Zintegrowane rozwiązanie dla wirtualnych elektrowni

Zintegrowane rozwiązanie dla wirtualnych elektrowni
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Wirtualne elektrownie (ang. VPP - virtual power plant) odgrywają coraz ważniejszą rolę w nieuniknionym procesie integracji rynkowej energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. PSI przygotowało rozwiązanie w pełni odzwierciedlające wirtualną elektrownię. Obejmuje ono system zarządzania oraz niezbędne elementy infrastruktury komunikacyjnej i spełnia podwyższone wymagania względem kolejnej generacji inteligentnego i zaawansowanego zarządzania portfelem.

Pojęcie "wirtualnej" elektrowni wydaje się być nieadekwatne w świetle bardzo realnych źródeł prosumenckich, powiązanych w jeden, sterowalny system sieciowy. Koncept wirtualnej elektrowni zasadniczo odnosi się do stworzenia portfolio - grupy podmiotów, obejmującej jednostki generacji rozproszonej, magazyny energii oraz odbiorców o zmiennym poborze mocy. Z kombinacji ich różnorodnych cech oraz opcji mogą wyniknąć interesujące możliwości zarządzania.

W przeciwieństwie do wirtualnych kontraktów, które dominują w portfelu przedsiębiorcy na rynku handlu energią, poprawniej byłoby więc w tym kontekście stosować pojęcie "rzeczywistego" portfela. Objęłoby ono również konwencjonalną generację energii oraz jej odbiorców. Dotychczas bowiem na rynku niezliberalizowanym dostępna była cała gama narzędzi do sterowania generacją oraz wpływem obciążenia, dedykowana procesom zarządzania energią. Jednak w momencie rozdzielenia ról na rynku dostarczania energii, dostawcy, dystrybutorzy oraz podmioty handlujące energią często tracą dostęp do niezbędnej infrastruktury komunikacyjnej i dystrybucyjnej, gdyż ta pozostaje w gestii operatorów sieci. Jednocześnie, z powodu braku bodźców ekonomicznych, zanika konieczność wpływania na ilość zużycia.

Tymczasem rosnąca ekspansja generacji ze źródeł odnawialnych oraz wynikająca z niej zmienność cen stały się bodźcem rozwoju dla nowych rozwiązań.

Zarządzanie portfelem nowej generacji

Ustanowienie niezależnej infrastruktury komunikacyjnej spowodowało nie tylko zwiększenie możliwości wpływania na portfel z zamiarem wprowadzenia różnych celów bilansowania i urynkowienia, ale i czasowe wydłużenie pola manewru: począwszy od zakresu dziennego, aż po sterowanie punktami wytwórczymi w czasie rzeczywistym. Dzięki temu zarządzanie portfelem (w znanej do dziś formie) osiągnęło nowy wymiar. Już teraz możemy mówić o nowej jakości wymaganej analizy portfelowej i systemów optymalizacyjnych.
Przedstawiane poniżej rozwiązanie zostało zaprojektowane w celu sprostania najnowszym wymaganiom.

PSIvpp - kompleksowe rozwiązanie dla wirtualnych elektrowni

Proponowane rozwiązanie odwzorowuje wszystkie wymagane aspekty VPP w ramach jednego zintegrowanego systemu. Pierwszy etap stanowi podłączenie urządzeń do inteligentnych kontrolerów, umożliwiających dynamiczne sterowanie; zarówno centralne jak i zdecentralizowane. Następnie tworzony jest wydajny kanał komunikacyjny do transmisji poleceń sterujących oraz rejestracji online danych konsumenckich i danych dotyczących generacji. Ostatni etap polega na integracji rzeczywistego portfela z nadrzędnym portfelem energetycznym oraz jego optymalne urynkowienie.

Rozwiązanie składa się z trzech podstawowych komponentów:
- centralnego systemu zarządzania portfelem wraz ze stochastyczną procedurą oceny i optymalizacji portfelowej,
- szybkiego i wydajnego systemu SCADA służącego do rejestracji danych, sterowania i monitorowania jednostek wytwórczych jak i konsumentów,
- koncentratora - czyli urządzenia umożliwiającego przyłączanie urządzeń i sterowanie nimi.

