POTENCIÁL ŘIDITELNÉ SPOTŘEBY V ČR možnosti uplatnění smart technologií

POTENCIÁL ŘIDITELNÉ SPOTŘEBY V ČRmožnosti uplatněnísmart technologií

Michal MacenauerJiří Ptáček

EGÚ Brno, a. s., sekce provozu a rozvoje ES

konference ČEZ Měření, 2012

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 2

EGÚ Brno, a.s.

Výzkum, vývoj, výroba,

inženýring ve výrobě, přenosu,

distribuci a užití elektřiny, plynu a tepla

více než 60 let historie a zkušeností (od vzniku propojené ES ČR)

hlavní obor činnosti: analýzy provozu elektrizační soustavy a jejího rozvojev nejbližší perspektivě až po dlouhodobé horizonty a strategické úvahy

dlouhodobé poslání a cíl: být nezávislým a dlouhodobě důvěryhodným partnerem v oblasti plánování zajištění rovnováhy elektrizační a plynárenské soustavy ČR (rovnováhy mezi nabídkou a poptávkou či výrobou a spotřebou)

společnost se věnuje zejména:

1. analýzám a rozvoji na celosystémové úrovni

2. silnoproudých elektrotechnickým zařízením, sledování provoznícha poruchových stavů v sítích

3. problematice síťových přepětí, volbě ochran, jejich testování


EGÚ Brno, a.s.

Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy

zpracování „Dlouhodobých bilancí elektřiny ES ČR“

výpočty a analýzy Elektrických sítí na úrovni přenosové soustavy a sítí 110 kV

výpočty a analýzy zdrojové a palivové základny

zpracování „Typových diagramů dodávek“ v oblasti energetiky a podpůrná činnost v oblasti plynárenství

příprava podkladů pro Cenová rozhodnutí v oblasti elektroenergetiky, ekonomické výpočty

tvorba podkladů pro energetickou legislativu a zpracování materiálů pro koncepční rozhodování, expertní a posudková činnost v oboru elektroenergetiky dlouhodobé

udržování komplexní databáze a simulačních modelů o elektrizační soustavě ČR a tvorba technické databáze o ES střední Evropy

Obsah prezentace

Obecně k řízení na straně spotřeby

rovnováha mezi nabídkou a poptávkou (výrobou a spotřebou)

situace v ČR

spotřeba MOO a elektromobilů z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení

Predikce spotřeby a tvarů zatížení

úhrnné hodnoty

tvary zatížení

Analýza možností řízení

předpoklady

kvantifikace

Závěry



Rovnováha mezi nabídkou a poptávkou (výrobou a spotřebou)

na počátku problematická vinou nespolehlivosti výroby zdrojů

vývojem se podařilo nalézt způsoby regulace

vyřešila se otázka: Jak to udělat, aby jednotliví odběratelé mohli odebírat dle svého časového plánu?

řešení rovnováhy se stalo přidanou hodnotou – energetika je poskytuje jako službu zákazníkům, kteří za to(za navýšení komfortu při využití) platí

časově nepodmíněný odběr energieje užitečností – energetické sítě jsouneviditelné (tiše slouží)

nyní obnovení starého paradigmatu – přesunout zajišťování rovnováhyčástečně zpět na stranu poptávky



Situace v ČR – současný stav – struktura spotřeby

VO58%

MOP14%

MOO25%

Ostatní (bez PVE)3%

VO tvar diagramu odběru dán technologickými požadavky

motivace k řízení ze strany odběratelů souvisí s cenovými proporcemi peak a low zatížení

MOP tvar diagramu odběru dán provozními požadavky

částečně řízeno pomocí HDO

MOO tvar diagramu dán z větší části pořadem denních činností

částečně řízeno pomocí HDO



Situace v ČR – současný stav a budoucnost

Stávající segmenty spotřeby

VO

MOP

MOO

Nový segment spotřeby

Elektromobily výrazná spotřeba (cca 6 % TNS kolem roku 2040)zejména výkonově problematickénutnost koordinace nabíjení – řízení

přímé řízení již realizováno pomocí HDOexistuje potenciál dalšího řízení

přímé řízení již realizováno pomocí HDOzanedbatelný potenciál dalšího řízenído budoucna očekáván mírný nárůst přímého řízení

potenciál je dán do značné míry cenovými poměry na trhu; technologicky je již zajištěno


