Strefa Wiedzy

Od problemu do zasobu systemowego. Integracja hybrydowych instalacji OZE i magazynów energii w dobie rynku usług systemowych

Transformacja roli instalacji OZE w systemie elektroenergetycznym postępuje na naszych oczach. Dzięki rozwojowi technologii instalacje te ewoluują z pasywnego źródła wytwórczego w aktywny zasób systemowy. To kolejny, pożądany etap rozwoju sektora zarówno z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy sieci, jak i tworzenia nowych przestrzeni biznesowych. Pozwala on na uczestnictwo nie tylko w rynku energii, lecz przede wszystkim w świadczeniu usług elastyczności i usług systemowych. Kluczem do tej zmiany nie jest jednakże sama technologia wytwarzania, lecz zaawansowana telemechanika, telekomunikacja i inteligentne systemy zarządzania, które umożliwiają hybrydowym instalacjom OZE prowadzenie aktywnego dialogu z rynkiem i siecią w czasie rzeczywistym.

 

1. Nowa rola OZE. Z problemu systemowego na zasób systemowy

Jeszcze niedawno instalacje OZE postrzegano jako źródła niesterowalne, generujące problemy bilansowe. Dziś, dzięki hybrydyzacji (łączeniu różnych technologii wytwarzania i magazynowania energii) oraz nowoczesnym funkcjonalnościom takim jak grid forming, sytuacja ta ulega odwróceniu. Ma to szczególne znaczenie w kontekście postępującej dekarbonizacji, która systematycznie ogranicza dostępność dyspozycyjnych jednostek konwencjonalnych, zapewniających inercję i stabilność systemu elektroenergetycznego. Powstającą lukę będą wypełnić nowoczesne i zaawansowanie instalacje OZE.

W nowym paradygmacie elektroenergetyki kluczowe stają się nie technologie, lecz profil wytwórczy i sterowalność jednostek. Zmiana ta rodzi jednak szereg wyzwań, w szczególności w obszarze telemetrii i telekomunikacji, gdzie kluczowe stają się niezawodność i czas reakcji.

Telekomunikacja staje się elementem funkcji regulacyjnej, a nie tylko funkcji monitoringu źródeł wytwórczych i magazynów. Oznacza to zmianę jakościową w podejściu do projektowania infrastruktury energetycznej – podkreśla Kamil Kotkowski, Menedżer ds. Projektów Energetycznych w WAGO.

Wymusza to zupełnie nowe spojrzenie na instalacje OZE, które powinny być przygotowane do funkcjonowania w wielu segmentach rynku energii jednocześnie. Fundamentem staje się tutaj koncepcja revenue stacking, czyli łączenia różnych strumieni przychodów, takich jak udział w rynku mocy, usługach systemowych czy rynku usług elastyczności. W tym ujęciu na znaczeniu zyskuje zasada neutralności technologicznej. Z perspektywy operatora systemu istotne nie jest, jaka technologia została zastosowana, lecz jakie funkcje systemowe instalacja realizuje oraz jakie parametry operacyjne deklaruje i utrzymuje w punkcie przyłączenia.

 

2. Architektura techniczna. Gdy telekomunikacja staje się funkcją regulacyjną

Wraz ze zmianą roli hybrydowych instalacji OZE zmienia się znaczenie ich architektury technicznej. Systemy telemechaniki, które jeszcze do niedawna pełniły głównie funkcje monitoringowe, dziś stają się integralną częścią układów aktywnego sterowania i regulacji pracy. Równocześnie telekomunikacja przestaje być wyłącznie kanałem przesyłu danych – staje się krytycznym elementem infrastruktury, od którego zależy zdolność do błyskawicznego reagowania na potrzeby systemu w czasie niemalże rzeczywistym.

Kluczowymi parametrami stają się niezawodność i czas reakcji. W praktyce rynkowej, np. na rynku bilansującym, czas odpowiedzi jednostki może wynosić zaledwie jedną sekundę. Tak rygorystyczne wymagania powodują, że infrastruktura musi być projektowana z myślą o najwyższej odporności na zakłócenia i minimalnych opóźnieniach przesyłu.