Wszystkie komponenty tworzą zintegrowane narzędzie. Jednocześnie każdy z powyższych elementów może być zaimplementowany jako rozwiązania niezależne ("standalone").

Centralny system zarządzania portfelem

Zarządzanie portfelem umożliwia odwzorowywanie i ocenę wszystkich urządzeń danej elektrowni wirtualnej, wyznaczanie optymalnej strategii obrotu, a opcjonalnie także integrację wirtualnej elektrowni z nadrzędnym portfelem całościowym. Moduł zarządzania kontraktami odzwierciedla wszystkie fizyczne i komercyjne relacje umowne pomiędzy uczestnikami rynku. Umożliwia on również modelowanie wszystkich komponentów wirtualnej elektrowni. Efektem tych procesów jest kalkulacja kosztów, przychodów i wyników, która stanowi podstawę zintegrowanego rozliczenia. Ponadto elastyczny system szeregów czasowych oraz programowalny system formuł z ponad setką funkcji dedykowanych branży energetycznej umożliwia odwzorowanie i rozliczanie złożonych modeli wynagradzania i fakturowania. W celu integracji energii odnawialnej z rynkiem energetycznym należy polepszyć jakość prognoz generacji, dlatego zostały opracowane nowe modele prognostyczne. Pomagają one zapewnić bezpieczeństwo procesu włączania sumarycznej generacji VPP do portfela oraz umożliwiają optymalizację przy uwzględnieniu potencjału odbiorów po stronie sprzedaży. Rozwinięto też modele prognostyczne, uwzględniające zarówno różne procesy produkcyjne, jak i wrażliwość cenową konsumpcji.

Optymalne wykorzystanie elastyczności rynku, a tym samym optymalne wykorzystanie możliwości wirtualnej elektrowni w portfelu całościowym jest określane na podstawie optymalizacji stochastycznej. W związku z tym, procedura optymalizacji uwzględnia często przypadkowy charakter zachowań na rynku energii, tj. wahania generacji, niepewne prognozy zasilania energii i inne niewiadome rachunku rynkowego, które znajdują odzwierciedlenie w bardzo niestabilnym poziomie cen. Pomimo niezrównoważonych warunków brzegowych, procedura ta w licznych zastosowaniach przynosi znaczące korzyści związane z wydajnością i wynikiem.

System ma także możliwość stosowania innych algorytmów i procedur optymalizacji dostosowanych do wynikłej sytuacji. Może się to okazać korzystne w krótkim okresie, w którym stochastyka nie odgrywa znaczącej roli. Po określeniu optymalnego poziomu wytwarzania, można przekazać polecenia sterujące oraz graficzne plany generacji do systemów uczestników VPP. Możliwe jest również wpływanie na popyt wrażliwych na ceny konsumentów poprzez wysyłanie sygnałów cenowych. Wszystkie wytyczne sterowania optymalizacją są realizowane za pomocą zintegrowanego systemu sterowania - SCADA.

System monitorowania i sterowania w czasie rzeczywistym

Za bezpieczny przesył danych, techniczne sterowanie i monitorowanie prosumentów, konsumentów oraz producentów odpowiada system SCADA. System wykorzystywany w ramach VPP został stworzony w oparciu o wieloletnie doświadczenia PSI w opracowywaniu i wdrażaniu systemów sterowania dla operatorów sieci dystrybucyjnych i przesyłowych. Gwarantuje on bezpieczną rejestrację i transmisję danych dotyczących generacji i zużycia oraz umożliwia monitorowanie i sterowanie w czasie rzeczywistym.

Dzięki szczegółowemu modelowaniu obiektów, system zapewnia wizualizację i sterowanie jednostkami generującymi, magazynami energii oraz konsumpcją. Prezentacja graficzna umożliwia monitorowanie procesu i zapewnia pogląd na aktualny stan całego systemu.

