Czym są 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.