První test zapojení domácností do vyrovnávání sítě

ABSTRACT: Delta Green, in cooperation with the Czech TSO ČEPS, carried out a series of tests on connecting aggregated supply and demand points to provide balancing services. The results indicate that households with PV and battery storage are prepared to participate in this process.

V Delta Green na konci loňského roku začali tuto cestu domácnostem prošlapávat. Společně s provozovatelem české elektroenergetické přenosové soustavy, společností ČEPS, realizovali vůbec první test služeb výkonové rovnováhy v domácnostech v Česku. Delta Green se dlouhodobě věnuje řízení a obchodování elektřiny a patří mezi průkopníky agregace flexibility v Česku.

PROČ POTŘEBUJEME SLUŽBY VÝKONOVÉ ROVNOVÁHY

Služby výkonové rovnováhy (SVR) jsou služby, kterými ČEPS řídí vyrovnanou výkonovou bilanci elektrizační soustavy ČR. V současné době se do těchto služeb stále více zapojují agregovaná výrobní i spotřební zařízení menších velikostí (mimo klasických výrobních zdrojů o velkých výkonech). Speciálním segmentem jsou výrobní a spotřební zařízení instalovaná u domácností, která na zapojení do služeb výkonové rovnováhy teprve čekají. Proto byl proveden tento test, který měl za cíl ukázat, že i domácnosti se mohou podílet na řízení soustavy. Jejich zapojení je možné pouze prostřednictvím tzv. agregátorů, protože se jedná o malé výkony o velikosti max. cca desítek kW. Nicméně zkušenosti ze zahraničí ukazují, že se jedná o nezanedbatelný segment v rámci SVR. Společnost ČEPS nikterak neomezuje zapojení jakýchkoliv zařízení do SVR. Pro řízení soustavy je nezbytné splnění parametrů služeb aFRR (sekundární regulace) a mFRR (terciární regulace), které využívá společnost ČEPS pro řízení soustavy, přičemž nejsou nijak omezena jednotlivá zařízení, která jsou pro poskytování těchto služeb využívána.

JE MOŽNÉ ŘÍDIT FOTOVOLTAIKU?

Test byl realizován pomocí vzdáleného řízení fotovoltaických elektráren a na ně napojených baterií. Vysoký počet bateriových úložišť napojených na fotovoltaiky nabídl dvě možnosti řízení – pomocí baterií a snižováním dodávky do sítě. Většinu baterií lze řídit jednoduchými povely typu: „nabíjej ze sítě”, „vybíjej do sítě” nebo „nedělej nic”.

V zimním období není baterie plně využitá, proto je vhodným kandidátem pro služby výkonové rovnováhy typu down (zvýšení spotřeby elektřiny). Naopak v letním období je baterie většinu času nabita a je vhodným kandidátem na službu up (dodávka energie do sítě).

PRŮBĚH TESTOVÁNÍ

Pro test byly využity baterie napojené na fotovoltaické systémy v předem oslovených domácnostech zákazníků Delta Green. Ti potvrdili dobrovolné zapojení do testu, při kterém nedošlo k překročení jejich rezervované kapacity dodávky do sítě.

Test byl rozdělen na tři části, všechny byly realizovány v noci. Důvodem je nízká cena na spotu. Zákazníci tak v případě aktivace směrem dolů (odběr ze sítě) nebyli vystaveni vysokým cenám energie.

Před testy byly baterie nabity na 60 %. Nabíjení skončilo vždy pět minut před každým testem, aby mohla být stanovena počáteční baseline (spotřeba v době aktivace) daného odběrného a předávacího místa (OPM).

TESTOVANÝ AGREGAČNÍ BLOK

Průměrná kapacita bateriového úložiště napojeného na fotovoltaiku byla 19,3 kWh, což je výrazně více, než uvádějí dostupné veřejné statistiky.

Pro test byla zvolena symetrická služba aFRR, tedy stejný výkon up (dodávka) i down (odběr), s předpokladem, že výkony pro vybíjení a nabíjení baterie jsou standardně stejné. Test ale ukázal, že agregovaný blok byl výrazně asymetrický. Možnosti služby down (spotřeba) dosahovaly přibližně 3× vyšších hodnot než u služby up (dodávka do sítě). Právě služba dodávky do sítě výrazně omezovala velikost celého bloku.

