Predikce v energetice 2: Proč jsou predikce v energetice důležité a proč nemusí vyjít?

Minulý díl seriálu byl zaměřen na obecný úvodu do problematiky predikcí. Naznačena byla různá odvětví lidské činnosti, ve kterých je možné predikci využít. Dnešní díl je zaměřen na využití predikcí v oblasti energetiky. Jak se změnil význam predikce s rozvojem obnovitelných zdrojů energie (OZE)? Proč je predikce důležitá také z obchodního hlediska? A jaké jsou důvody toho, že ani renomované instituce nedokáží vždy správně predikovat budoucí vývoj v tomto odvětví, to jsou otázky, které zodpoví následující odstavce.

Charakteristickým rysem elektroenergetiky je nutnost zajištění neustálé rovnováhy mezi spotřebou a výrobou elektřiny. Vzhledem k rostoucí variabilitě obou složek této bilance a prozatím nedostatečným kapacitám akumulace elektrické energie neustále stoupá význam predikce výroby i spotřeby elektřiny.

V plynárenství je situace podobná, byť akumulace je v tomto sektoru zvládnutá až na sezónní úroveň. Spotřeba plynu je však ve srovnání se spotřebou elektřiny zase výrazně citlivější na změnu teploty, a tak i v plynárenství má predikce svou nezastupitelnou úlohu.

Dalším specifikem energetiky je její liberalizace, která v ČR od roku 2002 vedla k postupnému oddělování výroby elektřiny, její distribuce a obchodování s touto komoditou. Díky liberalizaci tak začalo mít větší význam predikovat nad rámec fyzikálních toků elektřiny také obchodní toky.  Schopnost predikovat se tak pro většinu účastníků trhu s elektřinou a plynem stala naprosto klíčovou pro jejich fungování v tržním prostředí.

„Schopnost dobře predikovat budoucí vývoj ekonomických veličin je jistě jeden z faktorů, odlišujících úspěšné firmy od těch průměrných. Specificky v innogy klademe značný důraz na dlouhodobé i krátkodobé predikce spotřeby plynu a elektřiny, a to jak agregovaně na úrovni celého portfolia, tak i na úrovni jednotlivých odběrných míst,“ shrnuje důležitost predikcí Petr Průcha, regionální provozní manager útvaru REM společnosti innogy.

Na základě výstupů získaných z predikčních modelů je možné činit odpovídající strategická rozhodnutí týkající se kontrahovaného množství, cen a zajištění energetických  komodit. Oblastmi, kde se predikce v energetice uplatňuje, je spousta. Predikuje se vývoj ceny komodit, emisních povolenek, směr a velikost systémové odchylky, případně odchylky či spotřeby portfolia jednotlivých obchodníků.

Predikce z pohledu výrobce

Pro výrobce elektřiny je zásadní informací to, kolik elektřiny bude schopen v budoucnu dodat, jaké budou jeho náklady související s výrobou a za jakou cenu elektřinu na trhu prodá.  Výroba konvenčních zdrojů je snáze plánovatelná a predikovatelná ve srovnání s ne zcela stálou a přerušovanou výrobou fotovoltaických a větrných elektráren.

Majitelé  klasických tepelných elektráren potřebují znát pro plánování provozu v dlouhodobém horizontu očekávaný vývoj ceny paliv i emisních povolenek. U složitějších výrobních celků jakými jsou velké jaderné, uhelné nebo plynové elektrárny je nutné minimalizovat výpadky způsobené poruchami. I v této oblasti nalézají predikce své uplatnění, když dokážou předpovídat stav klíčových komponent. S ohledem na predikci jejich stavu je pak možné provést případnou údržbu těchto komponent během plánovaných odstávek. Vlastníky fotovoltaických a větrných elektráren zase intenzivně zajímá předpověď počasí a to jak v řádu hodin, dnů, tak i měsíců a let.

Intermitentní povaha výroby je typická právě pro větrné a fotovoltaické elektrárny, které zaznamenaly v posledních dvou dekádách obrovský rozvoj. Tyto OZE jsou aktuálně považovány za nejperspektivnější technologii, která má být účinným nástrojem v omezování závislosti na fosilních palivech a ve snižování emisí skleníkových plynů. Predikování jejich výroby tedy také hraje důležitou roli v jejich efektivnějším začleňování do stávajících sítí.

Počasí v energetice – OZE a energetická meteorologie

Kvalita predikce výroby těchto intermitentních OZE totiž úzce souvisí s tím, jak se daří předpovídat počasí. Postupný nárůst instalovaného výkonu intermitentních OZE, které již mají v mnoha zemích nezanedbatelný podíl na energetickém mixu, dal dokonce vzniknout novému vědnímu oboru zabývajícímu se predikcemi – energetické meteorologii.

Pro energetickou meteorologii je charakteristické propojení energetiky, meteorologie, statistiky a také informatiky. Díky kombinaci poznatků z těchto odvětví je tak dnes možné poměrně přesně predikovat výrobu OZE závislých na rozmarech počasí v řádu několika hodin až dní. Informace o budoucí výrobě OZE ovlivňuje například i obchodování s elektřinou. Provozovatelé přenosových a distribučních soustav zase i na základě predikce výroby OZE připravují plány očekávaného zatížení soustavy.

Vzhledem k omezené kapacitě sítí je pro její spolehlivý provoz nutné plánovat provoz i s ohledem na počasí, které přímo ovlivňuje nejen výrobu elektřiny, ale také její spotřebu. Lépe předpovídat se díky predikcím z dílny energetických meteorologů dá nejen zatížení sítě, ale například i výskyt úzkých hrdel omezujících přeshraniční toky elektřiny. Své uplatnění nalézá energetická meteorologie také v predikcích spotřeby plynu a to především v zimních měsících, kdy výrazným způsobem ovlivňuje také spotřebu plynu.

Význam predikce pro obchodníka

Energetickou meteorologii využívají také obchodníci s elektřinou a plynem pro řízení svých portfolií. Pro obchodníky však není počasí zdaleka jediným faktorem vstupujícím do predikčního modelu. Spotřebu portfolia každého obchodníka ovlivňuje také chování jeho zákazníků, svůj vliv mají i výskyty státních svátků nebo dovolené. Spotřeba portfolia jednotlivých obchodníků se také v čase mění v závislosti na tom, jaký typ odběratelů do portfolia přibývá a jaký z něj naopak mizí.

„Každá predikce zvláště pak spotřeby portfolia naráží na určité limity při predikcích nestandardních dnů a různě vnořených svátků či nejasnosti teploty nebo předpovědi oblačnosti a rozpouštění například podzimní inverzní oblačnosti,“ zdůrazňuje faktory, které mohou negativně ovlivnit kvalitu predikce Daniel Moc, vedoucí oddělení obchodování s elektřinou společnosti Amper Market.

Kvalita predikce výroby a spotřeby portfolia výrazně ovlivňuje ziskovost jednotlivých obchodníků s elektřinou a plynem. Správný predikční model umožňuje těmto obchodníkům snižovat náklady související s platbami za odchylku svých portfolií. Přesnější znalost předpokládané výroby a spotřeby jednotlivých zákazníků také dává obchodníkům možnost optimalizovat množství nakupovaných energetických komodit.

Na základě predikčního modelu mohou obchodníci nejen efektivně plánovat a řídit náklady spojené se zajištěním elektřiny i plynu, ale pod větší kontrolou mají i náklady vyvolané odchylkou jejich portfolia. Díky kvalitní predikci tak mohou obchodníci nabízet svým zákazníkům lepší ceny, což zvyšuje jejich konkurenceschopnost na trhu s elektřinou a plynem.

