W Polsce dynamiczny rozwój źródeł odnawialnych, a w szczególności fotowoltaiki, przy jednocześnie niewielkim wzroście zapotrzebowania na energię elektryczną, skutkuje coraz częściej koniecznością ograniczania produkcji energii z OZE czyli tzw. nierynkowym redysponowaniem. Takie ograniczanie produkcji OZE realizowane jest na polecenie OSP z powodów bilansowych. W dużej części następuje za pośrednictwem OSD, bo to do sieci OSD przyłączona jest większość OZE w Polsce.
Nierynkowe redysponowanie OZE, czyli czasowe ograniczenie wytwarzania i wprowadzania do sieci energii z OZE, wprowadzane decyzją operatora systemu przesyłowego (OSP), którym w Polsce są Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE), następuje, gdy pojawiają się nadwyżki produkcji energii z OZE i nie ma już innego sposobu na zbilansowanie podaży i popytu, jak tylko przez redysponowanie.
Oznaki tego, że takie działania w Polsce mogą być konieczne na większą skalę, pojawiły się wraz z pierwszymi redukcjami pracy OZE, co miało miejsce już w 2021 roku. Skala wyłączeń była wtedy niewielka, ale stopniowo rosła wraz ze wzrostem OZE przyłączanych do sieci elektroenergetycznych.
Obecnie nierynkowe redysponowanie OZE w Polsce obejmuje przede wszystkim wielkoskalową i przemysłową fotowoltaikę, głównie w okresach charakteryzujących się najwyższą produktywnością, czyli wynikających z najkorzystniejszych warunków nasłonecznienia, przy jednoczesnym braku zapotrzebowania odbiorców na tę energię. Prosumenci, którzy tworzą największy segment fotowoltaiki w Polsce, nie są wyłączani z powodów bilansowych.
W raporcie Polskiego Stowarzyszenia Fotowoltaiki „Nierynkowe redysponowanie fotowoltaiki w Polsce 2024” podano, że w 2023 ograniczenia sięgnęły około 40 GWh energii słonecznej, a skala wyłączeń gwałtownie zaczęła wzrastać od początku 2024, przekraczając 350 GWh do połowy maja.
Bilansowanie KSE
PSE są operatorem systemu przesyłowego elektroenergetycznego w Polsce i odpowiadają m.in. za bilansowanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE), czyli dostosowywanie wielkości produkcji energii elektrycznej do zużycia energii elektrycznej.
PSE podkreślają, że system elektroenergetyczny musi być zbilansowany w każdej jednostce czasu. Wskazuje, że jeżeli w danej chwili produkcja energii elektrycznej jest za mała albo za wysoka w stosunku do jej zużycia, dochodzi do odchyłki częstotliwości w systemie oraz nieplanowych przepływów mocy na połączeniach transgranicznych.
To z kolei może doprowadzić do niekontrolowanych wyłączeń elementów systemu i w konsekwencji do awarii skutkującej przerwami w dostawach energii elektrycznej.
Dlatego planując pracę na każdy kolejny dzień, OSP analizuje bilans mocy KSE oraz dostosowuje pracę jednostek wytwórczych do zużycia tak, aby w każdej chwili zapewnione było bezpieczeństwo funkcjonowania sieci oraz systemu elektroenergetycznego jako całości.
PSE podkreślają, że podstawowym środkiem wykorzystywanym w procesie planowania pracy i bilansowaniu KSE są zasoby dostępne na rynku bilansującym, czyli rynku administrowanym przez OSP i służącym do równoważenia podaży i popytu na energię elektryczną.
Obecnie tymi zasobami są przede wszystkim jednostki wytwórcze centralnie dysponowane (JWCD), które są źródłami dyspozycyjnymi i sterowalnymi przez OSP. Oprócz JWCD w systemie pracują także jednostki wytwórcze, które nie są centralnie dysponowane (nJWCD).
Przygotowując dobowe plany pracy KSE, OSP analizuje uwarunkowania pracy jednostek JWCD i nJWCD, a także prognozowaną wielkość generacji ze źródeł OZE, zapotrzebowanie odbiorców oraz saldo wymiany handlowej z zagranicą.
W rezultacie takiej analizy, OSP identyfikuje w określonych przypadkach wystąpienie nadwyżki podaży energii elektrycznej w stosunku do zapotrzebowania odbiorców i deficyt wymaganej zgodnie z postanowieniami IRiESP ujemnej rezerwy mocy, tj. zdolności instalacji wytwórczych do zaniżenia produkcji energii elektrycznej.
