Elektricke vedeni. Autor: Andrew Imanaka

Analýza enormních přetoků výkonu z Německa na přelomu roku 2014/2015

O tom, že se česká elektroenergetická přenosová soustava na přelomu roku potýkala s enormními přetoky výkonu z Německa jsme Vás informovali již dříve. Tyto přetoky jsou způsobeny na jedné straně obtížně předvídatelnou výrobou větrných parků v severním Německu (ve sledovaném období výroba dosahovala až 30 GW, což odpovídá přibližně 1,5 násobku celkového instalovaného výkonu všech zdrojů v ČR) a na straně druhé neadekvátní přenosovou kapacitou vedení vysokého napětí do těžiště spotřeby elektřiny – jižního Německa. Současný mechanizmus alokace přeshraničních kapacit navíc umožňuje Německu neomezený přeshraniční obchod s Rakouskem, kde je možné přebytečnou elektřinu v PVE akumulovat, přičemž reálný fyzikální tok mezi těmito zeměmi je často ani ne poloviční. Zbylý výkon musí tedy téct jinudy – přes Českou republiku a Polsko. S těmito neplánovanými toky se následně vyrovnávají provozovatelé přenosových soustav (PPS) za cenu nákladných nápravných opatření k udržení bezpečného provozu soustavy. Dle prohlášení českého PPS ČEPS byly náklady na tato opatření ve sledovaném období prosinec 2014 – leden 2015 cca 60 mil. Kč.

Rozdíly mezi obchodními a reálnými toky

Společnost ČEPS vypracovala analýzu zmíněných mimořádných situací v přenosové soustavě ČR, ze které vyplývá potřeba opatření, která zamezí stále častějšímu výskytu nekontrolovaných přetoků výkonu přes území ČR. Na následujících dvou obrázcích jsou zobrazeny 2 dny z analyzovaného období, na kterých je možné vypozorovat významné rozdíly mezi plánovanými obchodními a fyzickými (skutečnými) přeshraničními toky elektřiny v regionech CWE (Central West Europe) a CEE (Central East Europe).

obchod_vs_fyzika

 Situace ze dne 11. 12. 2014 13:00 – 14:00. Zdroj: ČEPS – Mimořádná situace v PS ČR na přelomu 2014/2015

obchod_vs_fyzika_2

Situace ze dne 2. 1. 2014 9:00 – 10:00. Zdroj: ČEPS – Mimořádná situace v PS ČR na přelomu 2014/2015

Situace zobrazená na horním obrázku je výsledkem potřeby Německa vyexportovat více než 11 000 MW výkonu, kdy měli navíc exportní status ještě Francie, ČR, Nizozemsko a Polsko. Dohromady bylo nutné z této části Evropy přenést výkon přesahující hranici 19 000 MW. Většina tohoto výkonu směřovala jihovýchodním směrem do Rakouska, Itálie a Německa. V dané obchodní hodině představovaly obchodní toky mezi Německem a Rakouskem (ve směru do Rakouska) 7 300 MW, přičemž reálně teklo touto cestou pouze 2 749 MW. Většina výkonu byla tedy do Rakouska přepravena přes okolní přenosové soustavy, včetně té české. Pro zabezpečení bezpečného provozu přenosových soustav (PS) bylo zapotřebí využít následující nápravná opatření:

  • rekonfigurace rozvoden (např. rozvodna Hradec)
  • zrušení probíhajících prací (např. uvnitř polské PS)
  • vícestranný redispečink mezi Německem (snížení výkonu) a Rakouskem (zvýšení výkonu) po dobu několika hodin dosahující až 1 140 MW

Na druhém obrázku je zachycena podobná situace, při které výroba větrných elektráren v Německu dosahovala přibližně 26 000 MW. V tomto časovém řezu byla zaznamenána dokonce historicky rekordní hodnota plánované obchodní výměny mezi Německem a Rakouskem, a to 7 755 MW. Skutečný přeshraniční tok byl přitom pouze 3 100 MW.

