Katedra Elektroenergetyki i Sterowania Układów Wydział Elektryczny

Celem rozprawy jest optymalizacja podaży usługi regulacji trójnej w krajowym systemie elektroenergetycznym (lub analogicznym) uwzględniająca zapewnienie wystarczalności wymaganego gradientu zmian mocy w systemach elektroenergetycznych (SE) dla różnych scenariuszy rozwoju odnawialnych źródeł energii. Badania uwzględniają poszerzony zakres zasobów dostarczających usługi regulacyjne względem obecnie wykorzystywanych w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE).

Zrealizowany przegląd rozwiązań prawnych i mechanizmów funkcjonowania rynków usług systemowych w wybranych krajach potwierdził, że rozwiązania produktowe stosowane na rynkach nie są w pełni standaryzowane. Operatorzy systemów przesyłowych (OSP) zapewniają dostarczanie usług wykorzystując zróżnicowane zasady określania zapotrzebowania na usługi oraz doboru zasobów usług regulacyjnych. Na poziomie europejskim, Komisja Europejska (KE) dąży do ujednolicania produktów funkcjonujących na rynkach oraz do implementacji dedykowanych platform wymiany usług systemowych, które przyczynią się do zmniejszenia kosztów dostaw energii elektrycznej do odbiorców końcowych. Jednocześnie dąży się do zakupu usług na zasadach rynkowych, uwzględniając coraz większą decentralizację i rozproszenie podmiotów, a także poszerzając grupę podmiotów, które mogą świadczyć usługi systemowe. Obowiązujący w Polsce mechanizm zakupu usług systemowych będzie ulegał stopniowemu przeobrażeniu w kierunku ujednoliconych zasad i wymagań nakreślonych w prawie europejskim. Z przeglądu rozwiązań wynika, że na rynkach, na których występuje znaczący udział produkcji w źródłach niesterowalnych wzrasta rola systemowej usługi regulacji trójnej. Pojawiają się również produkty zakupu określonych wartości gradientu zmian mocy w SE. W tym kontekście istotna jest właściwa ocena niezbędnej bazy podażowej usług regulacyjnych oraz ilościowego i jakościowego kształtowania optymalnej struktury zasobów regulacyjnych dla każdego horyzontu czasowego.

Wykorzystując wnioski wyciągnięte z analizy tła zagadnienia, wyprowadzono tezę stanowiącą, iż zastosowanie metod oceny wystarczalności i przeprowadzenie optymalizacji podaży wybranych usług systemowych pozwoli na poprawę bezpieczeństwa dostaw energii i efektywności zarządzania usługami systemowymi oraz na minimalizację łącznego kosztu energii elektrycznej dostarczanej odbiorcom w KSE.

W celu udowodnienia postawionej tezy, w rozprawie usystematyzowano rodzaje zasobów świadczących usługi regulacyjne, dokonano kwantyfikacji zapotrzebowania na podaż usług oraz wyprowadzono warunki wystarczalność wybranych usług regulacyjnych. Dokonano podsumowania wskaźników wystarczalności podaży systemowej usługi regulacji trójnej oraz zaproponowano wskaźniki wystarczalności występowania usługi zapewnienia gradientu zmian mocy w SE. Przedstawiono metody oceny wystarczalności usługi regulacji trójnej i przeprowadzono ocenę wystarczalności przedmiotowej usługi dla KSE wykorzystując metodę pośrednią, dla różnych scenariuszy rozwoju mocy zainstalowanej źródeł odnawialnych niesterowalnych.

W rozprawie realizację przykładu obliczeniowego poprzedzono sformułowaniem funkcji celu i jej ograniczeń, jak też przeglądem metod optymalizacji i narzędzi obliczeniowych. Na podstawie powyższego stwierdzono, że największa zgodność z założeniami sformułowanymi dla optymalizacji łącznej dostawy energii elektrycznej i usługi regulacji trójnej, przy spełnieniu wymogu występowania określonego gradientu zmian mocy dostarczanej przez zasoby regulacyjne, występuje przy wykorzystaniu programu MOST. W ramach działań badawczych zamodelowano układ testowy dobrze odwzorowujący warunki występujące w KSE i zrealizowano obliczenia optymalizacyjne dla różnych scenariuszy rozwoju bazy zasobów regulacyjnych przy znaczącym udziale produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych niesterowalnych. W wyniku przeprowadzonych rozważań i zrealizowanych obliczeń udowodniono postawioną
w pracy tezę.