Rozwiązanie jest uzupełnione o protokoły komunikacyjne oraz funkcje dynamiczne zarządzania alarmami, które obsługują priorytetyzację komunikatów alarmowych i filtrowanie według zadanych kryteriów np. stopnia krytyczności i czasu.

Oprócz wyświetlania, zapisywania i archiwizacji danych procesowych, system SCADA umożliwia również sterowanie i monitorowanie niemal dowolną liczbą podłączonych jednostek sterujących i koncentratorów tzw. inteligentnych jednostek telesterowania (Smart Telecontrol Unit - STU). Polecenia sterowania i regulacji są przekazywane do urządzeń tych w czasie rzeczywistym.

Inteligentna jednostka telesterowania - STU

Opracowana przez PSI, jednostka telesterowania STU (Smart Telecontrol Unit) to inteligentne urządzenie, które może zostać podłączone do komponentów wirtualnej elektrowni. Dane pomiarowe i komunikaty różnych generatorów i konsumentów są zbierane w STU, przechowywane i przesyłane do nadrzędnego systemu sterowania wirtualną elektrownią. Urządzenie obsługuje zarówno popularne protokoły telesterowania, tj. IEC 60870-5-101/-103/-104, IEC 61850 i DNP3, protokoły zdalne i przemysłowe (Modbus, CANopen) oraz liczne protokoły licznikowe (SML, SYM2, DLMS, IEC 62056-21). STU odpowiada też za przekierowania telegramów oraz wymaganą konwersję protokołów.

Urządzenie zawiera także inteligentne aplikacje (smart apps), umożliwiające lokalną optymalizację procesu już na poziomie stacji lub mikro sieci. Obejmują one też krótkoterminową optymalizację oraz autonomiczną obsługę błędów. Optymalizacja jest dostosowywana indywidualnie do wymagań danej VPP i uwzględnia specyfikę powiązanych zasobów.

Wirtualne elektrownie można elastycznie dostosowywać do przyszłych wymogów. STU umożliwia bezpieczne przyłączanie prosumentów i konsumentów zgodnie ze standardami określonymi w Białej księdze BDWE (Niemieckie Stowarzyszenie Przemysłu Energetycznego i Wodnego). Cały ruch danych między systemem centralnym, operatorem sieci dystrybucyjnej i zdecentralizowanymi zasobami jest szyfrowany. Wbudowana funkcja firewall dodatkowo zapewnia bezpieczeństwo komunikacji.

STU przejmuje zadania redundantnej komunikacji z operatorem sieci dystrybucyjnej w celu dostarczenia wtórnej mocy regulacyjnej oraz sygnalizowania ew. zagrożeń sieciowych.

Wirtualna elektrownia - realne korzyści

Modele biznesowe, dopuszczające obecny model rynkowy, są zdecydowanie mało atrakcyjne dla uczestników rynku energetycznego. Istnieje jednak kilka ciekawych, wysokomarżowych możliwości wprowadzenia na rynek mocy regulacyjnej, w szczególności w odniesieniu do dostarczania ujemnej mocy regulacyjnej. Oprócz dodatkowych korzyści wynikających z wprowadzenia rzeczywistego portfela, istnieją możliwości udostępnienia operatorowi sieci opisanej infrastruktury jako usługi, np. w razie konieczności odłączenia urządzeń ze względów bezpieczeństwa.

Rozwiązanie PSI jest jednym z nielicznych, które biorą pod uwagę przyszły model rynku. Ich istotą jest uwzględnienie integracji energii ze źródeł odnawialnych dla potrzeb rynkowych oraz odpowiednich mechanizmów (zachęt) finansowych. Oprogramowanie PSI oferuje elastyczną funkcjonalność, skalowalność niezbędną dla ekonomiczności przedsięwzięcia przy małych systemach i wydajność wymaganą w przypadku dużych struktur, przy zachowaniu wymaganego bezpieczeństwa danych.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

SŁOWA KLUCZOWE I ALERTY

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Zintegrowane rozwiązanie dla wirtualnych elektrowni

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!