodanie alebo využitie.

Systém netvorí iba samotná batéria. Zahŕňa aj výkonovú elektroniku, riadenie nabíjania a vybíjania, ochranné prvky, meranie, chladenie alebo vykurovanie a komunikačné rozhrania.

Prečo je dôležitý?

Batériové úložisko dokáže rýchlo meniť svoj výkon a podľa potreby elektrinu odoberať alebo dodávať. Môže preto pomáhať pri regulácii sústavy, obmedzovaní výkonových špičiek, využívaní lokálnej výroby alebo optimalizácii nákupu a predaja elektriny.

Jeho použiteľnosť však nemožno posudzovať iba podľa inštalovaného výkonu. Rozhodujúca je aj energetická kapacita, stav nabitia, dovolený rozsah prevádzky, účinnosť, dostupnosť a požiadavky na životnosť batérie.

Kde sa využíva?

Podporné služby, riadenie odchýlky, obchodovanie s elektrinou, integrácia obnoviteľných zdrojov, znižovanie výkonových špičiek, záložné napájanie a riadenie lokálnych energetických systémov.

Súvisiace pojmy

Výkon úložiska · Energetická kapacita · Stav nabitia · Flexibilita · Regulačné rezervy

Výkon a energetická kapacita batériového úložiska

Výkon a energetická kapacita opisujú dve rozdielne vlastnosti úložiska.

Výkon, uvádzaný najčastejšie v MW, určuje, ako rýchlo môže úložisko elektrinu odoberať alebo dodávať.

Energetická kapacita, uvádzaná v MWh, určuje, aké množstvo energie dokáže uskladniť a ako dlho môže pri danom výkone pracovať.

Úložisko s výkonom 10 MW a využiteľnou kapacitou 20 MWh by teoreticky mohlo pracovať na plnom výkone približne dve hodiny. Skutočné trvanie ovplyvňuje stav nabitia, účinnosť, prevádzkové obmedzenia a rezervy ponechané na ochranu batérie.

Vysoký výkon preto automaticky neznamená schopnosť dodávať veľké množstvo energie počas dlhého obdobia.

Stav nabitia – SoC

Čo je to?

Stav nabitia, označovaný skratkou SoC z anglického State of Charge, vyjadruje, aká časť využiteľnej kapacity batérie je v danom okamihu k dispozícii.

Prečo je dôležitý?

Batéria môže poskytovať zvýšenie dodávky elektriny iba vtedy, keď má dostatočnú zásobu energie. Naopak, na zvýšenie odberu potrebuje voľnú kapacitu na ďalšie nabíjanie.

Úložisko preto nemusí byť pripravené poskytovať rovnaký regulačný výkon v oboch smeroch. Prevádzkovateľ musí stav nabitia priebežne riadiť a ponechávať potrebnú rezervu podľa služby, ktorú má úložisko poskytovať.

Súvisiace pojmy

BESS · Smer regulácie · Prevádzková dostupnosť · Energetická kapacita

Smer regulácie

Čo je to?

Smer regulácie určuje, či flexibilný zdroj pomáha zvýšiť alebo znížiť množstvo elektriny dodávanej do sústavy.

Regulácia smerom nahor môže znamenať zvýšenie výroby, zvýšenie vybíjania batérie alebo zníženie spotreby. Regulácia smerom nadol môže znamenať zníženie výroby, zvýšenie spotreby alebo nabíjanie batérie.

Prečo je dôležitý?

Zariadenie nemusí mať v každom okamihu rovnakú schopnosť reagovať v oboch smeroch. Jeho možnosti ovplyvňuje aktuálny pracovný bod, stav nabitia, technologické obmedzenia aj potreby samotnej prevádzky.

Súvisiace pojmy

Flexibilita · SoC · Regulačná energia · Podporné služby

Prevádzková dostupnosť flexibility

Čo je to?