To, že tyto dva dny nejsou z hlediska nižšího fyzického (reálného) toku než plánovaného obchodního toku výjimkou, potvrzuje následující graf, na kterém jsou sledované hodnoty zobrazeny v celém období od 1. 12. 2014 do 10. 1. 2015. Fialovou barvou je zobrazen právě rozdíl mezi obchodním a fyzickým tokem, který byl maximální 19. 12. 2014 s hodnotou 5 062 MW. Průměrně přitom obchodní tok převyšoval fyzický v období 9. 12. 2014 až 10 . 1. 2015 o více než 2 200 MW.

obchod_vs_fyzika_3Obchodní a fyzické toky výkonu mezi Německem a Rakouskem. Zdroj: ČEPS – Mimořádná situace v PS ČR na přelomu 2014/2015

Dopady na přenosovou soustavu ČR

Jak je již uvedeno výše, ve zkoumaném období čelila PS ČR společně s PS okolních států vysokým neplánovaným tokům elektřiny v řádu tisíců MW. Na následujícím obrázku jsou zachyceny průběhy plánovaných obchodních výměn a reálných (fyzických) toků na přeshraničních profilech ČEPS. Z grafů je patrný popisovaný výrazný rozdíl mezi obchodními a reálnými toky především ve směru ze severozápadu na jihovýchod, tedy přes profily 50Hertz (Německo) a ČEPS, ČEPS a APG (Rakousko), PSE (Polsko) a ČEPS. K největšími rozdílu mezi fyzickým a obchodním tokem došlo přitom 8. 1. 2015 mezi 8. a 9. hodinou na prodilu ČEPS – APG, kdy rozdíl dosáhl úrovně 2 690 MW.

ČEPS_50Hertz

ČEPS_APG

ČEPS_PSE

Porovnání obchodního a fyzického toku výkonu. Zdroj: ČEPS – Mimořádná situace v PS ČR na přelomu 2014/2015

Důsledkem těchto neplánovaných toků docházelo v PS ČR k neplnění bezpečnostního kritéria N-1 na profilech česko-německo a česko-rakousko v období 10. – 12. 12 2014, 18. a 20. 12. 2014 a 1. – 2. 1. 2015. Z tohoto důvodu byla použita následující nápravná opatření ke snížení zatížení přeshraničních profilů:

  • rekonfigurace v rozvodně Hradec Východ
  • změna vypínacích plánů přeshraničního vedění 400 kV na profilu s rakouským APG V437
  • po dobu tří dnů (10. – 12. 12. 2014) byly prováděny vícestranné redispečinky mezi 50Hertz a APG, přičemž došlo k vyčerpání rozpočtu (20 mil. Kč) a následně byly prováděny dvoustranné řetězené redispečinky (50Hertz-ČEPS-APG) ve výši až 1 000 MW (2. 1. 2015)
  • redukce přeshraničních kapacit nabízených do denních, resp. vnitrodenních aukcí

Celkově bylo ve zkoumaném období na vícestranné redispečinky třeba 29 440 MWh a pro dvoustranné redispečinky 29 140 MWh. Jak je již uvedeno výše, předběžné náklady na tato opatření jsou odhadovány na 60 mil. Kč, což představuje zhruba 2,5 násobek celkových nákladů na taková opatření za roky 2012 a 2013.

Jak se těmto situacím bránit?

Jediným účinným prostředkem k obraně před nekontrolovanými toky výkonu přes PS ČR je instalace tzv. PST transformátorů (transformátor s řízeným posuvem fáze). V roce 2013 ČEPS rozhodl o instalaci tohoto zařízení na hranici s německým 50Hertz. S ohledem na složitost instalace a na zdlouhavost celého procesu povolení je plánované spuštění PST na konci roku 2016. Po spuštění PST lze očekávat, že ČEPS bude schopen řídit velikost toků z Německa a tím by mělo dojít ke snížení potřeby aktivace nápravných opatření. Současně se očekává snížení bezpečnostních rezerv přenosových kapacit ve směru Německo-ČR a následné uvolnění těchto přeshraničních kapacit do aukcí.

Další možností pro zamezení nekontrolovaných přetoků výkonu zmiňovaným směrem je zrušení společné obchodní zóny Německo/Rakousku nebo alespoň omezení maximálního obchodního toku. Tím by došlo k zamezení situací popsaných výše, kdy obchodní tok z Německa do Rakouska převyšuje reálný tok až o 5 000 MW.

Více informací a podrobné výsledky analýzy lze dohledat ve zveřejněném dokumentu Mimořádná situace v PS ČR vlivem enormní výroby ve větrných parcích v Německu na přelomu roku 2014/2015.

Autor:



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *