Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 1

Moderni infrastrukturni sistemi

Ekonomsko okruženje rada elektroenergetskog sistema

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 2

Uvod

• Ekonomija rada elektroenergetskog sistema je veoma složena:

• Finansijski aspekt

• Aspekt cene energije koju plaćaju krajnji korisnici

• Socijalni aspekt

• Poslovni aspekt

• Ekološki aspekt

• Regulatorni i zakonski aspekti

• Komplikovani vlasnički odnosi i komplikovane odluke ko odlučuje u kom koraku rada (engl. define decision maker)

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 3

Kompleksan lanac (kompleksnih) odluka

• Eksploatacija elektroenergetskog sistema rezultat je kompleksnih odluka:

• Dugoročno planiranje• Proširenja kapaciteta

• Ugovori o snabdevanju gorivima

• Srednjeročno planiranje• Menadzment hidro potencijala

• Planiranje remonta velikih podsistema opreme

• Kratkoročno planiranje• Optimalno angažovanje agregata

• Menadžment rezervi

• Operativni rad• Upavljanje i regulacija resursima

• Kompleksni modeli svakog koraka kreiraju kompleksan globalni model

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 4

Tradicionalno okruženje rada

• Centralizovan koordinator kontrolisan od strane države je zadužen za celokupno odlučivanje, kontrolu i nadgledanje rada u sva četiri režima

• Osnovni kriterijum rada je socijalno zadovoljstvo krajnjih korisnika iz čega proističu dva osnovna problema:

• Minimizacija čitavog lanca troškova, od investicija do operativnog upavljanja u realnom vremenu

• Pouzanodst napajanja

• Problemi su direktno povezani i zavise od cene električne energije

• Neekonomska cena energije kreira značajna ograničenja u toku reševanja pojedinačnih problema

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 5

Tradicionalno okruženje rada, nastavak

• Postavalja se minimum pouzdanosti sistema, koji zatim utiče na cene, troškove i proces optimizacije u sva četiri režima rada

• Prekidi u napajanju i generalno loš kvalitet napajanja može se izazvati greškama u odlučivanju u bilo kom režimu rada:

• Planiranje i investicije

• Greška u proračunu hidro potencijala

• Neplanirana održavanja

• Neoptimalno vođenje mreže i proizvodnje

• Proces odlučivanja i optimizacija se rade tako što se problem razlaže na potprobleme koji se zasebno rešavaju

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 6

Dugoročno planiranje rada

• Raspon od 2, 3 godine pa do 20 ili čak 30 godina u nekim tržištima

• Proces uključuje:

• Kada, kog tipa i koje dimenzije izgraditi novu elektranu

• Kada i kojih dimenzija proširiti prenosne ili kapacitete

• Razmotriti:

• Rast potrošnje

• Tehničke alternative i dugoročni napredak tehnike i tehnologije

• Cenu izgradnje

• Dostupnost i trendove cene goriva

• Pouzdanost

• Ekološka ograničenja i trendove

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 7

Dugoročno planiranje rada, nastavak

• Mora se razraditi čitav niz scenarija sa pripadajućim verovatnoćama

• Ne mogu se posmatrati detalji rada sistema

• Veoma veliki uticaj baze podataka u odnosu na koje se radi planiranje (problem putanje leta na mesec)

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 8

Srednjeročno planiranje

• Raspon od 1 do 3 godine

• Najvažniji zadatak je pravovremeno održavanje remonta elektrana i mreže

• Drugi zadaci uključuju kreiranje i modifikovanje politike o gorivima

• Hidroelektrična optimizacija

• Primeri:

• Konvencionalne termo elektrane 20 dana godišnje staju zbog remonta

• Nuklearna elektrana se puni gorivom svakih 18 meseci

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 9

Kratkoročno planiranje

• Raspon od nekoliko dana do jednog meseca, tipično jedna nedelja

• Podrazumeva pravljenje operativnog plana rada elektroenergetskog sistema

• Bazira se na rezultatima dugoročnijih planiranja i promenama radnog okruženja; važnost scenarija

