POTENCIÁL ŘIDITELNÉ SPOTŘEBY V ČR možnosti uplatnění smart technologií

1. POTENCIÁL ŘIDITELNÉ SPOTŘEBY V ČRmožnosti uplatněnísmart technologií Michal MacenauerJiří Ptáček EGÚ Brno, a. s., sekce provozu a rozvoje ES konference ČEZ Měření, 2012

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: • analýzám a rozvoji na celosystémové úrovni • silnoproudých elektrotechnickým zařízením, sledování provoznícha poruchových stavů v sítích • problematice síťových přepětí, volbě ochran, jejich testování

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, expertnía posudková činnost v oboru elektroenergetiky dlouhodobé • udržování komplexní databáze a simulačních modelů o elektrizační soustavě ČR a tvorba technické databáze o ES střední Evropy

4. 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

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 energieje užitečností – energetické sítě jsouneviditelné (tiše slouží) • nyní obnovení starého paradigmatu – přesunout zajišťování rovnováhyčástečně zpět na stranu poptávky

6. Obecně k řízení na straně spotřeby Situace v ČR – současný stav – struktura spotřeby VO tvar 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 MOO tvar diagramu dán z větší části pořadem denních činností částečně řízeno pomocí HDO

7. Obecně k řízení na straně spotřeby Situace v ČR – současný stav a budoucnost Stávající segmenty spotřeby • VO • MOP • MOO Nový segment spotřeby • Elektromobily potenciál je dán do značné míry cenovými poměry na trhu; technologicky je již zajištěno přímé řízení již realizováno pomocí HDOzanedbatelný potenciál dalšího řízenído budoucna očekáván mírný nárůst přímého řízení přímé řízení již realizováno pomocí HDOexistuje potenciál dalšího řízení výrazná spotřeba (cca 6 % TNS kolem roku 2040)zejména výkonově problematickénutnost koordinace nabíjení – řízení

8. Obecně k řízení na straně spotřeby 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: • 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 • Spotřeba bez potenciálu odloženív čase při zachování přidané hodnotyz jejich využití všechny ostatní, zejména ty, které sepoužívají v určitý relativně pevně daný čas

9. Obecně k řízení na straně spotřeby Spotřeba MOO – způsoby řízení řiditelné spotřeby • 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 reakcezákazník bude rozhodovat zda či kdy přenechat řízení

10. Obecně k řízení na straně spotřeby Spotřeba MOO – druhy neřiditelné spotřeby • Spotřebu bez potenciálu odložení v čase při zachování přidané hodnotyz jejich využití a) STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁspotřebiče, které používají v určitý relativně pevně daný časřízení zcela vyloučeno a) OBVYKLE NEŘIDITELNÁspotřebiče, u nichž je řízení spojenos částečnou ztrátou komfortuřízení nouzově či havarijně možno

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: • řiditelná i neřiditelná (v jistých proporcích) • řiditelná část je: přímo řiditelná, ale i nepřímo řiditelná

12. Obecně k řízení na straně spotřeby Spotřeba sektoru elektromobilů – možnosti akumulace • vzhledem k charakteru provozu elektromobilů lze předpokládat: • cca 60 % energie spotřebováno v době večerní a noční – možnost vyrovnávání nočních provalů; • pouze cca 1/5 zařízení bude využitelná v režimu dodávky výkonu a energie (1/5 zařízení současně připojených do sítě), • 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.