Spotřeba MOO – rozdělení z pohledu řiditelnosti

každý spotřebič je řiditelný... otázkou je přidaná (ubraná) hodnota řízení

předpoklad: nebudeme chtít ubrat hodnotu plynoucí z využití elektřiny

pak jsou dva druhy spotřeby z pohledu řiditelnosti:


1. Spotřeba elektřiny s potenciálemodložení v čase při zachovánípřidané hodnoty z jejich využití

spotřebiče s účinkem do jisté míry nezávislýmna napájení, nebo spotřebiče, u nichž nemusí být hodnotou připravenost a okamžitá reakce

2. Spotřeba bez potenciálu odloženív čase při zachování přidané hodnotyz jejich využitívšechny ostatní, zejména ty, které sepoužívají v určitý relativně pevně daný čas


Spotřeba MOO – způsoby řízení řiditelné spotřeby

1. Spotřeba elektřiny s potenciálem odložení v čase při zachovánípřidané hodnoty z jejich využití


a) PŘÍMÉ ŘÍZENÍspotřebiče s účinkem do jisté míry nezávislým na periodizaci napájení

zákazník může zcela přenechat řízení za předem stanovených podmínek

a) NEPŘÍMÉ ŘÍZENÍspotřebiče, u nichž nemusí být hodnotou připravenost a okamžitá reakce

zákazník bude rozhodovat zda či kdy přenechat řízení


Spotřeba MOO – druhy neřiditelné spotřeby

2. Spotřebu bez potenciálu odložení v čase při zachování přidané hodnotyz jejich využití


a) STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁspotřebiče, které používají v určitý relativně pevně daný čas

řízení zcela vyloučeno

a) OBVYKLE NEŘIDITELNÁspotřebiče, u nichž je řízení spojenos částečnou ztrátou komfortu

řízení nouzově či havarijně možno



Spotřeba sektoru elektromobilů – možnosti či nutnost řízení

nový segment – nejistá budoucnost závisí na mnoha těžko predikovatelných faktorech,

spotřeba elektromobilů pro případ 100 % nahrazení může činit okolo 13 TWh (což by pro rok 2060 bylo cca 15 % TNS),

vzhledem k okolnostem to bude mnohem méně,

elektromobily budou výrazným problémem pro zajištění rovnováhy zejména z pohledu distribučních sítí – výrazné výkonové problémy – nutnost velkých investic do sítí vn a nn,

charakter spotřeby elektromobilů:

1. řiditelná i neřiditelná (v jistých proporcích)

2. řiditelná část je: přímo řiditelná, ale i nepřímo řiditelná



Spotřeba sektoru elektromobilů – možnosti akumulace

vzhledem k charakteru provozu elektromobilů lze předpokládat:

1. cca 60 % energie spotřebováno v době večerní a noční – možnost vyrovnávání nočních provalů;

2. pouze cca 1/5 zařízení bude využitelná v režimu dodávky výkonu a energie (1/5 zařízení současně připojených do sítě),

3. možnost odloženého počátku nabíjení (nutnost plánování odstávky elektromobilu) je pro zákazníka výrazná ztráta komfortu a hodnoty (omezený počet cyklů... cca 3000)… záleží na cenových poměrech.


