Systémy pro poskytování podpůrných služeb ČEPS

Typografie
  • Nejmenší Malé Střední Velké Největší
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times

Společnost ČEPS od roku 2021 otevřela nové příležitosti pro další účastníky trhu s elektřinou, podílet se na tzv. podpůrných službách (PpS).

Konkrétně službách výkonové rovnováhy (SVR) a participovat tak na ekonomickém zhodnocení svých investic do zdrojů a pomoci ke stabilizaci naší elektrizační soustavy formou poskytování energie za pomoci tzv. agregačních bloků využívajících zdrojové flexibility.

Společnost TECHSYS se od té doby stala významným dodavatelem technologického řešení právě pro agregaci a poskytování tohoto typu služeb. Níže uvedený článek rozebírá stručně, jak vlastní problematiku PpS a SVR, tak technické zpracování a výhody řešení TECHSYS.

Úvod

Služby výkonové rovnováhy (SVR) jsou součástí tzv. podpůrných služeb (PpS), pomocí nichž provozovatel přenosové soustavy ČEPS (dále jen PPS) zajišťuje (nejen) výkonovou stabilitu naší elektrizační soustavy. Pro SVR nakupuje ČEPS energetickou flexibilitu od poskytovatelů (účastníků trhu) a ti jsou za poskytnutou službu ekonomicky honorováni dle pravidel kodexu a trhu s elektrickou energií. Tzv. poskytovatelé flexibility (PoFl) nabízejí svou volnou zdrojovou kapacitu (flexibilitu) na denním trhu a ČEPS si formou soutěže vysoutěží potřebné množství flexibility v daných typech služeb tak, jak pro konkrétní den potřebuje (případně v rámci dlouhodobého kontraktu).
Hranice pro poskytování SVR je stanovena jako 1 MW (samostatně nebo agregovaně), trhu s SVR se tak mohou účastnit i menší subjekty a přispívat nejen ke své lepší ekonomice, ale i k vlastní stabilitě elektrizační soustavy.

Systemy pro poskytovani podpurnch sluzeb CEPS 2024 1

Jaké SVR jsou v ČR využívány?

Uveďme jejich stručný výčet:

  • FCR (Zálohy pro automatickou regulaci frekvence) – dříve nazývána primární regulace
  • aFRR (Zálohy pro regulaci výkonové rovnováhy s automat. aktivací) – dříve sekundární regulace
  • mFRR (Zálohy pro regulaci výkonové rovnováhy s manuální aktivací) – dříve terciální regulace

Dle typu zařízení poskytujícího flexibilitu a jeho technických možností může být dané zařízení využíváno pro konkrétní typy služeb.
Od uvolnění v roce 2021 došlo k několika významným změnám z pohledu profilu služeb i jejich parametrů. Ty nejpodstatnější jsou následující:

  • Zrušení služby RR.
  • Přechod na ¼ hodinový obchodní interval (SVR již v 15 minutovém intervalu fungovaly, změny zde ale rovněž nastaly)
  • Metodika dynamické baseline – dle definice se jedná o hodnotu dynamicky měnícího se diagramového bodu. Praktický dopad je v tom, že SVR mohou poskytovat i volatilnější zdroje při dodržení dostatečně dobré predikce.

Správné rampování u služeb aFRR a mFRR včetně tolerance jejich průběhu, která byla následně částečně rozvolněna (aktuální podobě pro mFRR- je na obr. 1.

sluzby ceps 2024 1

Co je to vlastně zdrojová flexibilita?

Z pohledu flexibility pro SVR je nutné na elektrická zařízení (zdroje flexibility) pohlížet poněkud komplexněji, a to z obou směrů toku výkonu – spotřeba i dodávka. Logicky se nabízí, že výrobní zdroj vyrábí a poskytuje jen kladnou regulaci a spotřební zařízení díky spotřebě jen zápornou regulaci. Realita z pohledu bilance energie v elektrizační soustavě je však komplexnější. Výrobní zdroj může vyrábět více energie (má-li prostor), dělá tím kladnou regulaci, ale i naopak díky omezováním své výroby může poskytovat zápornou regulaci, jelikož sice nespotřebovává energii ze sítě, ale produkuje jí méně a tím je bilance záporná, jde tedy o zápornou regulaci. V podobné logice mohou spotřebiče kromě spotřebovávání ještě většího množství energie (záporná regulace) rovněž omezovat svou spotřebu, tím sice nic nevyrábějí ale spotřebovávají méně a tím pádem je bilance v soustavě kladná (kladná regulace). Flexibilita pak funguje tak, že máme zdroje flexibility a máme „volnou ruku“ (flexibilitu) pro jejich ovládání = aktivaci / deaktivaci / regulaci.

