Proměna portfolia podpůrných služeb

Europe’s balancing landscape is shifting. Renewables reduce system inertia and increase the need for fast frequency control, while TSO coordination across borders and new tech help maintain stability.

Přechod od synchronních strojů k výrobě založené na polovodičových střídačích představuje zásadní změnu paradigmatu v elektroenergetice. Setrvačnost soustavy, po desetiletí samozřejmá vlastnost každé fungující sítě, se dnes stává kritickým parametrem. V klasickém pojetí tvořily rotační hmoty generátorů a turbín obrovský setrvačník, který při výpadku zdroje přirozeně brzdil nástup frekvenční odchylky a poskytoval čas pro aktivaci primární regulace.

S odstavováním synchronních strojů a jejich nahrazováním obnovitelnými zdroji se tento mecha­nismus vytrácí. Větrné a fotovoltaické elektrárny jsou k síti připojeny přes střídače, které je od sítě galvanicky oddělují. Celkové setrvačnosti soustavy tyto zdroje nepřispívají, pokud není setrvačnost uměle vytvářena pokročilými řídicími algoritmy.

FFR: KDYŽ 30 SEKUND NESTAČÍ

Pokles setrvačnosti zvyšuje hodnotu RoCoF (Rate of Change of Frequency) – rychlost změny frekvence. Zatímco v systému s dostatečnou setrvačností klesá frekvence pozvolna, v systému s nízkou setrvačností je pokles mnohem strmější. Pokud RoCoF překročí nastavené meze, hrozí nekoordinované odpojení zdrojů a kaskádový výpadek.

Tradiční primární regulace s plným náběhem do třiceti sekund (Frequency Containment Reserves, FCR) přestává být v prostředí s vysokým RoCoF dostačující. Provozovatelé přenosových soustav proto zpřísňují požadavky a vedle výkonu posuzují také dynamickou odezvu, tedy jak přesně a rychle je zdroj schopen sledovat regulační křivku. Zde selhávají pomalé tepelné bloky, naopak bateriová úložiště dosahují plného výkonu v milisekundách. Tradiční tepelné elektrárny jsou navíc stavěny na kladnou regulaci, pro rychlou zápornou regulaci jsou technicky nevhodné.

Zároveň se otevírá prostor pro nové produkty, jako je rychlá frekvenční odezva (Fast Frequency Reserve, FFR) – extrémně rychlý zásah v řádu jedné až dvou sekund, který kompenzuje chybějící setrvačnost. Tento produkt je ušitý na míru bateriím a moderním větrným elektrárnám s pokročilým řízením střídačů. Evropským průkopníkem v jeho nasazení je region severní Evropy. Provozovatelé přenosových soustav Finska, Švédska a Norska službu FFR zavedli už v první polovině roku 2020. Například Fingrid si rezervace výkonu pro FFR zajišťuje ve speciálních day-ahead aukcích. Poptávaný výkon se liší dle potřeb. Nejvyšší je obvykle v období od dubna do září, nejčastěji kolem 30 MW. Pro kontext: celkové zatížení finské sítě bývá o něco vyšší než české, s ročním průměrem kolem 10 GW.

OZE ZVYŠUJÍ POTŘEBU ZÁPORNÉ REGULACE

Dalším stále rozšířenějším provozním problémem je asymetrický efekt obnovitelných zdrojů energie na potřebu podpůrných služeb. V obdobích vysoké výroby z obnovitelných zdrojů vznikají přebytky, které nelze vždy absorbovat tržními mechanismy – obzvlášť při nedostatečném rozvoji obchodní flexibility, kterou může poskytovat například akumulace (ať už bateriová či jiná) nebo odezva na straně spotřeby (demand-side response).

Výsledkem je dramatický nárůst potřeby záporné regulace, resp. obecněji schopnosti flexibilně snížit výrobu či zvýšit spotřebu. Ten prokazují mimo jiné rostoucí počty hodin se zápornou cenou elektřiny, převážně v době vysoké výroby fotovoltaických elektráren. Například v Německu jich bylo loni zaznamenáno téměř 600. Německý zákonodárce reagoval novelou, která v těchto hodinách přerušuje provozní podporu nových fotovoltaik.

V sousední Francii provozovatel přenosové sou­stavy RTE opakovaně upozorňoval na nedostatek nabídek záporné regulace, což vedlo k legislativní změně – od ledna 2026 jsou všechny zdroje nad 10 MW připojené k síti povinny nabízet v národním vyrovnávacím mechanismu svou flexibilitu. Platí to i pro obnovitelné zdroje: podle francouzského pv magazine se nové opatření týká až 4,2 GW výkonu instalovaného v solárních elektrárnách.