13. Obecně k řízení na straně spotřeby Spotřeba dle řiditelnosti PŘÍMÉ ŘÍZENÍ NEPŘÍMÉ ŘÍZENÍ ŘIDITELNÁ NEŘIDITELNÁ STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁ OBVYKLE NEŘIDITELNÁ

14. 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

15. Predikce spotřeby a tvarů zatížení Predikce ročních hodnot spotřeby sektorů a TNS + 33 % + 24 %

16. Predikce spotřeby a tvarů zatížení Predikce tvarů diagramu MOO – tři řezy (MW) Den minima – den s minimálním zatížením První neděle v roce – den s vysokým zatížením Třetí středa v dubnu – den se středním zatížením

17. Predikce spotřeby a tvarů zatížení Predikce ročních hodnot spotřeby sektoru elektromobilů 2,8 TWh 950 GWh

18. Predikce spotřeby a tvarů zatížení Predikce tvarů diagramu spotřeby sektoru elektromobilů Srovnání tvaru dne pracovního a nepracovního pro roky 2020 a 2030 Pracovní den 2030 Nepracovní den 2030

19. Predikce spotřeby a tvarů zatížení Shrnutí – predikce spotřeby a tvarů zatížení • mezi roky 2015 a 2030 očekáváme: • navýšení TNS o přibližně 27 %, • navýšení spotřeby MOO o přibližně 18 %, • navýšení spotřeby MOP o přibližně 29 %, • diagram MOO: maximum i minimum zatížení mezi roky 2015 a 2030 naroste o 18 %, • diagram MOP: maximum zatížení mezi roky 2015 a 2030 naroste o 16 %, minimum diagramu naroste o 24 % (odpovídá předpokladu sezónního vyrovnávání), • sektor elektromobilů: 840 tis. kusů – roční spotřeba okolo 950 GWh.

20. 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

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).

22. Analýza možností řízení Vývoj přímého řízení na MOO – tři řezy (MW) Den minima – den s minimálním zatížením (pracovní den) Třetí středa v dubnu – den se středním zatížením První neděle v roce – den s vysokým zatížením

23. Analýza možností řízení Shrnutí – přímé řízení • sektor MOO: • 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, • dlouhodobě očekáván průměrný roční výkon přímého řízení MOO 360 MW, • roční energie diagramu přímého řízení očekávána přibližně 3,1 TWh, což je přibližně 5,3 % dnešní TNS, • sektor MOP: • 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, • dlouhodobě očekáván průměrný roční výkon přímého řízení MOP 130 MW, • roční energie diagramu přímého řízeného očekávána přibližně 1,1 TWh, což je přibližně 1,9 % dnešní TNS.

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).

25. Analýza možností řízení Struktura spotřeby elektřiny průměrné domácnosti

26. Analýza možností řízení Struktura spotřeby elektřiny průměrné domácnosti

27. Analýza možností řízení Meze nepřímého řízení – rok 2030 – první neděle v roce maximální disponibilita zapnutých spotřebičů maximální disponibilita vypnutých spotřebičů

28. Analýza možností řízení Meze nepřímého řízení – rok 2030 – třetí středa v dubnu maximální disponibilita zapnutých spotřebičů maximální disponibilita vypnutých spotřebičů

29. Analýza možností řízení Meze nepřímého řízení – rok 2030 – den minima maximální disponibilita zapnutých spotřebičů maximální disponibilita vypnutých spotřebičů

30. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – první neděle v roce optimalizace na tvar MOO

31. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – třetí středa v dubnu optimalizace na tvar MOO

32. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru MOO – 2030 – den minima (prac. den) optimalizace na tvar MOO

33. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – vyrovnání tvaru TNS – třetí středa v dubnu optimalizace na tvar TNS

34. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – ochota zákazníků Při 50 % původní ceny => odhadované využití 22 % 22 % potenciálu

35. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – shrnutí • procentuální vyjádření možností řízení – 2015 – denní úroveň (% z MOO):

36. Analýza možností řízení Nepřímé řízení – shrnutí • vyjádření možností řízení – 2015 – denní energie (GWh):

37. 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

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 zvýhodněnína úrovni 50 %) • využití pro sektor elektromobilů – výrazný potenciál

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

40. Děkuji za pozornost. michal.macenauer@egubrno.czjiri.ptacek@egubrno.cz EGÚ Brno, a. s.sekce provozu a rozvoje ES