Změny ve vztahu MMS a SCADA systémů

Evropští provozovatelé přenosových soustav kromě SCADA systémů pro technické řízení sítě posledních 20 let používají a rozvíjejí market management systémy (MMS) pro podporu souvisejících procesů. Z technického pohledu byl vztah těchto systémů poměrně volný, to se však začíná měnit, v evropské energetice probíhají změny, které propojení mezi obchodem a provozem významně posilují. Co z toho pro MMS řešení vyplývá?

MMS vs. SCADA

Market management systémy historicky vznikaly odděleně od řídicích systémů. Jejich architektura se vždy významně lišila. Řídicí systémy se soustřeďují na okamžitý stav energetické soustavy a ovládání prostředků pro její udržení v provozu, jako je aktivace podpůrných služeb nebo rekonfigurace prvků energetické sítě. Jedná se tedy o typickou realtime architekturu. U řešení tohoto typu jsou kladeny maximální nároky na minimální odezvy, spolehlivost, dostupnost a bezpečnost řešení. Tyto systémy jsou navrženy jako jednoúčelové s maximální optimalizací pro danou úlohu, jsou přímo napojeny na řídicí prvky přenosové sítě a jsou izolovány od vnějšího světa, respektive s ním komunikují prostřednictvím integračních řešení, která je chrání před vnějšími riziky.

Market management systémy začaly vznikat až v souvislosti s liberalizací energetiky. Do té doby byl energetický sektor v Evropě vlastněn převážně státem a v oblasti řízení soustav se vlastně žádný „market“ nevyskytoval, soustava byla řízena čistě na základě technických potřeb.

Typologie MMS úloh je od řídicích systémů zcela odlišná. Market management systémy řešily zpočátku zejména řízení nákupu služeb výkonové rovnováhy (organizaci cyklických i ad-hoc trhů pro nákup, evidenci kontraktů, certifikátů, vyhodnocení dodávek, reklamační řízení) a z pohledu architektury byl kladen důraz na procesní řízení podporující pravidelné i ad-hoc procesy, zpřístupnění systému obchodním partnerům pomocí uživatelského i systémového rozhraní a podporu multiuživatelského či konkurenčního zpracování dat.

Zároveň časový rozsah zpracovávaných dat je u obchodních systémů naprosto odlišný. V jednom okamžiku mohou procesy a uživatelé pracovat s daty jak několik let do budoucnosti při sjednávání dlouhodobých kontraktů, tak mnoho měsíců do minulosti při řešení reklamací a vyhodnocení dodávek. Další výraznou odlišností je mnohem větší proměnlivost obchodních procesů oproti řídicím systémům. Zatímco možnosti řídicích systémů jsou do značné míry limitovány fyzikálními zákony a vlastnostmi ovládaných zařízení, obchodní systémy se řídí národní a evropskou legislativou, která se, na rozdíl od fyzikálních zákonů, neustále mění. Od počátku existence tedy market management systémy podstupují trvalý rozvoj sledující liberalizaci a integraci energetických trhů a další změny.

Poměrně dlouhou dobu byly integrace mezi obchodními a řídicími systémy poměrně opatrné, obchodní procesy byly konstruovány na denní bázi a delší bázi a čas ukončení obchodování předcházel času dodávky o několik hodin. Zároveň byly často nastaveny standardní záložní mechanismy pro případ přerušení obchodování.

Postupem času, s pokračující liberalizací a rozvojem mezinárodního trhu, se market management systémy rozvinuly do rozsahu, který přibližuje následující obrázek.

Aktuální trendy

Evropská liberalizace elektroenergetiky se zpočátku soustředila zejména na odstranění bariér v mezinárodním obchodu se silovou elektřinou. Z poslední doby je to zejména zavedení platformy XBID pro vnitrodenní mezinárodní obchodování. K XBID se v tomto roce připojí i Česká republika. Významné je také zavádění flow-based metody pro stanovování přeshraničních kapacit, která opět zvýší jejich využitelnost pro mezinárodní obchod.

V poslední době se důraz přenáší na mezinárodní výměnu služeb pro zajišťování výkonové rovnováhy. Legislativním rámcem je nařízení Evropské komise č. 2017/2915, Guideline on Electricity Balancing (GLEB) – rámcový pokyn pro obchodní zajišťování výkonové rovnováhy v elektroenergetice. Cílem je, aby podobně jako v obchodě se silovou elektřinou bylo možné i služby výkonové rovnováhy nakupovat co nejvolněji v rámci celého evropského trhu (samozřejmě se zohledněním přeshraničních kapacit).

Na provozovatele přenosových soustav má integrace v oblasti služeb výkonové rovnováhy zásadní dopady. Základním předpokladem je totiž harmonizace dotčených služeb, což je vzhledem k odlišné historii a složení zdrojů v jednotlivých oblastech nesnadný úkol často s nemalými dopady. Z pohledu MMS systémů se jedná o zásadní zásahy do všech obchodních procesů týkajících se služeb výkonové rovnováhy. Jde zejména o změněné definice služeb, změny certifikace pro poskytování služeb, nové moduly pro příjem nabídek a komplikované změny ve vyhodnocení dodávek. Zcela samostatnou kapitolou je integrační proces mezi MMS systémem provozovatele, centrální platformou, kde nově dochází k párování nabídek a poptávek, a řídicím systémem provozovatele. Vznikají tři centrální platformy TERRE, MARI a PICASSO, které jsou rozděleny dle technických vlastností obchodovaných služeb (doba a způsob aktivace). První z nich bude spuštěna koncem letošního roku, další dvě o dva roky později.

