regulacyjne usługi systemowe w zakresie mocy czynnej

POLITECHNIKA GDAŃSKA
PAWEŁ BUĆKO
REGULACYJNE
USŁUGI SYSTEMOWE
W ZAKRESIE MOCY CZYNNEJ
GDAŃSK 2011
PRZEWODNICZĄCY KOMITETU REDAKCYJNEGO
WYDAWNICTWA POLITECHNIKI GDAēSKIEJ
Romuald Szymkiewicz
REDAKTOR PUBLIKACJI NAUKOWYCH
Janusz T. CieĞliĔski
REDAKTOR SERII
Zbigniew KrzemiĔski
RECENZENCI
Henryk KaproĔ
Jacek Malko
PROJEKT OKŁADKI
Jolanta CieĞlawska
W monografii wykorzystano wyniki z pracy sfinansowanej ze Ğrodków na naukĊ
w latach 2008–2010 jako projekt badawczy nr N511 376235
Wydano za zgodą
Rektora Politechniki GdaĔskiej
Oferta wydawnicza Politechniki GdaĔskiej jest dostĊpna na stronie
www.pg.gda.pl/WydawnictwoPG
© Copyright by Wydawnictwo Politechniki GdaĔskiej, GdaĔsk 2011
Utwór nie moĪe byü powielany i rozpowszechniany, w jakiejkolwiek formie
i w jakikolwiek sposób, bez pisemnej zgody wydawcy
ISBN 978−83−7348−353−8
WYDAWNICTWO POLITECHNIKI GDAēSKIEJ
Wydanie I. Ark. wyd. 12,0 , ark. druku 10,5, 109/643
Druk i oprawa: EXPOL P. RybiĔski, J. Dąbek, Sp. Jawna
ul. Brzeska 4, 87-800 Włocławek, tel. 54 232 37 23
SPIS TREĝCI
WYKAZ SKRÓTÓW I OZNACZEē ..........................................................................................
WSTĉP ..........................................................................................................................................
7
13
1. ZASADY REGULACJI MOCY CZYNNEJ I CZĉSTOTLIWOĝCI W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM ......................................................................................................
1.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
1.2. Regulacja pierwotna .........................................................................................................
1.3. Regulacja wtórna ..............................................................................................................
1.4. Regulacja trójna ................................................................................................................
1.5. Regulacyjne działania odbiorców .....................................................................................
1.6. Wymagania stawiane regulacji .........................................................................................
17
17
19
24
27
28
30
2. STRUKTURY RYNKOWE W ELEKTROENERGETYCE ...................................................
2.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
2.2. Sposób organizacji rynków energii elektrycznej ..............................................................
2.3. Rynek towarowy energii elektrycznej jako rynek podstawowy .......................................
2.4. Chwilowy charakter towarowego rynku energii ...............................................................
2.5. Wyznaczanie cen na rynkach towarowych energii elektrycznej .......................................
2.6. Transakcje a segmentacja rynku energii ...........................................................................
2.7. Organizacja rynków detalicznych .....................................................................................
2.8. Rynek usług przesyłowych ...............................................................................................
2.9. Ewolucja struktur rynkowych ...........................................................................................
35
35
36
37
41
42
46
49
50
53
3. ZASADY FUNKCJONOWANIA RYNKU BILANSUJĄCEGO ...........................................
3.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
3.2. Podmioty i obiekty na Rynku Bilansującym ....................................................................
3.3. Procesy zgłaszania umów i składania ofert na Rynku Bilansującym ...............................
3.4. Procesy planowania na Rynku Bilansującym ...................................................................
3.4.1. Tworzenie planów koordynacyjnych .....................................................................
3.4.2. Ograniczenia systemowe uwzglĊdniane w procedurach Rynku Bilansującego ....
3.4.3. Funkcja celu w algorytmie rozdziału obciąĪeĔ i procedura optymalizacji ............
3.5. Rozliczenia na Rynku Bilansującym ................................................................................
3.5.1. Ogólne zasady rozliczeĔ ........................................................................................
3.5.2. Wyznaczanie energii bilansującej .........................................................................
3.5.3. Ceny stosowane w rozliczeniach na Rynku Bilansującym ....................................
3.5.4. Rozliczanie zweryfikowanej iloĞci dostaw energii ................................................
3.5.5. Rozliczanie skorygowanej iloĞci dostaw energii ...................................................
3.5.6. Rozliczanie rzeczywistej iloĞci dostaw energii .....................................................
3.5.7. Wyznaczanie rozliczeĔ wynikowych ....................................................................
3.6. Cechy krajowego Rynku Bilansującego ...........................................................................
56
56
57
60
61
61
62
63
67
67
67
68
70
71
72
73
73
4. RYNEK USŁUG SYSTEMOWYCH ......................................................................................
4.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
4.2. Usługi systemowe w zakresie regulacji mocy czynnej .....................................................
4.3. Problemy okreĞlania rodzaju usług i sposobu ich dostawy ...............................................
4.4. Dostawcy usług systemowych ..........................................................................................
4.5. Klasyfikacja usług systemowych ......................................................................................
4.5.1. Uwagi ogólne ........................................................................................................
4.5.2. Rezerwa sekundowa ..............................................................................................
4.5.3. Rezerwa minutowa ................................................................................................
75
75
75
77
78
79
79
79
80
4
Spis treĞci
4.5.4. Rezerwa godzinowa ............................................................................................
4.5.5. Rezerwa odtworzeniowa .....................................................................................
4.5.6. Katalog usług systemowych ................................................................................
4.6. Etapowa metoda pozyskania regulacyjnych usług systemowych ..................................
4.7. Pozyskanie regulacyjnych usług systemowych w ramach mechanizmów Rynku Bilansującego ..........................................................................................................................
