Oponentský posudek k projektu PŘIPOJOVÁNÍ OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE DO ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVY ČR Zpracovatel: EGU Brno, a.s. Zadavatel: České sdružení regulovaných elektroenergetických společností (ČSRES = ČEPS, ČEZ Distribuce, E.ON Distribuce, PRE Distribuce) Oponent: Prof. Ing. Zdeněk Vostracký, DrSc., dr.h.c. Katedra elektroenergetiky a ekologie, Fakulta elektrotechnická Západočeská univerzita v Plzni 1. ZAMĚŘENÍ, CÍLE PROJEKTU Cíle projektu a jeho zaměření odpovídají aktuálnosti problematiky, z hlediska technického i ekonomického. Zvolená metodika je vhodná a zahrnuje komplexní pohledy a analýzy současného stavu i budoucí scénáře vývoje. Podklady ve zprávě jsou členěny na tři části: - Síťová část - Podpůrné služby - Ekonomika Projekt se zabývá potřebnou analýzou rizik a limitů vycházejících z lokálního a časového rozložení výroby a spotřeby elektrické energie s ohledem na vývoj instalování obnovitelných zdrojů energie. 2. METODIKA ZPRACOVÁNÍ Rozbor uvažuje varianty uplatnění OZE v sektoru energetiky a dopravy, tj. v teplárenství, elekroenergetice a dopravě. Respektují se klimatické a energetické požadavky EU do roku 2020, které jsou ČR splnitelné. Rovněž řešení respektuje a splňuje platnou energetickou legislativu ĆR. Použité metodiky zahrnovaly: a) Oblast elektrických sítí (studie připojitelnosti, práce pro ČEPS, práce pro MŽP v oblasti OZE), na základě kodexu, na základě inovovaných vyhlášek b) Oblast podpůrných služeb (dlouhodobá rovnováha 1
na základě dlouhodobé spolupráce s ČEPS v oblasti diskuse požadavků a provozních aspektů v oblasti PpS) c) Oblast ekonomiky (ceny a tarify elektřiny (spolupráce s ERU) 3. ŘÍZENÍ PROJEKTU ZPRACOVATELEM KOORDINACE ZADAVATELE A ZPRACOVATELE Zpracovatel úzce spolupracoval se zainteresovanými institucemi. Podklady získával z dostupných odkladů i na poradách se zadavatelem, na nichž konzultoval i upřesňoval postup, včetně kritického posuzování současných i budoucích dat. Zpracovatel má předpoklady kapacitní i odborné ke zpracování toho náročného úkolu. Jeho kompetentnost dokládá jeho historie, rovněž i jeho kontakty se zahraniční praxí. Jeho pracovníci měli k dispozici potřebné studijní podklady. Modelování bylo provedeno na vysoké odborné úrovni a stanovení kritických míst v přenosové soustavě je správné. Doba na řešení projektu byla poměrně krátká, což kladlo nároky na organizaci konzultace byly v dostatečném rozsahu: 1. Etapa: Cekem 3jednání od 11.11.2009:- diskuse zadání, specifikace projektu, - účast ČEPS, ČEZ D, E.ON D, PRE D, EGÚ Brno 2. Etapa: - Celkem 2 jednání od 7.1.2010: - nová aktualizace vstupů, předělávání 1.etapy, východiska pro 2.etapu - zabezpečení vstupy pro 2.etapu, diskuse metodiky - účast ČEPS, ČEZ D, E.ON D, PRE D, EGÚ Brno 4. VSTUPNÍ PODKLADY PRO ANALÝZY A METODIKA Věrohodnost analýzy je podmíněna vstupními daty. Řešitel proto věnoval dostatečnou pozornost sběru dat i jejich postupnému zpřesňování a to i v souvislostech a prognózování vývoje nasazování OZE v řadě scénářů. To se týká zejména příspěvků druhů OZE v období 2010 až 2020. Ty se musí průběžně upřesňovat s ohledem na měnící na situaci legislativní, podnikatelskou i technologickou, včetně nákladů na výrobu i účinnost fotovoltaiky (FV). Žádosti investorů o připojení nových zdrojů do sítí podané ke konci roku 2009, které převýšily očekávání (viz další odstavec) představují dramatický nárůst, což dokazuje potřebu komplexního pohledu. Překotný dynamický vývoj může mít vliv na zpracované scénáře. Výstupy se pak mohou rovněž dynamicky měnit. Proto je nutné dále sledovat vývoj. Metodika použitá ve zprávě může být vhodně využita. 5. HODNOCENÍ POŽADAVKŮ NA OZE A VÝVOJ V ČR Zpráva hodnotí objektivně závazek EU daný směrnicí o objemu podílu OZE v sektorech: teplárenství, elektroenergetika a doprava i v souvislosti s Národním akčním plánem 2