Jaké jsou vlastně typické zdroje flexibility? Uveďme ty nejtypičtější.

Z pohledu výrobních zdrojů se jedná především o:
- Klasické elektrárny (tepelné, přečerpávací, paroplynové, …)

  • OZE (elektrárny bioplynové, kogenerační, vodní, …)
  • DA (dieselagregáty)
  • BSAE (bateriová uložiště)

Z pohledu spotřebních zařízení:

  • EK – elektro-kotle a elektrodové kotle
  • OEZ – tzv. odběrná elektrická zařízení (sušičky, cementárny, zátěžová banka, …)
  • BSAE (bateriová uložiště)

Především pro OZE typu KGJ a BIO a dále pro BSAE je toto určitá další příležitost k využití a k motivaci pro další výstavbu decentrálních zdrojů.
Systemy pro poskytovani podpurnch sluzeb CEPS 2024 2

Co je to agregace?

Jednoduše řečeno: Agregace = sdružování zdrojů flexibility do tzv. agregačních bloků (dále jen AB).
Podmínkou pro účast v SVR je určité minimální kodexové množství výkonu, konkrétně 1 MW. Některé zdroje této úrovně samostatně nedosahují, nicméně sdružené společně pod AB se sumárním výkonem AB minimálně 1 MW již možnost účasti v SVR mají.
Zjednodušeně řečeno PPS ČEPS pak na AB nahlíží v zásadě jako na samostatnou elektrárnu, a tak jí také řídí. Úlohou AB je pak vyhovět požadavku ČEPS a uřídit své zdroje v AB tak, aby byl požadavek ČEPS splněn. Agregátor pro svůj agregační blok pak potřebuje určitý řídící systém, který vše koordinuje, řídí a vyhodnocuje.
Při agregaci přirozeně také vzniká určitá možnost zálohy (rezervy) náhrady při výpadku dílčího zdroje v AB (náhrada jiným zdrojem v režimu zálohy), což přispívá k robustnosti. Je pouze na daném agregátorovi provozujícím AB, jak moc velkou rezervu si ponechá. Čím větší rezerva, tím větší jistota ale naopak i menší ekonomické zhodnocení.

sluzby ceps 2024 2

Co je potřeba z formálního pohledu abych se mohl účastnit SVR?

Uveďme jen ty nejpodstatnější body z pohledu procesu:

  • „Studie poskytovatele PpS“ vypracovanou certifikátorem.
  • Provedení bod-bod testu s DŘS ČEPS
  • Provedení funkčního testu.
  • Stanovisko provozovatele distribuční sítě o vyvedení výkonu pro poskytování SVR.
  • Certifikát pro danou SVR poskytovanou na nově vytvořeném AB nebo při změně AB
  • Platný Certifikát pro poskytování PpS v obchodním portálu

Co je potřeba z pohledu techniky?

  • SW pro přípravu provozu – možno řešit ručně například v Excelu nebo specializovaným SW (obsahující např. rovněž optimalizační mechanismy pro nasazování zdrojů při aktivacích).
  • Integrace zdrojů flexibility do AB – napřímo přes řídící systém zdroje nebo dodávkou zařízení, které integraci zajistí
  • Terminál napojení na ČEPS – komunikační napojení na systémy ČEPS
  • SW řešení funkce AB – měření i řízení zdrojů – obvykle jako dispečink nebo část doplněná do stávajícího dispečinku
  • Robustní komunikační a běhová infrastruktura.

