Bilansowanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego jest realizowane poprzez dostawców usług regulacyjnych. Na żądanie Operatora systemu, w sposób automatyczny, źródła wytwórcze będące dostawcą usług regulacyjnych dostosowują (w ograniczonym zakresie) moc oddawaną do sieci do chwilowych potrzeb wynikających zachowania bezpieczeństwa i niezawodności pracy KSE. W Polsce zapewnienie wymaganego poziomu rezerw mocy dla bilansowania KSE oraz aktywacja tych rezerw (zakup usług regulacyjnych) jest ustawowym obowiązkiem Operatora Systemu Przesyłowego (OSP) – PSE SA. Świadczenie usług regulacyjnych w KSE ma charakter odpłatny. Elastyczność systemu elektroenergetycznego to techniczna zdolność do bilansowania popytu i podaży energii elektrycznej z wyprzedzeniem od pojedynczych sekund do wielu lat. Historycznie, nadążność generacji za zmieniającym się zapotrzebowaniem odbiorców na moc była realizowana przez duże elektrownie systemowe, tzw. Jednostki Wytwórcze Centralnie Dysponowane (JWCD). Również obecnie dominującą rolę pełnią w tym zakresie JWCD (1).

Zmiany zachodzące w KSE związane z realizacją polityki ograniczania wpływu energetyki na środowisko, m.in. przez rozwój OZE, wiążą się z szeregiem wyzwań technicznych, które równocześnie stanowią szansę dla rozwoju szeroko rozumianej energetyki cieplnej.

Wyzwania związane z realizacją Polityki energetycznej Polski

W ramach działań zmierzających do ograniczenia wpływu zużycia energii na środowisko naturalne Unia Europejska określiła na rok 2020 cele ilościowe, tzw. „3x20%”. Narzędzia prawne służące realizacji tych celów zostały określone w pakiecie klimatyczno--energetycznym, przyjętym przez UE w 2008 r., oraz zaimplementowane w krajowej legislacji. Wynika z nich wzrost udziału energii z OZE w krajowym bilansie zużycia energii elektrycznej do poziomu 19,3% w 2020. Rozwój OZE, stymulowany m.in. preferencjami w dostępie do sieci oraz wsparciem finansowym ze środków publicznych, rodzi szereg wyzwań dla niezawodności i bezpieczeństwa pracy KSE.

Równocześnie w Polsce zachodzą zmiany formalno-prawne i legislacyjne związane z wejściem w życie tzw. Pakietu zimowego KE, będącego kontynuacją dotychczasowej Polityki Energetycznej Unii Europejskiej. Bardzo istotną konsekwencją implementowania w Polsce unijnych rozwiązań prawnych będzie objęcie zasadami rynkowymi obszaru usług regulacyjnych w sektorze elektroenergetyki.

Dotychczas zakup usług regulacyjnych miał charakter umów bilateralnych pomiędzy OSP i elektrowniami systemowymi oraz nielicznymi dużymi elektrociepłowniami. Po 2020 r. zaplanowano powstanie Rynku Usług Regulacyjnych (energii elektrycznej) oraz przeprowadzenie głębokich zmian w zasadach funkcjonowania Rynku Bilansującego (energii elektrycznej). Wynikiem wdrażanych zmian organizacyjnych i legislacyjnych będzie utworzenie rynkowej platformy umożliwiającej wycenę (zakup/sprzedaż) usług regulacyjnych. Dostęp do rynku, oprócz JWCD, uzyskają również pozostali wytwórcy oraz odbiorcy energii elektrycznej. W przyszłości oczekiwane są również zmiany w zakresie kompetencji Operatorów Sieci Dystrybucyjnych (OSD) polegające m.in. na ich udziale w pozyskiwaniu, utrzymaniu i wykorzystywaniu usług regulacyjnych od dostawców przyłączonych do sieci dystrybucyjnej. Postępujące urynkowienie elektroenergetyki stwarza szanse dla podmiotów nieuczestniczących dotąd aktywnie w procesie regulacji w KSE na poprawę wykorzystania potencjału wytwórczego oraz dywersyfikację źródeł przychodów.

Poprawa wykorzystania potencjału wytwórczego elektrociepłowni i ciepłowni

Zmiany w strukturze wytwarzania energii w KSE związane z rozwojem generacji z OZE oraz wzrostem zapotrzebowania na moc i zużyciem energii elektrycznej stanowią wyzwanie dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności dostaw energii elektrycznej. Wzrost mocy zainstalowanej i produkcji OZE w połączeniu z pierwszeństwem dostępu do sieci elektroenergetycznej prowadzi do sukcesywnego zastępowania konwencjonalnych źródeł energii elektrycznej charakteryzujących się relatywnie dużą regulacyjnością, źródłami odnawialnymi, które cechuje duża zmienność i nieprzewidywalność generacji. W praktyce skutkuje to zmniejszającą się liczbą pracujących równocześnie bloków systemowych.