– Zazwyczaj dzieje się tak w okresach wysokiego potencjału produkcji energii przez źródła OZE przy jednoczesnym niskim zapotrzebowaniu. Ze względu na niższe zapotrzebowanie na moc w KSE w dni wolne od pracy, prawdopodobieństwo wystąpienia dużej nadpodaży energii elektrycznej występuje głównie w te dni – wyjaśniają PSE.
Podstawy prawne redysponowania nierynkowego OZE to Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/943 z dnia 5 czerwca 2019 r. w sprawie rynku wewnętrznego energii elektrycznej i polska ustawa Prawo energetyczne.
Ważna rola OSD
Zgodnie z hierarchią prowadzenia ruchu w KSE polecenie PSE dotyczące nierynkowego redysponowania danego źródła OZE jest przekazywane do wykonania wytwórcom przez operatora systemu, do sieci którego źródło jest przyłączone.
Dla OZE przyłączonych do sieci przesyłowej polecenie przekazuje OSP. Polecenia dotyczące źródeł OZE przyłączonych do sieci dystrybucyjnej są przekazywane przez OSP do OSD, którzy przekazują polecenie wytwórcom przyłączonym do ich sieci w celu jego zrealizowania. W tym przypadku sposób przekazania do realizacji polecenia OSP w odniesieniu do poszczególnych źródeł OZE leży więc w gestii właściwego OSD.
– Jako operator systemu przesyłowego (OSP) odpowiedzialny za bilansowanie KSE określamy niezbędne parametry redukcji mocy. Za wykonanie polecenia odpowiadają podmioty, do których sieci są przyłączone redukowane instalacje. Zdecydowana większość OZE – ok. 90 proc. farm wiatrowych i ok. 94 proc. instalacji PV – jest przyłączona do sieci OSD – powiedział Grzegorz Onichimowski, prezes PSE.
Mateusz Gościniak, rzecznik prasowy Enei Operator wskazuje, że decyzje o tym jakie obiekty będą podlegały redysponowaniu nierynkowemu w danym momencie podejmuje Krajowa Dyspozycja Mocy (KDM), która należy do Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE), w zależności od sytuacji bilansowej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE).
– Rola OSD polega na wprowadzaniu ograniczeń na polecenie Dyspozytora ODM (PSE) w określonym czasie. Spółka odpowiada za wprowadzenie tych ograniczeń oraz udzielanie PSE wszelkich potrzebnych informacji związanych z redysponowaniem – wyjaśnia Mateusz Gościniak.
Podaje również, że redysponowanie odbywa się w sposób zdalny z systemów dyspozytorskich SCADA lub, w zależności od możliwości technicznych, polecenia ograniczenia wydawane są telefonicznie.
– Szczególnie ta druga forma kontaktu stanowi dla nas duże wyzwanie, ponieważ dyspozytorzy muszą wykonać bardzo dużą liczbę telefonów, w krótkim czasie. Pełne zdalne sterowanie jednostek wytwórczych z poziomu naszego systemu dyspozytorskiego, byłoby dla nas znaczącym usprawnieniem tego procesu. Wyzwań jest oczywiście więcej, ale staramy się je rozwiązywać we współpracy z wytwórcami – dodaje Mateusz Gościniak.
Operatorzy systemów dystrybucyjnych w zakresie nierynkowego redysponowania jednostek wytwórczych OZE wykonują polecenia ruchowe otrzymane od OSP. Na brak pracy w tym obszarze raczej nie narzekają.
Według danych na 31 maja 2024 roku redysponowanie jednostek wytwórczych OZE na polecenie OSP realizowane było przez Tauron Dystrybucję w bieżącym roku 28 razy, natomiast w roku ubiegłym 4 razy. Energa-Operator w 2024 roku do końca czerwca przeprowadziła na polecenie OSP już ponad 40 redysponowań.
PSE zaznaczają, że w związku z istotnym wpływem redysponowania nierynkowego OZE na bezpieczeństwo pracy KSE oraz techniczną i formalną złożonością tego procesu, OSP oraz OSD na bieżąco analizują wnioski z jego realizacji, w tym wnioski wynikające z informacji uzyskiwanych od operatorów OZE.
Na tej podstawie, podają PSE, są wprowadzane usprawnienia ukierunkowane na zwiększanie precyzji oraz skuteczności redysponowania oraz minimalizacji ewentualnych utrudnień w prowadzeniu ruchu OZE.