Prevádzková dostupnosť vyjadruje, či je flexibilný zdroj v požadovanom čase skutočne pripravený zmeniť svoj výkon.

Prečo je dôležitá?

Inštalovaný výkon predstavuje technickú možnosť, nie automaticky dostupnú flexibilitu. Dostupnosť môžu obmedziť:

  • stav nabitia batérie,
  • potreby výrobného procesu,
  • plánovaná údržba,
  • porucha alebo komunikačný výpadok,
  • teplotné a bezpečnostné obmedzenia,
  • už rezervovaný výkon pre inú službu.

Za flexibilitu použiteľnú pre sústavu možno považovať iba výkon, ktorý je v danom okamihu dostupný, riaditeľný a overiteľný.

Súvisiace pojmy

Agregácia flexibility · BESS · Podporné služby · Systémové rozmery flexibility

Regulačná rezerva a regulačná energia

Tieto dva pojmy spolu súvisia, ale neoznačujú to isté.

Regulačná rezerva

Regulačná rezerva predstavuje pripravenú schopnosť zdroja alebo zariadenia zmeniť výkon, keď to prevádzkovateľ sústavy potrebuje. Ide teda o vopred zabezpečenú dostupnosť výkonu.

Regulačná energia

Regulačná energia vzniká vtedy, keď sa pripravená rezerva skutočne aktivuje. Vyjadruje elektrickú energiu dodanú alebo odobratú počas regulačného zásahu.

Prečo je rozlíšenie dôležité?

Poskytovateľ môže byť odmeňovaný za udržiavanie dostupnej rezervy aj za jej skutočnú aktiváciu. Regulačná rezerva preto opisuje pripravenosť, zatiaľ čo regulačná energia opisuje vykonaný zásah.

Súvisiace pojmy

FCR · aFRR · mFRR · Podporné služby · Vyrovnávací trh

FCR, aFRR a mFRR

Regulačné rezervy sa odlišujú spôsobom aktivácie, rýchlosťou reakcie a úlohou pri obnove rovnováhy elektrizačnej sústavy. Ich skratky vychádzajú z anglických odborných názvov.FCR – Frequency Containment Reserve

FCR – Frequency Containment Reserve, po slovensky rezerva na udržanie frekvencie, reaguje priamo na odchýlku frekvencie. Pomáha zastaviť jej ďalšie vzďaľovanie od menovitej hodnoty a rýchlo stabilizovať sústavu po vzniku nerovnováhy.

aFRR – automatic Frequency Restoration Reserve

aFRR – automatic Frequency Restoration Reserve, po slovensky automaticky aktivovaná rezerva na obnovenie frekvencie, sa aktivuje automaticky na základe riadiaceho signálu prevádzkovateľa prenosovej sústavy. Pomáha obnovovať frekvenciu a výkonovú rovnováhu regulačnej oblasti.

Malé písmeno a označuje automatický spôsob aktivácie. Skratka FRR znamená Frequency Restoration Reserve – rezervu na obnovenie frekvencie.

mFRR – manual Frequency Restoration Reserve

mFRR – manual Frequency Restoration Reserve, po slovensky manuálne aktivovaná rezerva na obnovenie frekvencie, sa aktivuje na základe pokynu prevádzkovateľa prenosovej sústavy. Používa sa najmä pri dlhšie trvajúcej alebo predvídateľnej nerovnováhe a pomáha uvoľniť rýchlejšie rezervy pre ďalšie regulačné zásahy.

Malé písmeno m označuje manuálny spôsob aktivácie.

Jednotlivé rezervy nie sú vzájomne zameniteľné. FCR najskôr obmedzuje odchýlku frekvencie, zatiaľ čo aFRR a mFRR následne pomáhajú obnoviť rovnováhu sústavy a uvoľniť predtým aktivované rezervy.

Cezhraničná výmena regulačnej energie

Čo je to?

Cezhraničná výmena regulačnej energie umožňuje prevádzkovateľom prenosových sústav využívať dostupné ponuky regulačnej energie aj z iných zapojených regulačných oblastí.

Prečo je dôležitá?

Prepojený trh môže rozšíriť okruh dostupných zdrojov, zvýšiť hospodársku súťaž a znížiť celkové náklady na vyrovnávanie sústavy. Súčasne však platí, že obchodne dostupná flexibilita musí byť technicky prenositeľná cez existujúcu sieť.

Cezhraničná výmena preto nezruší fyzické limity vedení ani potrebu lokálnej flexibility. Ak je prenosová kapacita obmedzená alebo problém vznikol v konkrétnej časti siete, vzdialený zdroj nemusí byť schopný požadovaný účinok poskytnúť.

Súvisiace pojmy

PICASSO · MARI · Cezhraničná prenosová kapacita · Regulačná oblasť · Prenositeľnosť flexibility

PICASSO

PICASSO je európska platforma pre výmenu regulačnej energie z automaticky aktivovanej rezervy aFRR. Prepája potreby prevádzkovateľov prenosových sústav s dostupnými ponukami regulačnej energie pri rešpektovaní bezpečnosti prevádzky a možností cezhraničného prenosu. ENTSO-E – PICASSO

MARI

MARI je európska platforma pre výmenu regulačnej energie z manuálne aktivovanej rezervy mFRR. Umožňuje spoločné vyhodnocovanie ponúk a potrieb zapojených prevádzkovateľov prenosových sústav. ENTSO-E – MARI

PICASSO a MARI nie sú zdrojmi flexibility. Sú trhovou a koordinačnou infraštruktúrou, prostredníctvom ktorej možno regulačnú energiu vyberať a vymieňať medzi zapojenými oblasťami.

Poloha a prenositeľnosť flexibility

Čo je to?

Poloha flexibility vyjadruje, v ktorej časti elektrizačnej sústavy je flexibilný zdroj pripojený. Prenositeľnosť flexibility určuje, či sa jeho regulačný účinok môže cez sieť dostať do miesta, kde je potrebný.

Prečo sú dôležité?

Rovnaký regulačný výkon môže mať rozdielnu systémovú hodnotu podľa toho, kde sa nachádza. Flexibilita dostupná v jednej oblasti nemusí vyriešiť problém v inej oblasti, ak ich oddeľuje preťažené vedenie alebo iné sieťové obmedzenie.

Ekonomicky najvýhodnejšia ponuka preto nemusí byť vždy technicky použiteľná.

Súvisiace pojmy

Prenosová sústava · Distribučná sústava · Cezhraničná prenosová kapacita · Regionálny nedostatok flexibility

Lokálny a regionálny nedostatok flexibility

Čo je to?

Nedostatok flexibility vzniká vtedy, keď v požadovanom čase, smere alebo mieste nie je dostupný dostatočný regulačný výkon alebo energia.

Lokálny nedostatok sa týka konkrétnej časti siete. Regionálny nedostatok zasahuje širšie územie alebo viac navzájom prepojených sústav.

Prečo je dôležitý?

Pri regionálnom nedostatku môžu viaceré krajiny alebo regulačné oblasti potrebovať rovnaký smer regulácie súčasne. Možnosť dovozu regulačnej energie sa vtedy zmenšuje a cena dostupnej flexibility môže rásť.

Takáto situácia môže vzniknúť napríklad pri rozsiahlej bezveternej perióde, mimoriadnych teplotách, výpadku významných zdrojov alebo kombinácii viacerých udalostí. Nejde však o automatický dôsledok samotného počasia. Rozhoduje stav výroby, spotreby, sietí, rezerv a dostupných prepojení.

Agregácia flexibility

Čo je to?

Proces združovania viacerých menších flexibilných zdrojov do jedného obchodne alebo technicky riadeného celku.

Prečo je dôležitá?