Warunkiem koniecznym dla realizacji tej zmiany jest wdrożenie nadrzędnych systemów sterowania. W tym kontekście decydującą rolę odgrywają nadrzędne systemy regulacji mocy – Power Plant Controller (PPC) oraz systemy EMS, które zapewniają skoordynowaną pracę wszystkich komponentów instalacji: źródeł wytwórczych, magazynów energii oraz odbiorów. Odpowiadają one za realizację scenariuszy operacyjnych, agregację dostępnych zasobów oraz dynamiczne dostosowywanie parametrów pracy instalacji do sygnałów systemowych i rynkowych w czasie zbliżonym do rzeczywistego. – mówi Kamil Kotkowski Menedżer ds. projektów energetycznych w WAGO ELWAG Sp. z o. o.

Implementacja zaawansowanych systemów sterowania to obecnie jedyna droga do pełnej integracji rozproszonych źródeł w jeden, sterowalny organizm. Takie podejście pozwala nie tylko spełnić restrykcyjne wymogi operatorów, ale przede wszystkim przekształcić techniczne ograniczenia w realną przewagę rynkową.

 

3. Integracja źródeł, czyli gdzie hybryda OZE ma mózg i serce?

Integracja rozproszonych źródeł wytwórczych i magazynów powinna tworzyć z nich jeden spójny organizm. Wymaga to zaawansowanej integracji na poziomie logicznym oraz zastosowania analityki pracującej w czasie rzeczywistym. To właśnie dzięki niej możliwa jest agregacja pomiarów do poziomu jednostki grafikowej, która dla operatora systemu staje się pojedynczym, stabilnym i przewidywalnym źródłem w punkcie przyłączenia.

W nowoczesnej architekturze hybrydowej granice pomiędzy planowaniem, regulacją i wykonaniem coraz bardziej się zacierają. Aby zrozumieć ten układ, warto posłużyć się analogią, że:

– sercem hybrydy jest nadrzędny układ regulacji, który integruje algorytmy sterowania, koordynuje pracę źródeł wytwórczych całego obiektu, zapewniając bezpieczeństwo regulacji (gdzie systemy lokalne telemechaniki odpowiadają za bezpośrednią kontrolę urządzeń i sygnałów),

– mózgiem hybrydy jest system DCS (Distributed Control System), stanowiący warstwę decyzyjno-strategiczną, w której zaszyta jest logika i strategia pracy, bo DCS agreguje dane, prowadzi analitykę oraz podejmuje decyzje o automatycznej realizacji planów pracy (BPKD) i uruchamianiu scenariuszy reakcji na sygnały z systemów operatora (LFC/SOWE).

Bez inteligentnego systemu DCS zarządzanie hybrydą o dużej skali staje się procesem nieefektywnym i obarczonym wysokim ryzykiem błędu ludzkiego. To w DCS zapadają kluczowe decyzje o tym, jak optymalnie wykorzystać zasoby w danej sekundzie rynkowe – wyjaśnia Mateusz Milczanowski, Head of Consulting w AXOMA.

4. Model biznesowy jako punkt wyjścia

Profesjonalizacja rynku energii wymusza na inwestorach nową refleksję projektową, czy zamiast koncentrować się na samej technologii, nie powinniśmy najpierw zdefiniować docelowego modelu biznesowego oraz jego strumieni przychodów? Skuteczna realizacja usług elastyczności czy udział w

rynku mocy wymaga zaplanowania odpowiedniej „inteligencji” systemu już na etapie koncepcji projektowej, a nie w trakcie realizacji czy eksploatacji. Inwestycja w zaawansowane systemy sterowania i DCS nie powinna być zatem postrzegana jako dodatkowy koszt, lecz jako warunek konieczny do uzyskania dostępu do nowych źródeł przychodów.

Transformacja instalacji OZE z pasywnych źródeł w aktywne zasoby systemowe jest procesem nieuchronnym, inicjowanym zarówno przez wymogi operatorów sieci, jak i nowe możliwości rynkowe. Kluczem do sukcesu w tym nowym modelu nie jest już wyłącznie produktywność samych jednostek wytwórczych, lecz sprawność systemów telemetrii i telemechaniki. W dobie wyzwań nowego rynku energii to właśnie niezawodna komunikacja i technologia sterowania definiują wartość biznesową obiektu oraz zapewniają elastyczność niezbędną do generowania zysków w dynamicznie zmieniającym się otoczeniu.

Publikacja została opracowana po przeprowadzonej VI Akademii O&M: Zarządzanie i integracja magazynów energii w ramach układów hybrydowych OZE z możliwością świadczenia usług bilansujących i uczestnictwa w rynku bilansującym.

---

 

Opracowali (kolejność alfabetyczna):

Katarzyna Jabłońska-Przywecka
Kamil Kotkowski
Mateusz Milczanowski
Łukasz Kucharski