ŘIDITELNÁ

Spotřeba dle řiditelnosti


PŘÍMÉ ŘÍZENÍ NEPŘÍMÉ ŘÍZENÍ

NEŘIDITELNÁ

STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁ OBVYKLE NEŘIDITELNÁ

Obsah prezentace

Obecně k řízení spotřeby elektřiny


situace v ČR

spotřeba z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení


úhrnné hodnoty

tvary zatížení, přímé řízení, elektromobily


předpoklady

kvantifikace

Závěry


Predikce ročních hodnot spotřeby sektorů a TNS

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060

(%)

rok

báze

= 1

00 %

VO MOP MOO TNS


+ 24 %

+ 33 %


Predikce tvarů diagramu MOO – tři řezy (MW)


První neděle v roce – den s vysokým zatížením

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO.15

MOO.20

MOO.25

MOO.30

Den minima – den s minimálním zatíženímTřetí středa v dubnu – den se středním zatížením

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO2015

MOO2020

MOO2025

MOO2030

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO.15

MOO.20

MOO.25

MOO.30


950 GWh

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060

(TW

h)

nízký referenční vysoký historie

2,8 TWh

Predikce ročních hodnot spotřeby sektoru elektromobilů



Predikce tvarů diagramu spotřeby sektoru elektromobilů


Srovnání tvaru dne pracovního a nepracovního pro roky 2020 a 2030

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (M

W)

Pracovní 2020

Neprac. 2020

Pracovní 2030

Neprac. 2030

Pracovní den 2030

Nepracovní den 2030



Shrnutí – predikce spotřeby a tvarů zatížení

mezi roky 2015 a 2030 očekáváme:

1. navýšení TNS o přibližně 27 %,

2. navýšení spotřeby MOO o přibližně 18 %,

3. navýšení spotřeby MOP o přibližně 29 %,

4. diagram MOO: maximum i minimum zatížení mezi roky 2015 a 2030 naroste o 18 %,

5. diagram MOP: maximum zatížení mezi roky 2015 a 2030 naroste o 16 %, minimum diagramu naroste o 24 % (odpovídá předpokladu sezónního vyrovnávání),

6. sektor elektromobilů: 840 tis. kusů – roční spotřeba okolo 950 GWh.

Obsah prezentace



situace v ČR

spotřeba MOO z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení


úhrnné hodnoty



předpoklady

kvantifikace

Závěry



Předpoklady – přímé řízení

v současnosti je přímé řízení realizováno pomocí HDO,

přímé řízení může být uskutečňováno libovolným způsobem (je otázkou uspořádání trhu a stanovení pravidel),

podstatný je charakter přímého řízení: zákazník může zcela přenechat řízení za předem stanovených podmínek (počet hodin zapnutí či základní parametry schématu řízení),

subjekt, který řídí se snaží vhodně tvarovat diagramy zatížení – zákazník je cenově zvýhodněn za poskytnutí spotřeby k řízení,

dnešní stav je bohužel specifický výrazně nevhodným nastavením pravidel (tarifní politika) této služby – vede v některých případech ke zneužívání a tím ke zhoršujícímu se využití služby, za kterou je poskytnuto cenové zvýhodnění (náklady jsou tak nespravedlivě rozpuštěny mezi zákazníky).


Vývoj přímého řízení na MOO – tři řezy (MW)

Třetí středa v dubnu – den se středním zatíženímPrvní neděle v roce – den s vysokým zatížením

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO2015

MOO2020

MOO2025

MOO2030

HDO-D2015

HDO-D2020

HDO-D2025

HDO-D2030

Den minima – den s minimálním zatížením (pracovní den)


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO2015

MOO2020

MOO2025

MOO2030

HDO-D2015

HDO-D2020

HDO-D2025

HDO-D2030

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO2015

MOO2020

MOO2025

MOO2030

HDO-D2015

HDO-D2020

HDO-D2025

HDO-D2030



Shrnutí – přímé řízení

sektor MOO:

1. očekáváno mírné snižování celkové roční energie a to v horizontu roku 2030 na přibližně 97,8 % hodnoty roku 2015; snižování bude dáno zejména aplikací úspor zateplováním a zefektivněním využití TUV,

2. dlouhodobě očekáván průměrný roční výkon přímého řízení MOO 360 MW,

3. roční energie diagramu přímého řízení očekávána přibližně 3,1 TWh, což je přibližně 5,3 % dnešní TNS,

sektor MOP:

1. očekáváno naopak navyšování celkové roční energie a to v horizontu roku 2030 na přibližně 109,3 % hodnoty roku 2015; navyšování bude dáno zejména rozvojem sektoru MOP daným ekonomickým růstem ČR,

2. dlouhodobě očekáván průměrný roční výkon přímého řízení MOP 130 MW,

3. roční energie diagramu přímého řízeného očekávána přibližně 1,1 TWh, což je přibližně 1,9 % dnešní TNS.



