Elektrownie wirtualne na rynkach mocy i energii – analiza warunków krajowych

• Autorzy: Wasilewski J. , Karkoszka K.

Warianty tytułu

EN

Virtual power plants on power and energy markets – analysis of domestic determinants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule scharakteryzowano potencjał integracji rozproszonych zasobów energetycznych (w ramach struktury zwanej „wirtualną elektrownią”) w kontekście działania na rynku energii, jak również świadczenia wybranych usług dla operatorów systemowych i sieciowych. Przeanalizowano wybrane technologie generacji rozproszonej, małych zasobników energii oraz odbiorów sterowalnych z punktu widzenia pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Scharakteryzowano ich podstawowe parametry i właściwości, takie jak moc (energia w przypadku zasobników) pojedynczych jednostek, możliwość ich łączenia w większe instalacje, przewidywalność pracy oraz możliwość sterowania mocą. Następnie przedstawiono specyfikę pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego, a w szczególności wskazano na zapotrzebowanie operatora systemu przesyłowego na usługi regulacyjne. Scharakteryzowano aktualne wymagania operatora dotyczące świadczenia takich usług. Wskazano na brak aktualnego wykorzystania w dużej skali możliwości regulacyjnych na poziomie rozproszonych zasobów energii, zarówno podażowych, jak i popytowych (na poziomie sieci dystrybucyjnych średniego i niskiego napięcia). W kolejnej części artykułu przedstawiono potencjalne obszary biznesowe dla działania wirtualnych elektrowni, tj. wytwarzanie i obrót energią, agregacja handlowo-techniczna w ramach wewnętrznej grupy bilansującej oraz świadczenie usług regulacyjnych dla operatorów sieci elektroenergetycznych. Przeanalizowano również warunki i przykłady komercyjnego działania wirtualnych elektrowni na rynkach w Niemczech, co mogłoby stanowić przykład dla wprowadzenia odpowiednich regulacji w Polsce. Artykuł zakończono podsumowaniem i wnioskami. Stwierdzono, że sprzężenie idei rozproszonych zasobów energetycznych, ich integracji oraz ciągle rozwijającej się technologii smart grid może być w obecnych i przyszłych uwarunkowaniach prawnych, rynkowych i społecznych bardzo korzystnym rozwiązaniem. Zaproponowano również podjęcie dalszych działań badawczych w tym kierunku.

EN

This paper deals with the potential of distributed energy resources (within the framework of so-called „virtual power plants”) in the context of activity on the market and selected ancillary services for power system and network operators as well. The selected technologies of distributed generation, small energy storage and demand response have been analysed from the point of view of Polish Power System. The basic parameters and features of distributed energy resources have been described such as: power of individual units (energy in case of storage units), connection possibility to larger installations, predictability of operation and potentiality of power control. Next, the specificity of Polish Power System operation has been presented, especially the power system control services demanded by the Polish transmission system operator. The current requirements stated by the Polish transmission system operator have been described as well. It has been pointed to the fact that the potential of power system control by distributed energy resources is not currently utilized, both on the supply and demand side (on the level of medium and low voltage distribution power networks). In further part of the paper, the prospective business areas for activities of virtual power plant have been presented, i.e.: energy production and trading, trade- technical aggregation in the framework of internal balance group and power system control services for power network operators. Both the determinants and examples of commercial activities of the virtual power plants on markets in Germany have been analysed. This could be an indication for the implementation of appropriate regulations in Poland. At the end of paper one can find the summary and conclusions. It has been found that the coupling of ideas such as: renewable energy resources, its aggregation as well as constantly evolving „smart grid” technology can be a very advantageous solution both nowadays and in future legal, market and social conditions. Further research and development concerning virtual power plants activities have been also proposed.

Słowa kluczowe

PL

elektrownia wirtualna; rozproszone zasoby energetyczne; usługi systemowe; generacja rozproszona; zasobniki energii; odbiór sterowalny

EN

virtual power plant; distributed energy resources; ancillary services for power system; distributed generation; energy storage; demand response

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, z. 1
• Strony: 35--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wasilewski J.

• PSE Innowacje sp. z o.o.

autor

Karkoszka K.

• PSE Innowacje sp. z o.o.

