DFLEX: lepší uplatnění pro agregaci flexibility

ABSTRACT: A number of small customers grouped under a flexibility aggregator can provide balancing services. But how to resolve the situation when the flexibility provider and aggregator are in different balance groups? This was one of the tasks of the DFLEX project which was co-funded by the state via the THÉTA programme of the Czech Technology Agency.

Projekt byl realizován v letech 2019–2022. Hlavním řešitelem byl provozovatel elektroenergetické přenosové soustavy ČR, společnost ČEPS, spoluřešiteli Český institut informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC) ČVUT, Pražská energetika, a. s., a Digital Energy Services s. r. o., člen skupiny Nano Energies. Projekt byl spolufinancován se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci programu THÉTA.

ZAPOJENÍ STRANY SPOTŘEBY DO POSKYTOVÁNÍ SVR

Cílem dekarbonizace je náhrada fosilních zdrojů elektrické energie (poskytujících podpůrné služby) jinými zdroji šetrnějšími k životnímu prostředí. Vzhledem k dostupným technologiím se v současnosti upřednostňují malé decentrální zdroje charakteristické vysokou intermitencí. Proto s ohledem na strukturu budoucí národního palivového mixu provozovatel přenosové soustavy (PPS) čelí při dekarbonizaci riziku úbytku zdrojů podpůrných služeb (PpS), zejména služeb výkonové rovnováhy (SVR) bez jasně artikulované vize jejich adekvátní náhrady. Zapojení strany spotřeby, a to jak prosumerů (odběratelů s vnořeným zdrojem), tak i čistých spotřebitelů, do poskytování SVR je vnímáno jako jedno z možných řešení pro zajištění dostatečného regulačního výkonu pro udržování výkonové rovnováhy elektrizační soustavy (ES) ČR. Tento trend je patrný i v celosvětovém měřítku.

Princip agregace flexibility na straně spotřeby, kde služba není realizována jedním přímo „viditelným“ fyzickým výrobním zařízením (nebo jejich málopočetnou množinou), ale velkou virtuální množinou rozptýlených zařízení výrobního, spotřebního či akumulačního charakteru, vnáší do poskytování SVR technologické odlišnosti, kterým je třeba přizpůsobit procesy a datové toky. Při agregaci flexibility do SVR je v reálném čase řízeno odběrové chování jednotlivých drobných poskytovatelů flexibility (PoFL), kteří tvoří početně rozsáhlý agregační blok (AB), tak, aby ve výsledku bylo dosaženo agregované služby v souladu s kvalitativními ukazateli stanovenými Pravidly provozování přenosové soustavy (Kodexem PS). Každá SVR má transparentně definované parametry, včetně způsobu hodnocení kvality a vypořádání regulační energie (RE), a tyto se při uplatnění agregace flexibility nemění. ČEPS k poskytovatelům SVR přistupuje nediskriminačně a nerozlišuje je podle technického způsobu realizace SVR. Poskytovatel SVR má stejná práva a povinnosti, bez ohledu na to, jakým způsobem službu technicky zajišťuje. Agregátor flexibility do podoby SVR tedy je ve stejném postavení jako jakýkoliv jiný poskytovatel SVR.

Obrázek č. 1: Model tržního uspořádání elektro-energetiky se zapojením samostatných agregátorů

VÝVOJ TRHU SMĚREM K MODELU NEZÁVISLÉHO AGREGÁTORA

Dosavadní evoluce obchodního, fiktivního a následně agregačního bloku umožňuje SVR technicky poskytovat formou koordinovaného řízení samostatných zdrojů flexibility převážně výrobního charakteru. Poskytovatel SVR je držitelem licence na výrobu.

Role samostatného agregátora, poskytovatele SVR, není v současném modelu integrovaného agregátora explicitně pojmenována. Takový poskytovatel SVR ale nemůže v současném legislativním rámci flexibilitu vytěžovat u prosumerů, kteří spadají pod jiný subjekt zúčtování (SZ).