Předpoklady – nepřímé řízení

nepřímé řízení nemá potenciál v sektoru MOP – bylo analyzováno jen pro MOO (maloodběr podnikatelský je spotřebou výrobní sféry a tvar jejího odběrového diagramu je dán potřebami výroby a produkce přidané hodnoty),

nepřímého řízení se v sektoru MOO budou účastnit pouze spotřebiče charakteru řiditelné spotřeby (spotřebiče, u nichž nemusí být hodnotou připravenost a okamžitá reakce) – pračka a myčka nádobí,

pro přehlednost byla separována spotřeba charakteru striktně neřiditelné spotřeby (spotřebiče, které se používají v pevně daný čas) – dominatně spotřeba na přípravu pokrmů,

provozně možné jsou pouze vnitrodenní přesuny části spotřeby,

byly stanoveny a respektovány provozní limity pro řízení – diagramy maximální v dané hodině odpojitelné a připojitelné spotřeby (výrazně netriviální úloha).


Struktura spotřeby elektřiny průměrné domácnosti


0,4%

0,2%

0,1%

3,1%

0,1%

0,3%

0,4%

0,7%

0,1%

0,2%

0,0%

1,7%

1,1%

2,1%

1,3%

0,0%

0,2% 2,9%

2,9%

0,7%

0,0%

2,0%

0,1%

4,0%7,1%

0,0%

5,5%

4,0%4,1%

9,7%

15,2%

11,1%

4,1%

5,5%

8,5%

0,1%

0,5%0,2%

0,0%

elektrická trouba

elektrická varná deska

digestoř

elektrický gril

fritéza

mikrovlnná trouba

pečící pánev (remoska)

rychlovarná konvice

sendvičovač

lednice (jednoduchá či kombinovaná)

mraznička

vinotéka (chladnička)

domácí pekárna

opékač topinek

espresso

kávovar

myčka nádobí

pračka

pračka se sušičkou

sušička

žehlička

audio/video systém - kompaktní

audio/video systém - komponenty

laptop

stolní PC

tiskárna inkoustová, jehličková, termosublimační

tiskárna laserová

televize CRT

televize LCD

televize plazmová

video projektor

vysoušeč vlasů

kulma

vysavač

drobný spotřebič (wifirouter, modem, nabíječky (mobil…), el. hodiny, alarm, etc.)

přenosná klimatizace

trvalá klimatizace (splitová, či multisplitová)

horkovzdušný ventilátor

elektricky vytápěný otopný žebřík

pračka

lednicestolní PC

drobné spotřebiče

elektrickátrouba

myčka

rychlovarnákonvice

vysavač

žehlička

varnádeska

televize CRT

televize LCD

mraznička


Struktura spotřeby elektřiny průměrné domácnosti


34,3%

0,7%

51,8%

13,3%

provoz kuchyně (52 %)

elektronika a ostatní(34%)

ošetřování prádla(13 %)

přitápění a klimatizace(0,7 %)

69,5%

9,6%

20,9%

řiditelná(20 %)

ostatní(70 %)

striktně neřiditelná (10 %)


Meze nepřímého řízení – rok 2030 – první neděle v roce


-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO řízení

MOO maximálnívýkon k vypnutí

MOO maximálnívýkon k zapnutí

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)

maximální disponibilita zapnutých spotřebičů

maximální disponibilita vypnutých spotřebičů


Meze nepřímého řízení – rok 2030 – třetí středa v dubnu


-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO řízení



-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)

řízení.30

řízení-max-vyp.30

řízení-max-zap.30




Meze nepřímého řízení – rok 2030 – den minima


-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO řízení



-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)




Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – první neděle v roce


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO

MOO bez příméhořízení

MOO bez příméhořízení a striktněneřiditelnéspotřeby

MOO bez příméhořízení a striktněřiditelné spotřeby -vyrovnaný

MOO vyrovnaný0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)

optimalizace na tvar MOO


Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – třetí středa v dubnu


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO




MOO vyrovnaný0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)



Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – den minima (prac. den)


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MOO




MOO vyrovnaný0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)



0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

výko

n (G

W)

Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru TNS – třetí středa v dubnu


0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

2015vyrovnaný

2030vyrovnaný

2015

2030

optimalizace na tvar TNS


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% v

yuži

tí c

elk

ové

ho

po

ten

ciá

lu

% původní ceny

maximální odhad referenční odhad nízký odhad

Nepřímé řízení – ochota zákazníků


Při 50 % původní ceny => odhadované využití 22 %

22 % potenciálu


první neděle třetí středa den minima

MOO 100,0 100,0 100,0

HDO-D 22,4 19,5 19,3

MOO bez HDO 77,6 80,5 80,7

striktně neřiditelná spotřeba 7,6 3,9 4,7

MOO bez HDO, vaření 70,0 76,6 76,1

potenciál řízení bez omezení pořadem denních činností

9,8 8,1 12,1

řízení s respektováním pořadu denních činností

5,4 2,7 6,7

reálné využití řízení (22 %) 1,2 0,6 1,5


Nepřímé řízení – shrnutí

procentuální vyjádření možností řízení – 2015 – denní úroveň (% z MOO):



Nepřímé řízení – shrnutí

vyjádření možností řízení – 2015 – denní energie (GWh):

první neděle třetí středa den minima

MOO 59,9 37,0 30,8

HDO-D 13,4 7,2 5,9

MOO bez HDO 46,5 29,8 24,9

striktně neřiditelná spotřeba 4,6 1,4 1,4

MOO bez HDO, vaření 41,9 28,4 23,5

potenciál řízení bez omezení pořadem denních činností

5,9 3,0 3,7

řízení s respektováním pořadu denních činností

3,2 1,0 2,1

reálné využití řízení (22 %) 0,7 0,2 0,5

Obsah prezentace



situace v ČR

spotřeba MOO z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení


úhrnné hodnoty



předpoklady

kvantifikace

Závěry


Závěry

Přímé řízení

velká většina řiditelné spotřeby je již v ČR přímo řízena pomocí HDO (přibližně 81 %)

pro přímé řízení je očekáváno jen nepatrné navýšení řiditelné energie(mezi roky 2015 a 2030 nárůst o 0,7 %)

Nepřímé řízení

nepřímé řízení je vyloučeno v produktivních sektorech (VO a MOP) – tvar dán technologickými a provozními požadavky

energie pro nepřímé řízení na úrovni MOO může činit nanejvýš cca 5,4 % denní spotřeby

při respektování předpokládané ochoty zákazníků pak půjde pouze o cca 1/5 teoretického potenciálu, tedy o cca 1,2 % (pro cenové zvýhodněnína úrovni 50 %)

využití pro sektor elektromobilů – výrazný potenciál


Zamyšlení na závěr

Je potenciál nepřímého řízení na straně spotřeby využitelný v praxi?

účinek má stochastický charakter – není možné použít přímo jako PpS s garancí účinku

funkčnost je podmíněna dostatečným cenovým zvýhodněním(či znevýhodněním… není průchodné)

při vhodném nastavení však může sloužit jako další pomocný instrument k zajištění rovnováhy a to zejména v nouzových a havarijních stavech (odpínání určitých segmentů spotřeby)

při vhodném využití může snížit investice do rozvoje infrastruktury spojené s rozvojem elektromobility (zejména v sítích velkých aglomerací) – nejvýraznější potenciál

[email protected]@egubrno.cz

EGÚ Brno, a. s.sekce provozu a rozvoje ES

Děkuji za pozornost.

Date post:	11-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	tommy
View:	31 times
Download:	0 times

POTENCIÁL ŘIDITELNÉ SPOTŘEBY V ČR možnosti uplatnění smart technologií

Documents