schváleným Ministerstvem průmyslu a obchodu v lednu 2010. Scénář Národního akčního plánu přisuzuje oblasti elektroenergetiky výkon 9,5 TWh, který v roce 2020 bude vyroben větrnými, fotovoltaickými a vodními elektrárnami a výrobou z biomasy a bioplynu (BIOM) i dalších obnovitelných zdrojů. Zpráva věrohodně analyzuje tento scénář. Zpracovatel analyzoval detailně kritická místa celého elektroenergetického systému ČR od výroby transformaci (jednotlivé transformátory) až po spotřebu. Ze žádostí investorů o připojení nových OZE do sítí podaných k 30.11.2009 postačuje ke splnění závazků ČR vůči EU z nich realizovat přibližně jen 38%. Tj. například: VTE: 3 655 MW vůči předpokladu 385 MW, v roce 2012 a 800 MW v roce 2020 (NAP) FVE: 8 547 MW vůči předpokladu 1 883MW v roce 2012 a 2 900 MW, v roce 2020 (NAP). Podobně je to v dalších letech. Naproti tomu požadavky v instalaci nových zdrojů v oblasti biomasy 374 MW žádostí nedosahují předpokládaného rozvoje s ohledem na prognózu využitelného množství biomasy. Realizování všech uvedených výkonů by při lineárním vývoji vyvolalo ekonomické důsledky v ceně energií i náklady na dimenzování podpůrných služeb a dimenzování technických prvků soustavy na špičková zatížení. 6. DOPADY ROZVOJE OZE Technická oblast- závěry zprávy: Výkon OZE (FVE a VTE) lze bez dalších opatření a současného stavu provozu v roce 2010 zvládnout. Provoz bez regulace v roce 2011 je nutné aktualizovat a pro období do roku 2012 je uveden do 1650 MW, Od roku 2O12 lze pak bez jistých opatření očekávat výskyt ohrožení provozu. Nejlogičtější a investičně nejjednodušší i nejrychlejší je takové opatření, které zajistí to, že OZE se budou považovat za rovnocenné výrobny elektřiny v ES. Všechny zdroje připojené do ES ČR bude tedy možné v případě potřeby předcházení mimořádných a havarijních stavů odstavit či omezit jejich dodávku. Pro zdroje vyšších instalovaných výkonů musí být jednoznačně definovány oblasti, v kterých již není možné připojovat další velké zdroje bez mimořádných technologických opatření a koordinace mezi PPS a PDS. Ekonomická oblast: Správný závěr: Rozvoj OZE při stávajícím systému podpory způsobí výrazné zvýšení cen elektřiny pro všechny skupiny zákazníků. Toto zvýšení cen bude ovlivňovat jak průmysl, tak i obyvatelstvo. Je tedy nutné analyzovat vývoj finanční podpory OZE. Legislativní oblast: Náměty pro řešení vyplývají z technické a ekonomické oblasti. Nutnost připravit energetickou legislativu. Spolehlivost a bezpečnost provozu elektroenergetické soustavy je kritickou oblastí, protože je nutné dodržet jisté nepřekročitelné proporce. Této záležitosti je proto věnován další odstavec. 7. KRITICKÁ OBLAST REGULACE SOUSTAVY 3
Výše uvedené problémy ekonomické a legislativní s rozvojem zvyšování výkonu obnovitelných zdrojů je možné do určité míry a rozsahu řešit. Klíčovým problémem jsou technické meze, určující řiditelnost elektrizační soustavy a dokonce i její udržitelnost, protože může nastat její nestabilita i rozpad. Řiditelnost soustavy je podmíněna potřebnou schopností reagovat na změny ve výkonech jak ve velikosti, tak v rychlosti, tj. čase. To je obecně známý princip kybernetických systémů se zpětnou vazbou. Tato schopnost je v elektroenergetickém systému výroby a spotřeby elektrické energie dána technickými parametry. V současném stavu technologií pak dominantní roli hrají: spotřeba energie, výkon a regulovatelný výkon (podpůrné služby). Triangl určující stabilitu soustavy je dán okamžitým výkonem soustavy a spotřebou energie a přiměřeným disponibilním regulovatelným výkonem. Spotřeba energie je do jisté míry predikovatelná, rovněž tak potřebný výkon. To ovšem platí v qvasistacionárních podmínkách. Jiná situace je v silně dynamickém režimu, ve kterém se mění rychle zejména potenciální výkon v důsledku neregulovatelného zdroje. Tímto neregulovatelným zdrojem jsou obnovitelné zdroje. Pak pro udržení stability systému musí být k dispozici poměrně velký regulovatelný výkon na vyrovnání toků energie. Regulovatelný výkon (jako podpůrná služba) představuje rozsah výkonu ostatních klasických, případně jaderných zdrojů. Je zřejmé, že nelze překročit jisté fyzikálně technologické provozní meze, protože rozsah regulovatelného výkonu závisí přímo na velikosti okamžitého výkonu (je jeho podílem), ze kterého se reguluje. Znamená to tedy, že ve zmíněném kybernetickém