• Na ovom nivou važnost detalja rada je veoma velika

• Plan o održavanju bilansa; tzv. Load following kriva

• Na primer, tipičnoj termo elektrani treba 8 do 10 sati kako bi se bojler ohladio

• Statovanje i stopiranje elektrana je skupo pa se mora detaljno planirati njihov rad kako se ne bi palile i gasile noću i preko dana

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 10

Rad u realnom vremenu

• Rad koji se zasniva na tehničkim ograničenjima a ne kao prethodni nivoi na troškovima

• Ekonomska optimizacija ima uticaj samo kao pravac u kom se odigrava rad u realnom vremenu

• SCADA

• AGC

• VVO

• Trgovina energijom

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 11

Deregulisano okruženje rada

• Deregulacija i privatizacija elektroenergetskog sektora

• Proširenje kapaciteta se razmatra u svetlu isplativnosti investicije

• Operativni rad se razmatra u konteksu maksimizacije profita

• Razmatraju se ekonomski i finansijski rizici

• Razmatra se povrat investicija

• Regulacija u realnom vremenu je i dalje centralizovan zadatak (system operator)

• Značajne promene u svim aspektima rada elektroenergetskih preduzeća i stvaranje novih tipova preduzeća

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 12

Dugoročno planiranje rada

• Razmatranje investicija u nove elektrane ili proširenja prenosnih kapaciteta radi se unutar kompanije (nije državna odluka) i zasniva se na internoj cost-benefit analizi (prihodi – rashodi, na vremenskoj skali, ROI)

• Nastavak centralizovanog upravljanja

• Menja se kriterijumska funkcija, umesto minimizacije troškova, pojavljuje se maksimizacija profita svi učesnika u sistemu (potrošača, proizvođača, mreže)

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 13

Srednjeročno planiranje rada

• Iako svi agenti optimizuju svoje aktivnosti na srednjem roku, najveći značaj imaju proizvođači

• Proračunati prognozu ekonomski parametara: prognoza prihoda, rashoda i budžeta

• Proračuni vezani za dugoročno planiranje: ugovori o snabdevanju, strategije rada, prognoze investicija

• Rad na berzi energije, proračun vrednosti vode u akumulacijama

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 14

Kratkoročno planiranje rada

• Vođenje dnevne proizvodnje na berzi električne energije

• Independer System Operator – ISO

• Day ahead and Raltime market

• Značaj aplikacija za prognozu

• Prognoza cena

• Rad konkurencije

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 15

Rad u realnom vremenu

• Regulacija rada

• Održavanje željenog nivoa pouzdanosti

• Havarijske kupovine i prodaje energije

• Značaj tačnog proračuna rezervi

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 16

Motivacija za uvođenje novog sistema regulacije tržišta

• Nezadovoljstvo tradicionalnim sistemima

• Okretanje tržišnoj privredi

• Uvođenje novih tehnologija za koje tradicionalni sistemi nisu bili zainteresovani

• Kompleksna vlasnička struktura i sistem odlučivanja

• Mali proizvođači

• Sistem koji dozvoljava potrošačima izbog dobavljača

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 17

Zahtevi prilikom prelaska na deregulisano tržište

• Infrastruktura je skupa i ima dug životni vek

• Elektroenergetski sistem je od ključne važnosti potrošačima

• Ne postoji ekonomski održiv način za čuvanje električne energije

• Upravljanje elektroenergetskim sistemom je skup kompleksnog lanca odluka

• Neki delovi elektroenergetskog sistema ostaju pod monopolom dok drugi prelaze na tržišni princip

• Vlasnička struktura je različita na različitim tržištima, horizontalno i vertikalno gledajući

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 18

Priroda aktivnosti na tržištu električne energije

• Podela na proizvodnju, prenos i distribuciju je suviše pojednostavljena

• Distribucija se deli na dve osnovne celine: fizička distribucija energije i trgovina energijom, kupovina na veleprodajnom tržištu i prodaja na maloprodajnom