Důvodem této asymetrie byl fakt, že v domácnostech byla v levných nočních hodinách puštěna spotřeba a tu baterie musí „přetlačit“, aby se požadovaný výkon projevil na celém OPM. Někteří účastníci testu neměli navíc povolené přetoky do distribuční sítě, což přispělo k vyšší asymetrii bloku.

Průměrné hodnoty výkonů OPM dle testů

ODHALUJEME TŘI ČÁSTI TESTU

Ze čtyř regulačních period byly splněny dvě. První dvě regulační periody cílový výkon relativně přesně kopíroval aktivační signál. V rámci třetí periody ale dodávaná regulační energie překročila horní limit. Situace nastala kvůli velké změně na několika odběrných místech, kdy došlo k náhlému snížení spotřebovávané elektřiny a baterie nebyly schopné tuto spotřebu nahradit (a celková služba up tak překročila limity služby aFRR).

V návaznosti na tento problém byl upraven agregační algoritmus, aby v obdobných případech docházelo k větší korekci i na ostatních odběrných místech zapojených do agregačního bloku.

Druhá aktivace byla testována na jedné regulační periodě. Celá aktivace byla vyhodnocena jako úspěšná, nicméně jak plusová tak minusová nedosáhla 100 % hodnot předpokládaných výkonů. Vzhledem k náběhovým rampám však aktivace splnila požadované limity.

V této souvislosti byl dále upravován algoritmus tak, aby odhadované maximální výkony reflektovaly reálné možnosti agregačního bloku vyrovnávat lokální výkyvy ve spotřebě.

Třetí aktivace obsahovala dvě regulační periody. Převážně se jednalo o minusovou službu, nicméně s lokálními výkyvy do služby plusové. Aktivace relativně přesně kopírovala požadované výkony.

V izolovaných momentech dodané výkony přesahovaly požadované limity, nicméně problémy z předchozích aktivací se podařilo z větší části eliminovat.

BUDOUCNOST AGREGACE FLEXIBILITY V DOMÁCNOSTECH

Test potvrdil, že domácnosti jsou připraveny zapojit se do poskytování služeb výkonové rovnováhy. Legislativně tomuto kroku nic nebrání. Delta Green plánuje službu spustit ještě v roce 2024 a do řízení zapojit nejen domácnosti s fotovoltaikami, ale rozšířit je i o zařízení, jako jsou elektroauta nebo tepelná čerpadla.

Aby bylo možné službu spustit, je potřeba udělat ještě několik kroků. V nejbližších měsících bude Delta Green realizovat další testy, do kterých bude zapojeno více druhů zařízení. Dojde také k navýšení výkonu.

Za předpokladu, že budou testy úspěšné, bude následovat certifikace agregačního bloku o velikosti 1 MW. Tímto výkonem ČEPS stanovuje minimální hranici pro vstup do služeb vyrovnávání sítě.

Delta Green má k dnešnímu dni přes 3 000 zákazníků, kteří vlastní fotovoltaiky a mohli by se do služeb zapojit okamžitě. Pro ilustraci: pro sestavení bloků pro služby dodávky (up) a odběru elektřiny ze sítě (down) je dle výsledků testu potřeba minimálně toto množství fotovoltaik s baterií: 83 (down), 250 (up).

Pokud ale budeme uvažovat, že výkon domácí fotovoltaiky se pohybuje okolo čtyř až pěti kilowattů, pak pro 1 MW blok bude potřeba cca 200 domácností. Tyto počty nezahrnují tepelná čerpadla a řízení nabíjení elektromobilů, které potenciál ještě značně navyšují.

Plně elektrifikovaná domácnost by podle našich odhadů mohla zapojením do služeb výkonové rovnováhy vydělat až 10 tisíc korun ročně.
 

O AUTORECH

Ing. Jan Hicl je spolumajitelem a produktovým ředitelem Delta Green, kde se svým týmem pracuje na rozvoji rezidenční flexibility.

Ing. Martin Kašák pracuje v ČEPS, a.s., jako ředitel sekce Energetický trh. V oblasti energetiky působí od roku 2002.

Kontakt: kasak@ceps.cz