POTENCIÁL ŘIDITELNÉ SPOTŘEBY V ČR možnosti uplatnění smart technologií Michal Macenauer Jiří 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 rozvoje v 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 provozních a poruchových stavů v sítích 3. problematice síťových přepětí, volbě ochran, jejich testování

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 3 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

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 5 Obecně k řízení na straně spotřeby 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 energie je užitečností – energetické sítě jsou neviditelné (tiše slouží) nyní obnovení starého paradigmatu – přesunout zajišťování rovnováhy částečně zpět na stranu poptávky

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 6 Obecně k řízení na straně spotřeby Situace v ČR – současný stav – struktura spotřeby VOtvar diagramu odběru dán technologickými požadavky motivace k řízení ze strany odběratelů souvisí s cenovými proporcemi peak a low zatížení MOPtvar diagramu odběru dán provozními požadavky částečně řízeno pomocí HDO MOOtvar diagramu dán z větší části pořadem denních činností částečně řízeno pomocí HDO

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 7 Obecně k řízení na straně spotřeby 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 problematické nutnost koordinace nabíjení – řízení přímé řízení již realizováno pomocí HDO existuje potenciáldalšího řízení přímé řízení již realizováno pomocí HDO zanedbatelný potenciál dalšího řízení do budoucna očekáván mírný nárůst přímého řízení potenciál je dán do značné míry cenovými poměry na trhu; technologicky je již zajištěno

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 8 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: Obecně k řízení na straně spotřeby 1. Spotřeba elektřiny s potenciálem odložení v čase při zachování přidané hodnoty z jejich využití spotřebiče s účinkem do jisté míry nezávislým na napájení, nebo spotřebiče, u nichž nemusí být hodnotou připravenost a okamžitá reakce 2. Spotřeba bez potenciálu odložení v čase při zachování přidané hodnoty z jejich využití všechny ostatní, zejména ty, které se používají v určitý relativně pevně daný čas

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 9 Spotřeba MOO – způsoby řízení řiditelné spotřeby 1. Spotřeba elektřiny s potenciálem odložení v čase při zachování přidané hodnoty z jejich využití Obecně k řízení na straně spotřeby a) PŘÍMÉ ŘÍZENÍ spotřebiče s účinkem do jisté míry nezávislým na periodizaci napájení zákazník může zcela přenechat řízení za předem stanovených podmínek a) NEPŘÍMÉ ŘÍZENÍ spotřebiče, u nichž nemusí být hodnotou připravenost a okamžitá reakce zákazník bude rozhodovat zda či kdy přenechat řízení

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 10 Spotřeba MOO – druhy neřiditelné spotřeby 2. Spotřebu bez potenciálu odložení v čase při zachování přidané hodnoty z jejich využití Obecně k řízení na straně spotřeby a) STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁ spotřebiče, které používají v určitý relativně pevně daný čas řízení zcela vyloučeno a) OBVYKLE NEŘIDITELNÁ spotřebiče, u nichž je řízení spojeno s částečnou ztrátou komfortu řízení nouzově či havarijně možno

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 11 Obecně k řízení na straně spotřeby 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

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 12 Obecně k řízení na straně spotřeby 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.

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 13 ŘIDITELNÁ Spotřeba dle řiditelnosti Obecně k řízení na straně spotřeby PŘÍMÉ ŘÍZENÍNEPŘÍMÉ ŘÍZENÍ NEŘIDITELNÁ STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁOBVYKLE NEŘIDITELNÁ

Obsah prezentace Obecně k řízení spotřeby elektřiny rovnováha mezi nabídkou a poptávkou (výrobou a spotřebou) situace v ČR spotřeba z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení Predikce spotřeby a tvarů zatížení úhrnné hodnoty tvary zatížení, přímé řízení, elektromobily Analýza možností řízení předpoklady kvantifikace Závěry

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 15 Predikce ročních hodnot spotřeby sektorů a TNS Predikce spotřeby a tvarů zatížení + 24 % + 33 %

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 16 Predikce tvarů diagramu MOO – tři řezy (MW) Predikce spotřeby a tvarů zatížení První neděle v roce – den s vysokým zatíženímDen minima – den s minimálním zatíženímTřetí středa v dubnu – den se středním zatížením

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy GWh 2,8 TWh Predikce ročních hodnot spotřeby sektoru elektromobilů Predikce spotřeby a tvarů zatížení

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 18 Predikce tvarů diagramu spotřeby sektoru elektromobilů Predikce spotřeby a tvarů zatížení Srovnání tvaru dne pracovního a nepracovního pro roky 2020 a 2030 Pracovní den 2030 Nepracovní den 2030

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 19 Predikce spotřeby a tvarů zatížení 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 Obecně k řízení spotřeby elektřiny rovnováha mezi nabídkou a poptávkou (výrobou a spotřebou) situace v ČR spotřeba MOO z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení Predikce spotřeby a tvarů zatížení úhrnné hodnoty tvary zatížení, přímé řízení, elektromobily Analýza možností řízení předpoklady kvantifikace Závěry

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 21 Analýza možností řízení 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).

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 22 Vývoj přímého řízení na MOO – tři řezy (MW) Třetí středa v dubnu – den se středním zatíženímPrvní neděle v roce – den s vysokým zatíženímDen minima – den s minimálním zatížením (pracovní den) Analýza možností řízení

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 23 Analýza možností řízení 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.

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 24 Analýza možností řízení 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).

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 25 Struktura spotřeby elektřiny průměrné domácnosti Analýza možností řízení

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 26 Struktura spotřeby elektřiny průměrné domácnosti Analýza možností řízení

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 27 Meze nepřímého řízení – rok 2030 – první neděle v roce Analýza možností řízení maximální disponibilita zapnutých spotřebičů maximální disponibilita vypnutých spotřebičů

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 28 Meze nepřímého řízení – rok 2030 – třetí středa v dubnu Analýza možností řízení maximální disponibilita zapnutých spotřebičů maximální disponibilita vypnutých spotřebičů

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 29 Meze nepřímého řízení – rok 2030 – den minima Analýza možností řízení maximální disponibilita zapnutých spotřebičů maximální disponibilita vypnutých spotřebičů

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 30 Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – první neděle v roce Analýza možností řízení optimalizace na tvar MOO

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 31 Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – třetí středa v dubnu Analýza možností řízení optimalizace na tvar MOO

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 32 Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – den minima (prac. den) Analýza možností řízení optimalizace na tvar MOO

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 33 Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru TNS – třetí středa v dubnu Analýza možností řízení optimalizace na tvar TNS

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 34 Nepřímé řízení – ochota zákazníků Analýza možností řízení Při 50 % původní ceny => odhadované využití 22 % 22 % potenciálu

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 35 Analýza možností řízení Nepřímé řízení – shrnutí procentuální vyjádření možností řízení – 2015 – denní úroveň (% z MOO):

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 36 Analýza možností řízení Nepřímé řízení – shrnutí vyjádření možností řízení – 2015 – denní energie (GWh):

Obsah prezentace Obecně k řízení spotřeby elektřiny rovnováha mezi nabídkou a poptávkou (výrobou a spotřebou) situace v ČR spotřeba MOO z pohledu řiditelnosti, způsobů řízení Predikce spotřeby a tvarů zatížení úhrnné hodnoty tvary zatížení, přímé řízení, elektromobily Analýza možností řízení předpoklady kvantifikace Závěry

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 38 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 zvýhodnění na úrovni 50 %) využití pro sektor elektromobilů – výrazný potenciál

EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy 39 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

EGÚ Brno, a. s. sekce provozu a rozvoje ES Děkuji za pozornost.