– Nadrzędnym celem w tym zakresie jest rozszerzenie automatyzacji wykonywania poleceń wydawanych przez operatorów systemu, co pozwoli na zwiększenie trafności redysponowania oraz zindywidualizowanie poleceń w odniesieniu do OZE, a dzięki temu poprawę kosztowego kryterium redysponowania nierynkowego – wyjaśniają PSE.
Rekomendacje
W Polsce procesy nierynkowego redysponowania OZE, co w praktyce dotyczy lądowej energetyki wiatrowej i fotowoltaiki, formalnie są dosyć złożone i mają już tak duży zasięg, że przy wskazanej wyżej ograniczonej automatyzacji, siłą rzeczy nie mogą być wolne od problemów.
Zdjęcie: Adobe Stock, joachim
Wymienianych jest wiele rozwiązań, których wdrożenie jeśli nie wyeliminuje nierynkowego redysponowania OZE, to przynajmniej może pomóc w ograniczeniu skali tego zjawiska i pierwsze jaskółki ich stosowania już są.
Z jednej strony wskazywana jest konieczność zwiększenia elastyczności pracy samego KSE. Istnieje minimum systemowe generacji źródeł stabilnych, wymaganej dla dotrzymania technicznych parametrów pracy systemu i elektrowni, a jak podają PSE to około 9 GW zimą i około 7 GW latem. Być może po uruchomieniu będących w budowie źródeł gazowych te minima techniczne spadną i będzie więcej miejsca dla OZE.
Druga strona medalu, to brak elastyczności poboru energii. W czasie, kiedy jest dostępna energia z OZE należałoby to wykorzystywać i maksymalizować jej zużycie. Jak to zrobić? Wskazywane są różne rozwiązania.
Na ich liście jest m.in. ładowanie pojazdów elektrycznych, uruchamianie energochłonnych procesów przemysłowych, oczywiście magazynowanie energii, produkcja zielonego wodoru w elektrolizerach, ale też produkcja ciepła przy użyciu kotłów elektrodowych.
Ciepłownictwo dosyć często i regularnie wskazywane jest jako duży rezerwuar zapotrzebowania na energię elektryczną, także przynajmniej przez niektórych OSD.
– Polski system ciepłowniczy jest duży i pojemny, warto rozważyć wykorzystanie energii ze szczytów fotowoltaicznych, które obecnie są istotnie ograniczane do zasilania powstałych w wyniku inwestycji, wspieranych, np. aukcjami, kotłów elektrodowych w wielu naszych elektrociepłowniach – powiedział Marek Szymankiewicz, prezes zarządu Enei Operator.
– Uzyskujemy wówczas z jednej strony możliwość wykorzystania energii z OZE w miejscu jej wytworzenia (która w szczytach fotowoltaicznych jest relatywnie tania), a z drugiej efekt dekarbonizacji sektora ciepłownictwa – dodał Marek Szymankiewicz.
PGE Energia Ciepła, jako pierwsza w Polsce, wdrożyła w 2022 roku w EC Gdańsk technologię power to heat, uruchamiając kotły elektrodowe, zasilane energią elektryczną.
Kotły elektrodowe umożliwiają produkcję ciepła poprzez udział w bilansowaniu krajowego systemu elektroenergetycznego. Jeśli, w wyniku zwiększonej generacji energii elektrycznej przez źródła odnawialne w KSE pojawia się nadwyżka energii, to kotły elektrodowe umożliwiają zbilansowanie tej nadwyżki, przetwarzając energię elektryczną na ciepło. PGE Energia Ciepła podała, że w 2023 roku w tej funkcji kotły elektrodowe przepracowały 453 godziny.
Kolejne miesiące i lata pokażą, czy za rozwojem OZE nadąża rozwój wskazanych wcześniej technologii, w efekcie modeli biznesowych umożliwiających zagospodarowywanie energii z OZE. Wydaje się, że to kluczowe. Maciej Mróz, wiceprezes zarządu ds. operatora Tauron Dystrybucji stwierdził podczas EKG 2024, że powinniśmy nauczyć się zarządzać efektywnie energią z OZE, bo „gdyby nawet sieć dystrybucyjna dzisiaj była wybudowana w gabarycie sieci przesyłowej, to z sytuacją, w której mamy nadpodaż produkcji energii, nie jesteśmy w stanie sobie sieciowo poradzić.”
IRENEUSZ CHOJNACKI
