V zadnjih nekaj letih se trgi z električno energijo bistveno spreminjajo. Naraščajoči delež razpršenih virov povečuje nestanovitnost cen in povzroča dodatne nestabilnosti v omrežju, zato se pojavlja potreba po razvoju pametnih omrežij. Pametno omrežje je nov, bolj prilagodljiv sistem, ki integrira več različnih distribuiranih enot in prilagaja njihovo proizvodnjo in odjem. Ta sistem prenaša ne samo energijo, ampak tudi informacije. Vsi njegovi elementi medsebojno komunicirajo in izmenjujejo podatke, kako bi se lažje prilagodili nepričakovanim spremembam.
Agregirani sistemi obnovljivih virov energije so produkti pametnega omrežja. Trend decentralizacije, dekarbonizacije in digitalizacije postavlja agregatorje v center sodobnega elektroenergetskega sistema. Njihova vloga kot aktivni udeleženci trga električne energije je bistvena za integracijo razpršenih virov v omrežje in za aktivno sodelovanje odjemalcev na trgu. Z združevanjem več majhnih, fleksibilnih odjemalcev in proizvajalcev, agregatorji povečujejo izkoristek obnovljive energije in omogočajo vstop majhnih odjemalcev na trg. Razvoj in dostopnost agregatorjev sta močno odvisna od tehničnih pogojev, kot so pametni števci in napredne komunikacijske tehnologije. Še bolj odvisna sta od dizajna trga in zakonodaje, ki morata biti oblikovana tako, da motivirata in spodbujata odjemalce k pridružitvi trgu.
Namen tega magistrskega dela je analizirati vpliv agregatorjev na trg električne energije s pomočjo poslovnega agregatorskega modela na Hrvaškem. Vloga agregatorjev na sodobnih trgih električne energije je določena skozi agregiranje več majhnih odjemalcev, ki so pripravljeni prilagajati svoj odjem. Magistrsko delo je sestavljeno iz več delov. V prvem delu je razložen princip delovanja agregatorskih poslovnih modelov. Drugi del se nanaša na trenutno zakonodajo v Evropski Uniji in na Hrvaškem. Tretji del določa potrebno strojno in programsko opremo za implementacijo agregatorja. Zadnji del se nanaša na parametre implementiranega modela in na njegovo ekonomsko upravičenost.
Agregatorji so posredniki med končnim odjemalcem in trgom električne energije. Razvijajo rešitve za komercialne ali stanovanjske odjemalce, s katerimi izboljšujejo njihovo energetsko učinkovitost in prispevajo k povečanju fleksibilnosti obstoječega omrežja. Osnovni model agregatorja deluje tako, da integrira več majhnih proizvajalcev in/ali odjemalcev s prilagodljivo proizvodnjo/ odjemom. Cilj agregatorja je ustvariti dobiček s prodajo servisnih storitev prenosnemu ali distributivnemu sistem operaterju. Vsak odjemalec deluje v okvirju bilančne skupine. Upravitelji bilančnih skupin so odgovorni za oskrbo z električno energijo in za korekcijo nestabilnosti, ki jo skupina s svojim delovanjem povzroči v omrežju. Bilančna skupina ali zasebni člani bilančne skupine lahko prevzamejo dodatno vlogo na trgu in postanejo agregatorji. Poleg tega obstaja tudi neodvisni agregator, ki ni povezan z dobaviteljem ali z bilančno skupino. V katero smer se bo agregatorski model razvijal je močno odvisno od zakonodaje in želenih funkcij agregatorja. Pri implementaciji agregatorja podjetje, ki namerava ustvariti agregacijo, zbere neobhodne podatke in ustvari mrežo partnerstev. Agregator in partnerji določijo poslovne pogoje in vzpostavijo sistem. Glavni vir prihodkov podjetje ustvari s prodajo energije na trgu.