Významnou vlastností, kterou tyto vznikající centrální procesy mají, je přiblížení času obchodování a zpracování reálnému času. Důsledkem je mimo jiné mnohem užší integrace mezi MMS a SCADA systémy, kdy je datová výměna častější a intenzivnější. Přímým dopadem je zásadní zvýšení požadavků na dostupnost MMS systémů, protože v harmonogramu obchodování jsou místa, kdy stačí k tomu, aby byl obchodní cyklus zmařen, výpadek v délce pěti minut. Pro zajímavost uveďme, že například garantovaná dostupnost 99,9 %, kterou lze v současné době považovat za přiměřený požadavek, v týdenním vyhodnocení připouští výpadek deset minut. Zároveň se kontinuální hodinové obchodování dostává do konfliktu s údržbou systémů. Nové platformy již také zavádějí dlouho očekávané kratší, čtvrthodinové obchodní intervaly.

Příkladem přibližování obchodních procesů reálnému času je právě implementovaná změna v přeshraničním obchodování. V současnosti je nejkratší doba od ukončení příjmu požadavků na přeshraniční přenosové kapacity obchodníky po fyzické zahájení dodávky 2 hodiny 30 minut. Po zavedení obdobného procesu využívajícího platformu XBID bude tento čas zkrácen na 60 minut.

Přestože právě probíhající změny v nákupu služeb výkonové rovnováhy jsou velmi razantní a rychlé (vzhledem k rozsáhlosti a komplikovanosti procesů, které mění), lze je chápat spíše jako první nesmělé krůčky v přípravě na budoucí podobu evropské elektroenergetiky. Evropská vize obsahuje zcela zásadní změny – decentralizaci, více obnovitelných (neřiditelných) zdrojů, prosumers, akumulaci – a jejich výsledkem bude daleko komplexnější a volatilnější energetika, než jak ji známe dnes. Pozice národních provozovatelů přenosových soustav se v souvislosti s těmito změnami bude dynamicky vyvíjet, a přestože nelze předjímat, jak budou jejich činnosti definovány za 20 ani za 10 let, lze předpokládat, že výše uvedené trendy v obchodních procesech (harmonizace, integrace, zkracování obchodních intervalů a přibližování se reálnému času) se budou jen prohlubovat.

Co čeká market management systémy?

Všechny dřívější požadavky na MMS systémy, jako je transakční přístup, velký časový rozsah zpracování, multiuživatelský přístup a flexibilita, zůstávají samozřejmě v platnosti. K nim se navíc přidává celá řada dalších.

Je to především vysoká dostupnost a bezodstávková údržba. Narůstá množství procesů, které pracují v hodinovém cyklu v režimu 7 x 24, každá odstávka nebo výpadek znamená narušení obchodních procesů. I z tohoto důvodu nabývá na důležitosti modularizace MMS řešení. Vhodně nastavená dekompozice modulů umožní jejich nezávislou údržbu, a zmenšuje tak nutnost odstávek kritických procesů.

Modularizaci je však nutné chápat v kontextu současných požadavků na použitelnost a spravovatelnost. Přestože se systém skládá z odděleně provozovaných částí, je vhodné, aby sdílel jednotné přihlášení (single sign-on) a také integrované uživatelské rozhraní. Dalším významným tématem je výkon, zkracování obchodních intervalů a near to realtime zpracování – přibližování se reálnému času. Stále užší integrace se SCADA systémy vede k nutnosti adopce realtime komunikačních protokolů. S přibližováním se reálnému času se zvyšuje objem zpracovávaných dat a zároveň se zkracuje čas pro jejich zpracování. To dále klade nové nároky na zvyšování ergonomie uživatelského rozhraní, aby uživatelé dohlížející na průběh obchodních procesů (které za běžných okolností provádí MMS systém zcela automaticky) mohli včas reagovat na nestandardní stavy. Uživatelské rozhraní musí samozřejmě zpřístupňovat veškerá obchodní a procesní data jako dříve. Nově vzniká nutnost komplexních řídicích obrazovek ( dashboardů ), které zastřešují jeden nebo více modulů a jsou koncipovány tak, aby primárně upozorňovaly na nestandardní situace.

Je potřeba také zmínit fakt, že MMS systémy se postupně stávají součástí kritické infrastruktury. S tím souvisí rostoucí důraz na bezpečnost a spolehlivost provozu a také požadavky na kvalitu vývojového životního cyklu. MMS řešení musí být připravena pracovat v režimu vysoké dostupnosti (nasazení ve více lokalitách) a musí být dostupné servisní služby garantující dostatečná SLA. Samotná implementace musí být ověřena proti relevantním bezpečnostním standardům (např. OWASP ASVS), systém by měl být implementován s využitím aplikačního frameworku, který garantuje konzistentní architekturu, a implementační proces by měl respektovat oborové kvalitativní standardy.

V souvislosti s nastávajícími změnami budou provozovatelé těchto informačních systémů muset revidovat své aplikační portfolio podporující MMS procesy, zda je možné jej upravit tak, aby splňovalo zvyšující se nároky. Jinak se mohou vystavit poměrně závažným provozním a bezpečnostním rizikům.

Pojmy

MMS – Market management systém. Systémy podporující činnosti provozovatelů přenosových soustav a obdobných organizací. Podporují organizaci trhů se silovou elektřinou i službami pro zajištění výkonové rovnováhy, komunikaci s účastníky, technické i obchodní vyhodnocení, mezinárodní spolupráci provozovatelů přenosových sestav a další procesy související s energetickým trhem.

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition. Software pro monitorování a ovládání technických zařízení, v kontextu tohoto článku elektrické přenosové soustavy.

Služby výkonové rovnováhy – Dříve podpůrné služby, dnes technické služby, které provozovatelé přenosových soustav používají pro udržení výkonové rovnováhy v elektrické přenosové soustavě.