4.7.1. Usługi systemowe w krajowym systemie elektroenergetycznym .........................
4.7.2. Ograniczenia wynikające z obecnych zasad zakupu regulacyjnych usług systemowych .................................................................................................................
4.7.3. Kierunki integracji rynków usług systemowych i Rynku Bilansującego ..............
4.8. Łączna optymalizacja zakupu energii bilansującej i regulacyjnych rezerw mocy .........
4.9. Rola rezerw mocy na systemowym i na lokalnych rynkach energii ..............................
4.9.1. Problemy decentralizacji rynku usług regulacyjnych .........................................
4.9.2. Rola rezerw mocy na rynkach energii .................................................................
4.9.3. Tworzenie rynków usług systemowych ..............................................................
4.10. Koszty Ğwiadczenia i wycena rynkowej wartoĞci usług systemowych ..........................
4.11. Koszty Ğwiadczenia usługi systemowej na przykładzie regulacji wtórnej w elektrowni
pompowej .......................................................................................................................
4.12. Kierunki rozwoju rynku regulacyjnych usług systemowych .........................................
81
82
82
84
86
86
90
92
93
94
94
95
96
98
101
106
5. WPŁYW ROZWOJU GENERACJI ROZPROSZONEJ NA FUNKCJONOWANIE RYNKU USŁUG REGULACYJNYCH .......................................................................................... 107
5.1. Uwagi ogólne ................................................................................................................. 107
5.2. Charakterystyka generacji rozproszonej ........................................................................ 109
5.3. Klasyfikacja generacji rozproszonej .............................................................................. 110
5.4. Technologie generacji rozproszonej wykorzystujące paliwa nieodnawialne ................. 112
5.4.1. Silniki i turbiny gazowe ...................................................................................... 112
5.4.2. Ogniwa paliwowe ............................................................................................... 115
5.5. Technologie generacji rozproszonej wykorzystujące zasoby odnawialne ..................... 116
5.5.1. Małe elektrownie wodne ..................................................................................... 116
5.5.2. Elektrownie wiatrowe ......................................................................................... 116
5.5.3. Układy wykorzystujące biomasĊ i biogaz ........................................................... 117
5.5.4. Układy fotowoltaiczne ........................................................................................ 117
5.5.5. Elektrownie geotermalne .................................................................................... 118
5.6. Stan aktualny energetyki rozproszonej w Polsce ........................................................... 118
5.7. Konsekwencje liberalizacji dla rozwoju generacji rozproszonej .................................... 120
5.8. Zalety i czynniki hamujące rozwój generacji rozproszonej ........................................... 122
5.9. BezpieczeĔstwo dostaw energii elektrycznej w układach z generacją rozproszoną ....... 124
5.10. ĝwiadczenie usług systemowych przez Ĩródła rozproszone .......................................... 126
5.11. Generacja rozproszona na rynku regulacyjnych usług systemowych ............................ 127
6. MODYFIKACJA ALGORYTMÓW I STRUKTUR W ZAKRESIE REGULACJI MINUTOWEJ .....................................................................................................................................
6.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
6.2. Struktury regulacji wtórnej w systemach europejskich ....................................................
6.3. Zdecentralizowana struktura regulacji wtórnej w układzie pluralistycznym ....................
6.4. Zdecentralizowana struktura regulacji wtórnej w układzie hierarchicznym .....................
6.5. Analiza porównawcza struktur .........................................................................................
129
129
131
132
135
139
7. USŁUGA BILANSOWANIA SYSTEMU DYSTRYBUCYJNEGO ......................................
7.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
7.2. Wykorzystanie usług regulacyjnych poprzez grupĊ bilansującą ......................................
7.3. Sterowanie stroną popytową .............................................................................................
7.4. Organizacja i moĪliwoĞci lokalnego bilansowania ...........................................................
141
141
142
146
149
Spis treĞci
8. ZDECENTRALIZOWANY MODEL RYNKU REGULACYJNYCH USŁUG SYSTEMOWYCH ................................................................................................................................
8.1. Uwagi ogólne ....................................................................................................................
8.2. Modyfikacja funkcjonowania systemowego Rynku Bilansującego ..................................
8.2.1. Zmiany w Rynku Bilansującym ............................................................................
8.2.2. Mechanizm ofertowy w zakresie regulacji pierwotnej i wtórnej ...........................
8.2.3. Łączna optymalizacja zakupu energii bilansującej i regulacyjnych rezerw mocy..
8.2.4. Aktywne uczestnictwo kupujących w Rynku Bilansującym .................................
8.2.5. ĝwiadczenie usługi rezerwy interwencyjnej przez Operatorów Systemów Dystrybucyjnych i przedsiĊbiorstwa obrotu .................................................................
8.2.6. Decentralizacja pozyskania rezerwy wtórnej ........................................................
8.3. Lokalne rynki bilansujące .................................................................................................
8.3.1. Zadania lokalnych rynków bilansujących .............................................................
8.3.2. Lokalne bilansowanie energii ................................................................................
8.3.3. Pozyskanie i wykorzystanie rezerw interwencyjnych ...........................................
8.4. Wpływ rynków lokalnych na rynek systemowy usług regulacyjnych ..............................
5
151
151
152
152
152
153
154
154
154
155
155
156
156
157
9. PODSUMOWANIE .................................................................................................................
158
BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................................................
Streszczenie w jĊzyku polskim .....................................................................................................
Streszczenie w jĊzyku angielskim .................................................................................................
160
167
168