EFEKTIVITA SKRZE EVROPSKOU SPOLUPRÁCI

Souběžně s národními snahami o zajištění rovnováhy probíhá také evropská harmonizace. Její hnací silou je tzv. rámcový pokyn pro obchodní zajišťování výkonové rovnováhy v elektroenergetice. Ten propojuje dosud roztříštěné národní trhy s regulační energií pomocí čtyř klíčových platforem:

• PICASSO – výměna regulační energie ze záloh pro regulaci výkonové rovnováhy s automatickou aktivací (aFRR),
• MARI – výměna regulační energie ze záloh pro regulaci výkonové rovnováhy s manuální aktivací (mFRR),
• TERRE – výměna regulační energie ze záloh pro náhradu (RR),
• IGCC – výměna systémových odchylek za využití přenosové kapacity zbylé po skončení vnitrodenního obchodování s účelem předejít aktivaci regulační energie (v roce 2024 díky tomu ČEPS podle ENTSO-E na regulační energii ušetřil téměř 17 mil. eur, SEPS asi 10 mil. eur).

Evropská spolupráce probíhá také v obstarávání regulačního výkonu, a to na dvou platformách: FCR Cooperation a ALPACA. První jmenovaná platforma funguje na principu denních aukcí se čtyřhodinovými bloky a nabídky v ní musí být symetrické (kladná i záporná primární regulace je nabízena zároveň). Úspěšní poskytovatelé jsou odměňováni jednotnou mezní cenou, nejsou-li dosaženy limitní hodnoty (core shares) stanovující minimální výši výkonu, který musí být provozovateli přenosových soustav nakoupen lokálně. V takových případech jsou ceny stanoveny dvě. Platformy FCR Cooperation se v současnosti účastní devět zemí, Česká republika je na rozdíl od Slovenska jednou z nich.

Projekt ALPACA pak zprostředkovává přeshraniční rezervaci výkonu pro sekundární regulaci (aFRR), a to také ve čtyřhodinových blocích, avšak odděleně pro kladnou a zápornou regulaci. Odměňování probíhá v režimu pay-as-bid (platba dle podané nabídky), úspěšní účastníci aukcí tedy dostávají za své služby různě vysoké odměny. ALPACA je nejmladší kooperační platformou v oblasti služeb výkonové rovnováhy, spuštěna byla v září 2025, kdy se do již dříve propojeného německého a rakouského trhu přidala společnost ČEPS.

Poskytovatelé služeb výkonové rovnováhy tak stále častěji soutěží v mezinárodních aukcích, což vyvíjí tlak na snižování nabídkových cen. Toho jsou schopny především ty nejefektivnější zdroje – např. právě bateriová úložiště.

Obrázek č. 1: Vývoj instalovaného výkonu v Evropě dle zdrojů

Zdroj: ENTSO-E

KOMBINACE ZDROJŮ PRO BUDOUCNOST

Stojíme na prahu zásadní transformace. Mění se fyzikální podstata soustavy (klesá setrvačnost, roste RoCoF), provozní realita (asymetrický efekt OZE na potřeby regulace) i tržní prostředí (evropské platformy). Do budoucna lze očekávat další nárůst podílu bateriových úložišť, jejichž technické přednosti je předurčují především pro FCR a FFR, ale i aFRR.

Argumentace o vhodnosti baterií ale vyžaduje doplnění z provozní praxe. Aby baterie mohla poskytovat symetrickou regulaci, musí být její stav nabití udržován kolem 50 %. Při poměru výkonu a kapacity 1:1, běžném u baterií pro podpůrné služby, dosáhne bateriové úložiště při plném výkonu jedním směrem svého limitu zhruba za 30 minut. Pro krátké výkyvy a rychlé služby to stačí, pro déletrvající přebytky či nedostatky nikoliv.

Dalším trendem je rozvoj agregace a virtuálních elektráren, kdy tisíce malých zdrojů (domácí baterie, tepelná čerpadla, nabíječky elektromobilů) mohou dohromady nabídnout regulaci srovnatelnou s velkými elektrárnami. Klasické zdroje se musí adaptovat. Plynové zdroje se mohou modernizací přiblížit rychlosti baterií a nejspíš najdou uplatnění v terciární regulaci (mFRR). Pomalé uhelné bloky z trhu se službami výkonové rovnováhy pravděpodobně postupně zmizí.

Výzvou zůstává setrvačnost. Řešením jsou setrvačníky, moderní přečerpávací elektrárny nebo syntetická setrvačnost z tzv. grid-forming střídačů u obnovitelných zdrojů či baterií. S propojováním trhů roste také význam lokální flexibility pro řešení problémů v distribučních sítích. Koordinace obou úrovní tak bude zcela zásadní.