Mając na uwadze, że obecnie elektrownie systemowe są dominującym dostawcą usług regulacyjnych, zmniejszanie się liczby pracujących równocześnie JWCD będzie prowadzić do ograniczenia podaży tych usług – niezbędnych z punktu niezawodności pracy KSE. Biorąc pod uwagę inne uwarunkowania pracy KSE(2) można stwierdzić, że już dzisiaj przez pewną ilość godzin w roku podaż usług regulacyjnych jest niedostateczna w stosunku do potrzeb (popytu) wynikających z bezpieczeństwa i niezawodności pracy KSE.

Wspomniane procesy będą nasilały się przyszłości – w miarę wzrostu mocy zainstalowanej OZE, co będzie stanowiło coraz większe wyzwanie dla bezpiecznej pracy KSE. W efekcie będzie wzrastało zapotrzebowanie na elastyczność rozumianą jako zdolność podmiotów przyłączonych do KSE (innych niż JWCD) do dostosowania mocy oddawanej lub pobieranej z tego systemu do bieżących potrzeb związanych z bezpieczeństwem i niezawodnością dostaw energii.

OSP dostrzega od dłuższego czasu potrzebę uelastycznienia pracy KSE. Od kilku lat sukcesywnie wdrażane są programy redukcji obciążenia (Demand Side Response DSR). W 2018 roku suma pozyskanej mocy dyspozycyjnej, która będzie mogła być zredukowana na żądanie OSP, wynosi do 525 MW (2,2% oraz 2,0% szczytowego zapotrzebowania na moc odpowiednio latem i w zimą). Ważnym elementem programu wdrażanego przez PSE SA jest dopuszczenie agregacji wielu mniejszych podmiotów oferujących redukcję zużycia na żądanie. Obecnie, PSE SA w porozumieniu z dużym Operatorem Farm Wiatrowych i przy współudziale m.in. Instytutu Energetyki o/Gdańsk, przeprowadza projekt pilotażowy mający na celu potwierdzenie zdolności wybranej farmy wiatrowej do udziału w regulacji pierwotnej i wtórnej zgodnie ze standardami technicznymi określonymi w Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej (IRiESP).
Elektrociepłownie i ciepłownie, pomimo ograniczeń wynikających z wytwarzania ciepła sieciowego i/lub technologicznego, posiadają zdolności regulacyjne (w trybie generacji lub zużycia energii) dzięki możliwości akumulacji ciepła w zładzie ciepłowniczym lub w dedykowanym zasobniku ciepła. Zdolność do modyfikowania na żądanie OSP, zaplanowanego na dobę następną profilu generacji (zużycia) energii elektrycznej, mogłaby być oferowana na Rynku Usług Regulacyjnych.

Cena za udział EC w regulacji powinna w takim przypadku pokrywać nie tylko ewentualne koszty związane ze zmianą całkowitej sprawności wytwarzania energii (elektrycznej i cieplnej), dodatkowych opłat za korzystanie ze środowiska naturalnego i innych kosztów procesu wytwarzania energii, ale również, a nawet przede wszystkim, koszty związane ze zwiększonymi stratami dystrybucji ciepła wynikającymi ze zmagazynowania ciepła w zładzie ciepłowniczym. Jeżeli systemem dystrybucji ciepła jest zarządzany przez podmiot trzeci, wymagane byłyby dodatkowe umowy pomiędzy elektrociepłownią i spółką dystrybucji ciepła, określające sposób wyznaczania i wyceny kosztów magazynowania ciepła.

Należy przy tym podkreślić, że z bardzo dużym prawdopodobieństwem wymagana akumulacyjność zładu ciepłowniczego związana z pracą regulacyjną byłaby znacznie mniejsza niż w przypadku udziału EC w hurtowym Rynku Energii Elektrycznej. 
  

   ***

Dynamika wzrostu mocy zainstalowanej odnawialnych źródeł energii (uwarunkowania techniczne) oraz zmiany legislacyjne (ramy formalno-prawne) wskazują, że w najbliższej przyszłości należy oczekiwać pojawienia się popytu na usługi regulacyjne świadczone przez podmioty inne niż elektrownie systemowe. Urynkowienie elektroenergetyki stwarza szanse dla podmiotów nieuczestniczących dotąd aktywnie w procesie regulacji w KSE na dywersyfikację źródeł przychodów. Elektrociepłownie (i ciepłownie), pomimo ograniczeń wynikających z wytwarzania ciepła jako podstawowego produktu, posiadają zdolności regulacyjne, które mogłyby być oferowane na Rynku Usług Regulacyjnych. Wspomniane zdolności regulacyjne wynikają z możliwości akumulacji ciepła sieciowego i korygowania na żądanie operatora sieci mocy oddawanej (lub pobieranej) do sieci elektroenergetycznej. Udział w Rynku Usług Regulacyjnych energii elektrycznej wymaga dostosowań umożliwiających oferowanie usług w standardzie wymaganym przez operatorów sieci elektroenergetycznej.

Artykuł został również opublikowany w nr 4/2019 magazynu Energetyka Cieplna i Zawodowa.