Do czego służą układy automatycznej regulacji częstotliwości i mocy?

Rozwój sektora energii odnawialnych, takich jak promieniowanie słoneczne i energia wiatrowa, naturalnie prowadzi do większych wahań w sieci elektrycznej wówczas, gdy brakuje wiatru lub promieniowanie słoneczne jest zbyt słabe. Nawet odbiorcy energii z niestabilnymi profilami obciążenia powodują ciągłe wahania w sieci energetycznej. Niemniej jednak awarie zasilania rzadko się zdarzają - dlaczego tak się dzieje?

Odpowiedzią na to pytanie jest, z jednej strony, że producenci i dostawcy energii elektrycznej są zobowiązani do sporządzania jak najdokładniejszych prognoz dotyczących wprowadzania i wyprowadzania energii elektrycznej z sieci. To z kolei umożliwia optymalne zaplanowanie przepływów obciążenia w sieci i utrzymanie odpowiedniej częstotliwości w sieci energetycznej na poziomie 50 Hz. Stan sieci, a więc zrównoważony stosunek wytwarzania i zużycia energii w sieci elektrycznej, można odczytać bezpośrednio z minimalnych wahań częstotliwości prądu przemiennego.

Jeżeli zużycie energii elektrycznej wzrasta niespodziewanie silnie lub jeżeli gwałtowna zmiana pogody wpływa na produkcję energii wiatrowej i słonecznej, zaburza to nawet najbardziej poprawne prognozy. W tym przypadku układy ARCM interweniują w celu ustabilizowania sieci energetycznej i wyrównują wahania pomiędzy wytwarzaniem a zużyciem. Zakres regulacji energetycznej obejmuje zarówno mniejsze korekty w ciągu kilku sekund, jak i długoterminowe, zakrojone na szeroką skalę środki wsparcia przez dłuższy okres czasu. W zależności od prędkości i trybu aktywacji, w układach ARCM rozróżnia się pomiędzy regulacją pierwotną (FCR), regulacją wtórną (aFRR) i regulacją trójną (mFRR). Regulacja pierwotna jest najszybszą formą regulacji i jest dostarczana w ciągu kilku sekund, regulacja wtórna następuje po 5 minutach, a regulacja trójna po 15 minutach. Mniejsze wahania zostają natychmiast skorygowane przez regulację pierwotną, większe wahania i dłuższe interwencje zostają sukcesywnie przydzielane do regulacji wtórnej i trójnej.

W przypadku wszystkich rodzajów usług regulacyjnych, mogą one być dostarczane nie tylko przez wytwórców energii elektrycznej, ale również przez magazyny energii elektrycznej, na przykład w formie baterii lub instalacji Power-to-Gas. Odbiorcy energii elektrycznej mogą również uczestniczyć na rynku regulacyjnych usług systemowych dostarczając moc ujemną w zakresie regulacji wtórnej lub trójnej. Aby zapewnić regulację pierwotną, trzeba być w stanie zapewnić zarówno moc dodatnią, jak i moc ujemną w symetrycznym paśmie mocy.

Na całkowicie lub częściowo zliberalizowanych rynkach energii elektrycznej w krajach europejskich, które oddzieliły usługę wytwarzania energii elektrycznej od dystrybucji poprzez sieci przesyłowe, za obrót na rynku bilansującym odpowiada operator sieci przesyłowej. Jego zadaniem jest nie tylko koordynacja wykorzystania różnych rodzajów usług związanych z regulacją mocy i częstotliwości, ale także dbanie o "gromadzenie rezerw" oraz sprzedaż i rozliczanie produktów usług regulacyjnych. W celu niezawodnej kompensacji wszystkich wahań sieci elektroenergetycznej operatorzy systemów przesyłowych regularnie obliczają potrzebne rezerwy, które następnie nabywają od prekwalifikowanych ("zatwierdzonych") dostawców poprzez transparentne przetargi na rynku usług regulacyjnych.

Niniejszy model rekompensaty opiera się na podobnej zasadzie w prawie wszystkich krajach europejskich. Uczestnicy rynku usług regulacyjnych otrzymują zapłatę już za samą gotowość do działania w nagłych przypadkach- tzw. cenę za gotowość do wykonania usługi. W nagłych przypadkach dostawcy, którzy zapewniają rezerwę godzinową i rezerwę wtórną, otrzymują dodatkowe dopłaty w postaci ceny za aktywację. Zarówno ceny za gotowość do wykonania usługi, jak i ceny za aktywację są cenami ofertowymi i podlegają znacznym wahaniom rynkowym w odbywających się aukcjach na rynku bilansującym. Są one jednak ogólnie korzystne dla producentów, ponieważ przewyższają ceny za hurtową energię elektryczną na standardowej giełdzie energii.

Model generowania cen za wytwarzanie i cen za aktywację w odniesieniu do układ automatycznej regulacji częstotliwości i mocy działa według podobnej zasady w prawie wszystkich krajach europejskich

Operatorzy systemów przesyłowych w aukcji dla cen za wytwarzanie, dopłacają wszystkie złożone oferty do czasu osiągnięcia ogłoszonej ilości mocy regulacyjnej, która powinna być utrzymywana w rezerwie. Od października 2018 r. do ceny za wytwarzanie stosuje się współczynnik ważący, aby doliczyć część oferowanej ceny za aktywację. Kwota, przy której uwzględniana jest cena za aktywację, określana jest przez współczynnik ważący, który na przykład w Niemczech według Federalnej Agencji Sieciowej (BNetzA) opiera się o prawdopodobieństwie aktywacji ofert dla danego rodzaju usługi regulacyjnej". Dopłata do cen za wytwarzanie jest stosowana w pierwszej kolejności w przypadku najniższych ofert. Dzięki temu koszty utrzymania mocy regulacyjnej są jak najniższe. Wszyscy dostawcy, którym przyznano dopłatę, od tego momentu zobowiązują się do zapewnienia mocy regulacyjnej gotowej do odbioru przez operatorów systemów przesyłowych aż do następnej aukcji. Za to otrzymują oferowaną przez nich cenę za MW ("pay as bid").

Wszyscy dostawcy, którym przyznano wynagrodzenia w aukcji, na podstawie wcześniej podanych cen za aktywacje zostaną uporządkowani w liście rankingowej „Merit Order“. Aktywacja mocy regulacyjnej przez centra koordynacyjne operatorów sieci przesyłowych jest zatem również optymalizowana pod względem kosztów, ponieważ w pierwszej kolejności powoływane są jednostki najtańszych dostawców. Cena za aktywację jest płacona tylko w momencie wykonania usługi. Podobnie jak w przypadku ceny za wytwarzanie, płacona jest cena oferowana przez indywidualnego dostawcę ("pay as bid").