Pro přípravu provozu může být dodán samostatný SW, případně může být doplněn stávající SW, případně je možno řešit ručně (např. v Excel) u malého rozsahu AB. S vyšší složitostí AB a vyššími nároky na predikování a optimalizace při přípravě provozu rostou logicky i nároky na SW pro tuto část.
Při integraci zdroje do AB se obvykle posuzuje funkční připravenost řídícího systému daného zdroje z pohledu předávaných dat, regulačních možností a z pohledu měřených dat, pokud vůbec nějaký řídící systém existuje. Pokud není k dispozici je možno jej doplnit, nějakým externím zařízením nebo systémem, z pohledu TECHSYS např. některou z jednotek Storm.
Napojení na ČEPS (dříve označováno jako „Terminál ČEPS“ dle způsobu provedení některých dodavatelů) obvykle obsluhuje systémy DŘS (dispečerský řídící systém)
a IDS (integrovaný datový sklad). Jedná se o standardizovaná komunikační rozhraní. Dle výkonu zdrojů a jejich složení v AB je obsluhován jen DŘS nebo DŘS a IDS. Komunikace do DŘS je komunikace v reálném čase a výměna dat probíhá typicky každou sekundu, komunikace s IDS je postavena na bázi webových služeb. Další systém na straně ČEPS, jenž může být dodaným řešením obsluhován je systém MMS, který slouží především ke zobchodování PpS, případně k řešení poruchových stavů. Uživatel má tedy možnost využít jak přímo WEB stránek systému MMS, tak případně funkce pro MMS integrované přímo do technického řešení.
SW řešení funkce agregačního bloku může být postaveno jako zcela nový dispečink pro AB případně jako doplnění stávajícího dispečinku již obsluhovaných zařízení nebo jako samostatný jednoúčelový SW v případě jednoduché skladby SW a minimálních nároků.
Robustní komunikační a běhová infrastruktura je rovněž klíčem k úspěšnému provozování AB při poskytování SVR. Pravidla ČEPS pro předávání dat jsou z pohledu kadence dat a jejich dopravního zpoždění poměrně jasná a striktní a čím robustnější infrastruktura je, tím je menší pravděpodobnost problémů. Při nedodržení, jak provozních parametrů zdrojů a kvality dodané energie, tak při nedodržení kvality předávaných dat, má ČEPS poměrně jasná pravidla pro neuznání dodaných služeb, což může být (a je) doprovázeno finanční penalizací, nezaplacením poskytnuté služby nebo dokonce až odejmutím certifikace.

sluzby ceps 2024 3

Jak může vypadat konkrétní řešení pro agregátora?

Jelikož se společnost TECHSYS zabývá vývojem a dodávkami řešení pro SVR (a nejen pro ně), je možno na několika schématech ukázat konkrétní příklad řešení.
Jak bylo naznačeno, je možno celé řešení provozovat jako dispečink, a to ze dvou pohledů. Jednak se může jednat o provozní dispečink zdrojů jako takových, a po přidání SVR funkcí rovněž jako dispečink SVR, často se pak lze setkat s pojmy provozní a obchodní dispečink nebo provozně-obchodní dispečink.

Řešení společnosti TECHSYS je kompletně modulární a škálovatelné. Co to znamená?
Modulárnost umožňuje volit pouze vybrané funkce a obrazovky dle přání zákazníka, škálovatelnost určuje připravenost pro obecně větší počet agregačních bloků a velký počet zdrojů flexibility zapojených do systému. Vše pak obsluhuje jedna instance systému. Systém je navíc navržen jako multiplatformní a je jej tak možno provozovat na OS typu Windows nebo Linux. Řešení je připraveno pro provoz, jak na klasických serverech on premise nebo v datovém centru zákazníka nebo providera, tak na odolných průmyslových počítačích určených pro provoz v náročném prostředí průmyslu a energetiky. Strukturu celého řešení ukazuje obr. 5.

Základními prvky celku jsou:

  • Centrální datový koncentrátor (DAKO) – zajišťující komunikační vazby se všemi prvky řešení
  • Modul SVR – srdce řešení pro SVR – výpočty a řízení
  • SCADA – dispečerský pohled do systému AB
  • Příprava provozu – systém zajišťující přípravu provozu, případně obchodní část proti MMS systému ČEPS
  • EZ – reprezentující zde zdroje flexibility (případně zprostředkované nějakým lokálním dispečinkem pro jejich provoz)
  • Terminál – modul zajišťující komunikaci s ČEPS do DŘS a IDS

Datový koncentrátor je zde řešení pomocí modulárního SW balíku Twister, vizualizační klienti pro dispečerskou SCADA vizualizaci jsou řešeny pomocí tlustého klienta SW TechSight nebo tenkého klienta SW TINA, pro integraci zdrojů flexibility je možno využít jednotek Storm.
Příklad přehledové obrazovky systému může vypadat dle obr. 6.