Koncept nezávislé agregace do SVR lze popsat tržním modelem, kde poskytovatel SVR (agregátor) je samostatným subjektem a účastníkem trhu, nezávislým na dodavateli. Dodavatel prosumerovi/POFLovi dodává pouze komoditu, tzn. elektrickou energii. Poskytovatel SVR od téhož POFLa nezávisle vytěžuje dílčí flexibilitu a agreguje ji do podoby standartní SVR.

Mezi dodavatelem komodity a poskytovatelem SVR neexistuje v navrženém tržním uspořádání žádný přímý smluvní vztah.

Odchylka dodavatele komodity, kterou poskytovatel SVR způsobí v přímé souvislosti s vytěžováním flexibility, musí být kompenzována prostřednictvím standardních tržních procesů (tzv. korekce diagramu dodavatele). Při rozdělení celkové dodávky na dodanou (nebo odebranou) silovou elektřinu a regulační energii hraje klíčovou roli tzv. baseline.

Obrázek č. 2: Časové rozlišení baseline a měření musí odpovídat časovému rozlišení poskytované služby, obvykle se jedná o vteřinová data/měření.

BASELINE

Aktuální Kodex PS (část II.) ukládá poskytovateli SVR povinnost udržovat zařízení, která poskytují SVR, během obchodního intervalu na konstantním výkonu, tzv. P_DG. Tento požadavek je při poskytování podpůrných služeb prostřednictvím velké virtuální množiny „statisticky“ rozptýlených zařízení na straně spotřeby obtížně splnitelný.

V případě poskytování SVR formou agregace flexibility se předpokládá stanovení takzvaného „dynamického P_DG“, neboli baseline. Tento diagram představuje fiktivní chování poskytovatele flexibility, pokud by flexibilitu neposkytoval. Odečtením časové řady baseline od časové řady technického měření se získá časová řada výkonu poskytnuté flexibility, která představuje regulační energii. Tato energie ovlivňuje obchodní pozici Dodavatele komodity – produktu dodávky silové elektřiny, nebo energetické služby.

Ve spolupráci s projektem SecureFlex byly analyzovány dostupné časové řady a datové sady dílčích poskytovatelů flexibility z řad zákazníků členů konsorcia projektu DFLEX. Byly systematicky prozkoumány různé způsoby stanovení baseline a způsoby hodnocení kvality baseline pro jednotlivé SVR (aFRR a mFRR). S ohledem na přesnost baseline je preferováno stanovení baseline (BL) poskytovatelem SVR (agregátorem), neboť ten má detailní znalosti o technologiích a omezeních konkrétních POFLů. Jako kritérium pro hodnocení přesnosti baseline byl navržen ukazatel MAPE (Mean Absolute Percentage Error = střední absolutní procentní chyba), hraniční hodnoty byly navrženy tak, aby byly konzistentní se stávajícím hodnocením přesnosti držení P_DG.

Výsledky výzkumu byly použity jako podklad pro aktualizaci Kodexu PS. Využití tohoto dynamického P_DG (neboli baseline) při poskytování PpS bude možné od 1. 7. 2023.

VYPOŘÁDÁNÍ A ZÚČTOVÁNÍ POSKYTNUTÝCH SVR

Stávající předpisy (vyhláška o pravidlech trhu a Kodex PS) definují vypořádání transakcí při poskytování SVR. Klíčovou funkcionalitou je očištění diagramu dodavatele o RE, která vznikla v příčinné souvislosti s aktivací flexibility. Pokud tato změna nastala mimo časový úsek aktivace flexibility, je vnímána jako preload, či rebound efekt. Tento jev způsobí dodavateli odchylku, která se následně promítne do systémové odchylky. V současné době, vzhledem k absenci detailních znalostí chování technologií, jsou dopady preload/rebound efektů obtížně kvantifikovatelné. Projekt DFLEX navrhuje provést další analýzy pro kvantifikaci dopadu preload/rebound efektu, a to jak v technické, tak i finanční rovině.