Jednotlivé malé zariadenia spravidla nedokážu samostatne vstupovať na energetické trhy. Agregácia umožňuje ich spoločné zapojenie.

Kde sa využíva?

Virtuálne elektrárne, energetické komunity, podporné služby.

Súvisiace pojmy

Agregátor flexibility, Virtuálna elektráreň, DER

Agregátor flexibility

Čo je to?

Subjekt, ktorý združuje flexibilitu viacerých zariadení a ponúka ju na trhu s elektrinou alebo prevádzkovateľovi sústavy.

Prečo je dôležitý?

Predstavuje nového účastníka trhu, ktorý umožňuje zapojiť malé zdroje do poskytovania flexibility.

Kde sa využíva?

Obchodovanie s flexibilitou, podporné služby, optimalizácia spotreby.

Súvisiace pojmy

Agregácia flexibility, Virtuálna elektráreň, Podporné služby

Virtuálna elektráreň (VPP)

Čo je to?

Softvérovo riadený systém združujúci veľké množstvo rozptýlených zdrojov energie do jedného koordinovaného celku.

Prečo je dôležitá?

Umožňuje efektívne riadiť decentralizované zdroje a integrovať ich do trhu s elektrinou.

Kde sa využíva?

Agregácia flexibility, obchodovanie na trhu, podporné služby.

Súvisiace pojmy

Agregátor flexibility, DER, Smart Grid

Podporné služby (PpS)

Čo je to?

Technické služby zabezpečujúce stabilnú a bezpečnú prevádzku elektrizačnej sústavy.

Prečo sú dôležité?

Pomáhajú udržiavať rovnováhu medzi výrobou a spotrebou elektriny.

Kde sa využívajú?

Regulácia frekvencie, výkonové rezervy, stabilizácia siete.

Súvisiace pojmy

Vyrovnávací trh, SEPS, Agregátor flexibility

Čo si zapamätať

  • Flexibilita je základným predpokladom integrácie obnoviteľných zdrojov energie.
  • Flexibilita nemá iba výkonový rozmer. Rozhoduje aj energia, rýchlosť, trvanie, smer, dostupnosť a poloha.
  • Agregácia umožňuje zapojiť malé zdroje do trhu s elektrinou.
  • Virtuálne elektrárne vytvárajú novú digitálnu vrstvu energetiky.
  • Batériové úložisko nemožno posudzovať iba podľa inštalovaného výkonu.
  • Regulačná rezerva znamená pripravenosť zmeniť výkon; regulačná energia vzniká až jej aktiváciou.
  • FCR, aFRR a mFRR plnia rozdielne úlohy pri stabilizácii a obnove rovnováhy sústavy.
  • Trhy s flexibilitou budú zohrávať rastúcu úlohu v budúcom energetickom systéme.
  • Cezhraničný trh rozširuje možnosti využitia flexibility, ale neodstraňuje fyzické limity siete.
  • Digitalizácia a kybernetická bezpečnosť sa stávajú neoddeliteľnou súčasťou modernej energetiky.
  • Systémová hodnota flexibility vzniká zo zhody medzi schopnosťami zariadenia a konkrétnou potrebou elektrizačnej sústavy.

Odporúčané články z Ekovoltiky

Odporúčané zdroje

Organizátor krátkodobého trhu s elektrinou (OKTE) – infraštruktúra pre obchodovanie s elektrinou a flexibilitou
Slovenská elektrizačná prenosová sústava (SEPS) – subjekt zodpovedný za bilancovanie a stabilitu sústavy
Úrad pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO) – tvorca pravidiel trhu a cenovej regulácie
ENTSO-E – európska koordinácia pravidiel trhu a flexibility sústavy
Agency for the Cooperation of Energy Regulators (ACER) – dohľad nad integráciou európskeho trhu s elektrinou
European Commission (EK) – legislatívny rámec vnútorného trhu s elektrinou v EÚ