• Nova podela aktivnosti:

• Proizvodnja (na svim nivoima)

• Mreža (fizički tok energije)

• Transakcije (veleprodaja, maloprodaja, regulacija)

• Koordinacija (regulacija sistema, regulacija tržišta)

• Merenje

• Naplata

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 19

Priroda aktivnosti na tržištu električne energije

• Jedan entitet ne može da izvršava suprotstavljene aktivnosti. Na primer kompetitivnu aktivnost proizvodnje i regulacionu aktivnost distribucije

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 20

Aktivnost proizvodnje

• Uključuje „običnu“ i „specijalnu“ proizvodnju

• Specijalna proizvodnja:

• Kogeneracija

• Renewables

• Pomoćne usluge (ancillary services)

• Prodaja se odvija preko berze enegije ili direktnim ugovorima

• Održavanje rezervi

• Regulacija napona

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 21

Stimulacija „specijalne“ proizvodnje

• Fiksne cene za otkup energije

• Premije za proizvodnju iz obnovljivih izvora

• Izuzetak od dela poreza

• Stimulacija investicija u obnovljive izvore

• Obavezne kvote za procente energije iz obnovljivih izvora

• Stimulacija izbora kupaca za kupovinom energije iz obnovljivih izvora

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 22

Aktivnosti mrežnog operatera

• Elektroenergetska mreža ima prirodan monopol na transfer energije i tako mora biti i regulisana

• Aktivnosti mrežnog operatera:

• Investiciono planiranje

• Planiranje održavanja i održavanje

• Izgradnja novih delova mreže

• Upravljanje i regulacija mreže

• Pomenute aktivnosti utiču na aktivnosti svi ostalih „agenata“ u sistemu

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 23

Elektroprenosna mreža

• Fizička prenosna mreža dostupna je svim „agentima“ koji su licencirani za rad na veleprodajnoj berzi energije

• Postoji ograničenje kapaciteta koje se rešava dodatnim troškovima za zauzimanje kapaciteta

• Investicijama u sistem se bavi firma koja „iznajmljuje“ prenosne vodove i koja se bavi regulacijom sistema – ISO

• Cene se formiraju na berzi i sadrže sve troškove: trošak infrastrukture, gubitaka, zagušenja, pomoćnih usluga i same energije

• Cene se razlikuju od lokacije do lokacije

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 24

Elektrodistributivna mreža

• Elektrodistributivna mreža je regulisana i nalazi se pod kontrolom jedne kompanije

• Kompanija ima obavezu da napaja celo područje za koje je dobila licencu

• Zakon propisuje kvalitet energije koji mora biti ispoštovan

• Korisnik može da bira snabdevača

• Cena obuhvata sve troškove kao i u slučaju elektroprenosne mreže

• Prosumers

• Behind-the-meter

• Microgrids

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 25

Praktični aspekti regulacije

• Tranzicija ka tržišnoj privredi

• Bolja organizacija

• Trošak se ne može tako lako prebaciti na krajnjeg korisnika

• Stranded cost – novi proizvodjač može poizvoditi mnogo jeftinije od postojećih zbog napredka u tehnologiji

• Gubi se zaštita korisnika koji ne mogu da plaćaju tržišnu cenu

• Ugrožena zaštita životne sredine

• Prevladavanje kratkoročnog planiranja u odnosu na dugoročne strategije

• Rizik održavanja zdrave konkurencije

• Proizvođači nisu u obavezi da proizvode energiju

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 26

Modelovanje zahteva modernog EES

Primenjeno softversko inženjerstvo – Moderni infrastrukturni sistemi – 2017 27

Budući izazovi

• Distribuirani generatori, DERs

• Elektrifikacija ruralnih područja

• Zaštita životne sredine

• Tzv. Multiutilities

• FACTS

• Regionalna tržišta energije

• Trgovina u digitalnoj ekonomiji

• Održivi razvoj