Ko je osnovni koncept agregatorja postavljen, se ta agregator implementira na trg. Kot prej omenjeno, je bil pri razvoju agregatorskega modela upoštevan koncept trga v Republiki Hrvaški. Enako kot vsi evropski trgi je tudi hrvaški trg sestavljen iz več bilančnih skupin. Vsak član na trgu mora delovati preko bilančne skupine kot navadni član ali kot upravitelj skupine. Vsi upravitelji bilančnih skupin so dolžni podpisati pogodbo s prenosnim operaterjem (HOPS), vsi člani bilančnih skupin pa morajo podpisati člansko pogodbo z bilančno skupino. Vsaka bilančna skupina predlaga organizatorju trga (HROTE) napoved proizvodnje/porabe en dan vnaprej. Po preverjanju skladnosti podatkov HROTE pogodbene načrte pošlje HOPS-u, ki preveri tehnične izvedljivosti predloženih količin. Odgovoren za določanje in zagotavljanje tehničnih pogojev prenosa energije in doseganje ravnotežja v sistemu je HOPS. Po fizični dobavi električne energije mora HOPS ponudnikom bilančnih storitev plačati vsako aktivacijo in še zaračunati tistim, ki so s svojo aktivacijo povzročili neravnovesje. Posledično temu je HOPS tudi odgovoren za ustvarjanje in zagotavljanje rezerv za primarno, sekundarno in terciarno regulacijo frekvence. V primeru zaznane nestabilnosti mora prenosni sistem aktivirati svoje rezerve in zagotoviti ustrezno bilančno energijo za ohranjevanje konstantne frekvence. Za primarno in sekundarno frekvenčno regulacijo so odgovorne male turbine in elektrarne v lasti hrvaškega distribucijskega sistema. Terciarna frekvenčna regulacija, ki se aktivira 15 minut po nastanku neravnovesja, je cilj implementiranega agregatorskega modela. Agregator bo v vsakem času pripravljen ponujati ročno rezervo za povrnitev frekvence HOPS-u.
Za implementacijo agregatorskega modela je potrebna ustrezna strojna in programska oprema za zajem in analizo podatkov. Potrebni so krmilniki, senzorji in pametni števci. Potreben je tudi SCADA sistem za akvizicijo podatkov ter programska rešitev za analizo in napoved porabe in proizvodnje. Oprema, ki jo je treba inštalirati na strani odjemalcev, je odvisna od diagrama porabe in od že obstoječe opreme na lokaciji. Na začetku so pametni števci in krmilniki z dodatnimi I/O moduli za pošiljanje podatkov SCADA sistemu zahtevani pri vsakem porabniku, neodvisno od tipa in funkcije porabnika. Za meritev je predvidena strojniška oprema iz Schneider Electrica, na podlagi katere so izračunani investicijski stroški. Za zbiranje podatkov je predvidena GEO SCADA programska oprema. Napredna analiza podatkov in napoved porabe in proizvodnje se izvede s pomočjo avtonomne AutoGrid platforme, ki se lahko uporablja za zmogljive podatkovne analize. AutoGrid je paket rešitev z veliko podatkovno in infrastrukturno plastjo, ki izkorišča fleksibilnost odjemalcev, da bi zagotovila prilagodljivost in fleksibilnost omrežja. Platforma je sestavljena iz več zasebnih modulov. Čeprav ima vsak od teh modulov svoje lastnosti, gre navsezadnje za upravljanje, optimizacijo, združevanje in dispečiranje fleksibilnosti.
Najpomembnejši elementi agregatorja so odjemalci. Agregatorski model bo sestavljen izključno iz odjemalcev, ki so pripravljeni svoj odjem spreminjati skozi čas. Pri tej analizi je bilo upoštevanih deset odjemalcev, ki pripadajo komercialnem in industrijskem sektorju. Stanovanjski odjemalci niso bili upoštevani zaradi pomanjkljivosti inštaliranih pametnih števcev in zaradi raznolikosti in nepredvidljivosti diagrama porabe.