Bibliografia

• Asmus, P. 2010. Microgrids, virtual power plants and our distributed energy future. The Electricity Journal t. 23, z. 10, s. 72–82.
• Bućko, P. 2010. Usługi bilansowania systemu dystrybucyjnego. Acta Energetica z. 2, s. 7–14.
• Dielmann, K. i van der Velden, A. 2003. Virtual power plants (VPP) – a new perspective for energy generation? Modern Techniques and Technologies, MTT. Proceedings of the 9th International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists. IEEE, s. 18–20.
• Electricity… 2010 – Electricity Energy Storage Technology Options. A White Paper Primer on Applications,Costs, and Benefits, 2010 Electric Power Research Institute, Inc. [Online] Dostepne w: https://www.parliament.nsw.gov.au/prod/parlment/committee.nsf/0/7482f370da08bf4eca257a38000982f6/$-FILE/CSIRO%20attachment%201c%20-%20US%20storage%20economics.PDF [Dostęp: 1.12.2015].
• ENTSO-E… 2015 – ENTSO-E Continental Europe Operation Handbook: A1 – Appendix 1: Load-Frequency Control and Performance. [Online] Dostępne w: https://www.entsoe.eu/publications/system-operations-reports/operation-handbook/Pages/default.aspx [Dostęp: 1.12.2015].
• Guille, C. i Gross, G. 2009. A conceptual framework for the vehicle-to-grid (V2G) implementation. Energy policy t. 37, z. 11, s. 4379–4390.
• Impacts… 2011 – Impacts of Wind Generation Integration, Electric Power Research Institute EPRI, 2011. [Online] Dostępne w: http://www.uwig.org/epri-1023166.pdf [Dostęp: 1.12.2015].
• Instrukcja… 2010 – Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej. Bilansowanie systemu i zarządzanie ograniczeniami systemowymi, Wersja 1.0, zatwierdzona decyzją Prezesa URE nr DPK-4320-1(6)/2010/KS z dnia 23 lipca 2010 r. z późniejszymi zmianami.
• Instrukcja… 2011 – Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej. Warunki korzystania, prowadzenia ruchu, eksploatacji i planowania rozwoju sieci. Wersja 2.0, zatwierdzona decyzją Prezesa URE nr DPK-4320-1(4)/2011/LK z dnia 15 grudnia 2011 r. z późniejszymi zmianami.
• Kurztitel… 2014 – Kurztitel Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG. [Online] Dostępne w: http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/eeg_2014/gesamt.pdf [Dostęp: 1.12.2015].
• Kwiatkowski, M. 2010. Wykorzystywanie technologii magazynowania energii w postaci sprężonego powietrza w ramach integracji farm wiatrowych z systemem elektroenergetycznym. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN z. 78, s. 115–126.
• Machowski, J. 2007. Regulacja i stabilność systemu elektroenergetycznego. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• Martin, B. 2009. Virtual Power Plants in Real Applications-Pilot Demonstrations in Spain and England as part of the European project FENIX, ETG-Fachbericht-Internationaler ETG-Kongress, VDE VERLAG GmbH.
• Parol i in. 2013 – Parol, M., Baczyński, D., Księżyk, K., Piotrowski, P., Wasilewski, J. i Wójtowicz, T. 2013. Mikrosieci niskiego napięcia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• Paska, J. 2010. Wytwarzanie rozproszone energii elektrycznej i ciepła. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• Paska, J. 2012. Zasobniki energii elektrycznej w systemie elektroenergetycznym − zastosowania i rozwiązania. Przegląd Elektrotechniczny z. 09a, s. 50–56.
• Pudjianto i in. 2007 – Pudjianto, D., Ramsay, C. i Strbac, G. 2007. Virtual power plant and system integration of distributed energy resources. IET Renewable power generation t. 1, z. 1, s. 10–16.
• Regelleistung… 2015 – Regelleistung.net, Internetplattform zur Vergabe von Regelleistung. [Online] Dostępne w: www.regelleistung.net [Dostęp: 1.12.2015].
• Rozp. … 2007 – Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz.U. 2007 nr 93 poz. 623) z późniejszymi zmianami.
• Ruthe i in. 2012 – Ruthe, S., Rehtanz, C. i Lehnhoff, S. 2012. Towards frequency control with large scale Virtual Power Plants, 3rd IEEE PES International Conference and Exhibition on Innovative Smart Grid Technologies (ISGT Europe), s 6.
• Schulz i in. 2005 – Schulz, C., Roder, G. i Kurrat, M. 2005. Virtual power plants with combined heat and power micro-units, IEEE International Conference on Future Power Systems, s. 5.
• Sekyung 2010 – Sekyung, H., Soohee, H. i Sezaki, K. 2010. Development of an optimal vehicle-to-grid aggregator for frequency regulation. IEEE Transactions on Smart Grid t. 1, z. 1, s. 65–72.
• TransmissionCode 2007 – TransmissionCode 2007 Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber Version 1.1, August 2007. [Online] Dostępne w: https://www.vde.com/de/fnn/dokumente/documents/transmissioncode2007.pdf [Dostęp: 1.12.2015].
• Ustawa… 1997 – Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. – Prawo energetyczne (Dz.U. 1997 nr 54 poz. 348) z późniejszymi zmianami.
• Ustawa… 2015 – Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz.U. 2015 poz. 478).
• Wójcicki, R. 2015. Internet przedmiotów jako narzędzie wspomagające poprawę efektywności energetycznej w fotowoltaicznych instalacjach prosumenckich Studia Informatica t. 36, z. 2, s. 59–72.
• Ziems i in. 2012 – Ziems, C., Meinke, S., Nocke, J., Weber, H. i Hassel, E. 2012. Effects of fluctuating wind power and photovoltaic production to the controlability and thermodynamic behaviour of conventional power plants in Germany. Abstract for the research study, Rostock. [Online] Dostepne w: http://www.vgb.org/vgbmultimedia/333_Abstract_final_report-p-5970.pdf [Dostęp: 1.12.2015].

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.