elektroenergetickém trianglu můžeme považovat spotřebu za daný inherentní parametr (zatím při současné technologii neregulovatelný). Ovšem okamžitý počáteční výkon (z něhož bude regulováno) a požadovaný regulovatelný výkon za veličiny přímo závislé. Čím větší bude potřebný regulovatelný výkon z neregulovaných zdrojů, tím větší bude požadovaný počáteční výkon zdrojů (při současné úrovni technologie). V závorkách je uvedeno při současné úrovni technologie, což znamená, že je to sice teoreticky řešitelné, ale v době asi do deseti let nelze uvažovat realizaci těchto prostředků (intenzivní výzkum - akumulace energie, chytré sítě, nové rychle regulovatelné zdroje, dálkové řízení spotřeby). Udržení stability systému je tedy zatím nyní dostupné jen na straně regulace výkonu neregulovatelných zdrojů OZE. Jedná se tedy o stanovení nejvyššího dovoleného připojitelného výkonu v poměru k regulačnímu rozsahu ostatních regulovaných zdrojů nebo umožnění možnost regulace zatím neregulovatelných zdrojů OZE. To znamená určitý zásah do legislativní a ekonomické oblasti. 8. ZÁVĚRY DOPORUČENÍ Ve zprávě je správně hodnocena spolehlivost a řiditelnost elektrizační soustavy z hlediska připojování obnovitelných zdrojů energie, jejichž výkon není regulován. Přitom regulace je dominantně na straně výroby. Pak je v tomto trianglu spojitou nádobou výkon celkový a výkon regulovatelný. Regulovatelný výkon (podpůrné služby soustavy) musí být v poměru k neregulovanému výkonu. To pak vyvolává nepřiměřené požadavky nejen na klasické zdroje, ale i na jejich časové rozložení a rychlost reakce. To ovšem představuje nejednoduchý a dlouhodobý výzkumný úkol (viz dále akumulaci energie, smart grid atd). 4
Elektrizační soustava udržuje svoji stabilitu v elektroenergetickém trianglu : výroba, spotřeba a regulace. V dosavadní situaci legislativy a úrovni technologie zdrojů energie je podmínkou udržení stability povolení nejvyššího připojitelného neregulovatelného výkonu obnovitelných zdrojů energie (zejména fotovoltaických zdrojů) v poměru k dostupnému regulovatelnému výkonu (klasických a jaderných zdrojů). Stejného cíle stability soustavy lze docílit tím, že zatím neregulovatelné obnovitelné zdroje energie bude možno zařadit mezi regulovatelné zdroje podle přijatelných pravidel po analýze technické a ekonomické. Je samozřejmé, že existují i prostředky technické regulace (časově řízeného připojování) zatím legislativně neregulovatelných zdrojů. To je přijatelný zásah v porovnání s hrozbou výpadku dodávky energie (black out). Ekonomické a legislativní úpravy je však nutné připravit po technické stránce. Tato situace ukazuje na to, že výzkum by měl předvídat budoucí vývoj, aby legislativní a ekonomické rozbory i závěry nebyly vlastně stanovovány bez znalostí technologických limitujících podmínek. 9. SOUHRN NÁMĚTY DO BUDOUCNA Po podrobném prostudování zprávy zpracovatele jsem dospěl k závěru, že byla podrobně analyzována současná situace s instalováním obnovitelných zdrojů energie v komplexních souvislostech. Zpráva je jednou z prvních původních komplexních studií této oblasti. Proto by měla práce v tomto směru pokračovat. Bylo by jistě užitečné, kdyby taková studie byla zpracována již dříve v předstihu před legislativními závěry, protože by byly známy technologické limity, které jsou rozhodující. Zpráva poskytuje i náměty na možná potřebná opatření a zadání výzkumných úkolů. Tato záležitost ukazuje na potřebu věrohodných vědeckých a technických podkladů před přijetím legislativních opatření. Do budoucna doporučuji soustředit pozornost výzkumu na následující oblasti: - Vytvořen obecnějšího modelu, který by sloužil k predikci dynamiky soustavy. - Zatěžování vedení a transformátorů v dynamickém provozu s ohledem na potenciální zatížení. - Akumulace energie je strategickým výzkumným úkolem, řešícím mnoho problémů s OZE a jejich zvyšujícím se podílem ve výrobě energie a tím proměnlivosti její výroby. - Řešení ostrovního provozu a smart grids. - Zpřesňování scénářů, které mohou (a často mají) nelineární charakter vývoje v souvislostech technologických, podnikatelských i legislativních. V Plzni 25.02.2010 5