Komercialni in industrijski sektor imata različen diagram porabe. Diagram porabe komercialnega sektorja po navadi začne rahlo naraščati zjutraj, konico doseže v popoldanskem času, potem pa poraba začne zopet rahlo upadati. Odvisno od tega, ali se gre za dvoizmensko ali enoizmensko delo, imajo industrijski odjemalci različne diagrame porabe. Najlažji za modeliranje so dvoizmenski industrijski pogoni, ker imajo precej konstantno porabo.
V tem magistrskem delu je bilo izbranih šest fleksibilnih objektov iz komercialnega sektorja, kot so:
- hoteli,
- data centri in
- tržni center.
Glavni produkti za prilagajanje odjema pri komercialnem sektorju pridejo iz sistemov za prezračevanje in klimatizacijo, ki se lahko regulirajo. Pametne naprave in avtomatizirani procesi nudijo dodatne prilagoditvene možnosti in rezerve.
Pri industrijskem sektorju je bilo izbranih pet različnih industrijskih pogonov s prilagodljivim odjemom. Eden izmed najbolj zanimivih je pogon za proizvodnje jekla, pri katerem se s pomočjo regulacije hitrosti valjanja lahko vpliva na porabo. Izbrani so pogoni za proizvodnjo:
- kamna,
- jekla in
- stekla.
Agregator z odjemalci podpiše dvostransko pogodbo in plačuje njihovo razpoložljivost in energijo, ki jo dejansko zagotovijo z aktivacijo. V začetni fazi so odjemalci dolžni zagotoviti potrebne podatke o porabi in razpoložljivosti ter podroben opis svojih dejavnosti in naprav. Vhodni podatki se uporabljajo za optimizacijo in pridobitev optimalne rešitve za dispečiranje. Energija za uravnoteževanje se prodaja prenosnemu sistemu (HOPS-u) kot standardiziran produkt za ročno rezervo za povrnitev frekvence. Standardiziran produkt mora imeti točno določene parametre, kot so period aktivacije, period deaktivacije, velikost in period razpoložljivosti. Prodajna cena je določena na trgu izravnalnih storitev. V skladu z uredbo Evropske Unije je minimalna količina, ki se lahko prodaja kot produkt za terciarno regulacijo, 1 MW. V inicialni fazi projekta je agregator zasnovan tako, da zagotavlja samo pozitivno fleksibilnost omrežju, oziroma zmanjša svojo porabo v primeru pomanjkanja energije in rezerve gredo v sistem. Na koncu magistrskega dela je bila analizirana še ekonomska upravičenost implementiranega modela. Pri tej analizi s pomočjo metode neto sedanje vrednosti (NSV), metodo na podlagi donosnosti (ISD) in metodo dobe vračanja (DV) je izračunan neto denarni tok, akumulirani denarni tok in povračilna doba investicije. Pozitivna NSV in ISD kažeta, da je opisan agregatorski model samozadosten in izplačljiv.
Iz te analize lahko zaključimo, da se pogoji za razvoj agregatorjev na evropskem trgu počasi spreminjajo. Decentralizirana proizvodnja in liberalizacija trga močno spodbujata razvoj agregacijske proizvodnje. V začetni fazi našega projekta so bili stroški in razpoložljiva zmogljivost agregatorja natančno določeni. Obnašanje agregatorja na trgu ni bilo možno popolnoma pravilno simulirati zaradi omejitev razpoložljivih informacij o prejšnjih dogodkih na trgu. Naslednje faze vključujejo podpisovanje pogodb s porabniki ter namestitev pametnih števcev in krmilnikov za zajem podatkov na objektih. Dolgoročen cilj je vključiti čim več odjemalcev in ponujati simetrične in nesimetrične izdelke na trgu, primerne ne samo za ročno, ampak tudi za avtomatsko regulacijo frekvence. Čeprav zakonodaja in regulativa še nista dokončana, bo uvedba tega modela sprožila nove prilagoditve trga in močno spodbudila razpršeno proizvodnjo energije in nadaljnji razvoj pametnih omrežij.
|