MĚŘENÍ A PŘENOSY DAT

Pro správné řízení a vyhodnocení agregované flexibility je nezbytné, aby dílčí poskytovatel flexibility byl vybaven měřením v souladu s požadavky na poskytování SVR. Byla vyhodnocena využitelnost variant zajištění naměřených dat pro potřeby zúčtování a řízení jednotlivých produktů a služeb a to:

• měření AMM a

• dedikované měření podle specifické služby.

Instalace průběhového měření (AMM) u POFLa zapojeného do agregace flexibility je nezbytnou, avšak ne plně dostačující podmínkou pro naplnění potřeb relevantních procesů na data při poskytování SVR.

Vzhledem k tomu, že na měřicí přístroj jsou při poskytování SVR kladeny vyšší požadavky (zejména obnovovací frekvence naměřených dat), je nezbytné instalovat specializovaný měřicí přístroj, u něhož předpokládáme shodu s požadavky na zúčtování či řízení dané služby.

Poskytovatelé SVR (agregátoři) byli historicky vybaveni fyzickými komunikačními terminály, prostřednictvím kterých po sériové lince (prostřednictvím protokolu IEC 870-5-101) komunikovali s řídicím systémem dispečinku ČEPS. Projekt DFLEX doporučil umožnit taktéž komunikaci prostřednictvím protokolu IEC 870-5-104 (toto bylo realizováno změnou Kodexu PS od 1. 4. 2021).

CERTIFIKACE A PRŮBĚŽNÉ OVĚŘOVÁNÍ DOSTUPNOSTI A KVALITY

V rámci certifikace je ověřována schopnost poskytování dané služby. Součástí je taktéž vypracování studie provozních možností agregačního bloku, kde se analyzují schopnosti dílčích poskytovatelů poskytovat deklarovaný výkon. Vzhledem k rostoucímu rozsahu a komplexitě agregačního bloku je ověření všech variant a konfigurací zásadně komplikovanější. V projektu DFLEX bylo navrženo oddělení procesů samotné technické certifikace agregátora, kde bude ověřena funkčnost procesů, IT systému a datové komunikace s dispečerským řídícím systémem PS, od kvalifikace (validace), tzn. schopnosti agregátora poskytnout službu v požadované kvalitě. Při kvalifikaci může být využito například matematických modelů agregačních bloků a jejich simulací, tyto simulace mohou být následně ověřeny fyzickými testy (například zkušební aktivací). Jednou z možností, jak zjednodušit proces kvalifikace, je využití takzvaných typových certifikací. Agregátor může rozšířit agregační blok o zařízení bez nutnosti recertifikace. Zařízení, které bude takto přidáno do agregačního bloku, musí být uvedeno v registru energetických zařízení (podle Kodexu PS, části II.). Nová velikost agregačního bloku je ověřena zkušební aktivací. Projekt DFLEX navrhl ověřit praktické přínosy typových certifikací a jejich schopnost nemusí podchytit reálnou dostupnou flexibilitu.

AGREGÁTOŘI JSOU BLÍŽ K MOŽNOSTI POSKYTOVAT SVR

Projekt přinesl cenné výstupy, z nichž byla část realizována již v jeho průběhu a další změny budou realizovány v následujících letech. Identifikoval také celou řadu souvisejících témat a otázek, na něž je potřeba najít odpovědi. K tomu je zapotřebí navazujících výzkumných činností a projektů. Aby bylo možné tato navazující témata zkoumat, budou nutné další poznatky a relevantní data z reálného poskytování flexibility na straně spotřeby. Na základě těchto nabytých zkušeností bude dále vhodně směřován trh s nezávislou agregací flexibility.

Poděkování za spolupráci při tvorbě článku: Ing. Ondřej Mamula, MBA (ČVUT CIIRC), Ing. Karel Vinkler, MBA (ČEPS, a.s.),

Ing. Radim Chrapek (ČEPS, a.s.)

O AUTOROVI

Ing. MARTIN KULŠTEJN působí jako specialista oddělení Inovační projekty společnosti ČEPS. Zaměřuje se převážně na organizaci a koordinaci inovačních projektů pod hlavičkou Technologické agentury ČR, mezi něž patří i projekt DFLEX.

Kontakt: kulstejn@ceps.cz