„V konečném důsledku je naším cílem dobře řídit obchodní rizika. Konkrétně se jedná o rizika objemová a o cenová rizika spojená se zajišťováním a bilancováním energetických komodit na velkoobchodním trhu. Pokud tato rizika řídíme dobře, projeví se to minimalizací očekávaných nákladů těchto rizik, a v konečném důsledku konkurenceschopnou cenou produktů pro konečné zákazníky,“ Petr Průcha z innogy.

Příklad důvodů proč predikce nemusí vyjít

Na predikce v energetice se zaměřují renomované nadnárodní i vládní organizace i přední poradenské společnosti a agentury. Vzhledem k velkému počtu vstupů a proměnných se ovšem jedná o velmi tenký led, na který se vydávají ti, jenž se do predikcí v energetice pouští. Není výjimkou, že se při zpětném porovnání některé predikce výrazně odchýlí od reality.

Přesnost jednotlivých předpovědí negativně ovlivňují nepředvídatelné jednorázové makroekonomické události, dále také přírodní katastrofy nebo politická rozhodnutí. Svou nezanedbatelnou roli mají také vědci a inženýři, kteří mohou svými objevy převrátit dosavadní tržní zvyklosti naruby.

• Hospodářské cykly

Od dob poslední hospodářské krize se tak již nedá spolehnout na stabilní růst spotřeby elektřiny, který koreluje s růstem HDP. Tato hospodářská krize vedla také k destabilizaci systému obchodování s emisními povolenkami v Evropě, což vedlo k výrazným rozdílům mezi predikovanými a tržními cenami povolenky.

• Přírodní katastrofy

Fukušimské zemětřesení zase mj. vedlo k přehodnocení směřování energetiky jaderných velmocí jakými jsou Japonsko a Německo. Rychlost proměny energetického mixu zmíněných zemí byla na poměr energetiky závratná a bylo takřka nemožné ji predikovat. Odklon těchto zemí od využívání jaderné energie tak například vedl k tomu, že nedochází k předpokládanému omezování výroby elektřiny z fosilních paliv, ale pozice fosilních zdrojů se v těchto zemích ještě posílila.

• Výzkum a vývoj

Vědecko-technologický pokrok zase umožňuje rychlejší snižování ceny elektřiny produkovaných OZE, což spolu se politickou podporou těchto zdrojů vede k rychlejšímu růstu instalovaných výkonů oproti původním predikcím. Významný rozdíl mezi predikcí a realitou, pokud jde o instalovaný výkon solárních elektráren, byl zaznamenán například u predikcí Mezinárodní energetické agentury (IEA) nebo amerického Úřadu pro energetické informace EIA.

2017 UPDATE – The historic track record of solar PV vs the @IEA: reality steeply increasing but the IEA is having none of it. https://t.co/yXzcq5b5WA pic.twitter.com/bayzHyOd5o

— AukeHoekstra (@AukeHoekstra) November 18, 2017

„Z mého pohledu je největším úskalím rychlý vývoj, kterým si teď energetika prochází. Díky masivnímu nástupu obnovitelných zdrojů, díky cenovým výkyvům a díky tomu, že legislativa ne vždy dokáže na tyto změny pružně reagovat, vznikají na trhu situace, které byly před pár lety sci-fi.“ upřesňuje  Jan Starý, senior quantitative analytik ze společnosti MND. Jako bonusový díl tohoto seriálu bude s Janem Starým vydán rozhovor na téma využívání predikcí při obchodování s elektřinou a plynem.

Podrobněji se jednotlivými úskalími predikce bude věnovat samostatný díl této série. Kromě úskalí predikcí se v dalších dílech zaměříme především na predikce související s obchodníky působící v energetickém sektoru. Již v následujícím díle bude popsán predikční model využívaný obchodníky a data vstupující do takovéhoto modelu. Naznačen bude také způsob, jakým se nejen v energetice sleduje kvalita predikčních modelů.