Zobrazení obsahuje:

  • Základní přehled zdrojů flexibility
  • Sumární graf za AB
  • Plán provozu dílčích zdrojů (Pdg, plán dílčích SVR služeb)
  • Základní data za AB – signalizace a časy aktivací, hodnoty požadavků ČEPS

Vše je přehledně zobrazeno, vybrané veličiny a události jsou systémem alarmovány, nejen na obrazovce, ale rovněž zvukově případně je možnost i zasílání SMS.
Příklad grafické sestavy s detailním zobrazením technologie vybraného zdroje flexibility je na obr. 7 (zde KGJ).
Je zde, kromě detailních údajů zdroje, možno vidět také např. schéma MaR (měření a regulace). Systém je tak připraven řešit i obecné otázky a problémy provozu zdrojů a technologií od monitorování, přes řízení až po pokročilé alarmování.
Skladba výše uvedených sestav je v řešení TECHSYS kompletně variabilní (nic není pevné) a každý zákazník si může navrhnou nebo modifikovat podobu dle své představy a potřeb.
Obr. 8 přibližuje příklad aktivace záporné mFRR služby na AB složeném z 3 bioplynových elektráren a jednoho elektrokotle.
Aktivovaná regulace byla pro hodnotu 1 MW, je zde tedy vidět pokles výroby z hodnoty 1150 kW na hodnoty 150 kW.
Na obr. 8 je vidět povel aktivace z ČEPS v hodnotě 1 MW. Systém generuje, jak ideální požadovaný průběh, tak dílčí řídící signály pro dílčí zdroje a následně zobrazuje reálnou výrobu na zdrojích a v sumě za AB.

sluzby ceps 2024 4

Doplnění zdrojů flexibility o chybějící funkčnosti

Velmi často se lze setkat se situací, že řídící systém zdroje flexibility (např. ŘS KGJ) nedisponuje potřebným měření elektrických veličin nebo nemá vhodná rozhraní pro napojení na systém agregace. Typicky pak dojde k tomu, že dodavatel technologie doplní nebo upgraduje svůj systém, je-li to možné, nebo častěji se doplní nezávislý funkční blok (formou externí řídící jednotky) doplněný např. i o potřebné funkce měření. Takovýmto funkčním blokem může být např. jednotka Storm-03, což je kompaktní RTU jednotka pro měření elektrických veličin disponující řídícími funkcemi a komunikačními rozhraními, tudíž se snadno integruje. Storm-03 tedy vlastně funkčně slučuje funkci RTU/PLC s funkcí měřícího převodníku elektrických veličin. Jednota Storm-03 je zobrazena na obr. 9.

sluzby ceps 2024 5

Závěr

Společnost TECHSYS má za svých více jak 30 let existence bohaté zkušenosti s řešením aplikací v oblasti energetiky, a proto řešení pro SVR je jen jednou z možností spolupráce. Moc rádi Vám pomůžeme vyřešit i další témata jako jsou:

  • Systémy pro provoz a dohled lokálních distribučních soustav (LDS).
  • SCADA systémy pro technické dispečinky.
  • Dispečerské řízení zdrojů (včetně řízení přetoků nebo dle cen SPOTu).
  • Systémy pro monitorování a řízení bilanční odchylky obchodníka.
  • Systémy pro monitoring a řízení rozlehlé distribuované infrastruktury.
  • Systémy pro monitoring a profylaxi specializovaných technologií.

V textu jsou použity obrázky a schémata z dokumentace společnosti TECHSYS – HW a SW, a.s. a z veřejně dostupné dokumentace.

TECHSYS – HW a SW, a.s.
Březinova 640/3a, 186 00 Praha
Tel.: +420 222 541 896
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript., Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.techsys.cz

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.

Časopis vychází 1x měsíčně.

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl

ElektroPrůmysl.cz, únor 2025

Číslo je tematicky zaměřené na osvětlovací techniku, nouzové osvětlení, software v automatizační technice, elektrotechnice a energetice.

Nadcházející webináře | kurzy

Zajímavé odkazy

EPLAN Platforma 2025 Objevte výhody aktuální verze - Profesionální konstruktérské nástroje pro navrhování elektroinstalace
Decentralizovaná automatizace, žádná řídicí skříň Přejděte do praxe, decentralizujte, modularizujte, kombinujte technologie, jednejte efektivněji ve spotřebě energií, omezujte a zjednodušujte složitost a nacházejte chytrá řešení.
RLC můstky ,impedanční analyzátory a testery bezpečnosti Kompletní nabídka přístrojů pro testování zařízení a obvodů výrobních linek, v procesech kontroly kvality, odděleních výzkumu a vývoje a měřicích laboratořích.

Najdete nás na Facebooku