Přečtěte si:  Publikace Elektromobilita v praxi: Jak se zorientovat na poli elektromobility

Úspěch v Tušimicích: bateriové úložiště pomáhá stabilitě přenosové sítě

31.3.2021 Náhlý pokles frekvence elektřiny v síti si žádá záložní zdroje schopné do 30 vteřin obnovit rovnováhu. Energetická skupina ČEZ a provozovatel české přenosové sítě ČEPS úspěšně vyzkoušely v rámci projektu BAART zapojení velkokapacitního bateriového systému pro poskytování služeb výkonové rovnováhy, konkrétně automatické regulace frekvence, u bateriového úložiště umístěného v areálu Elektrárny Tušimice (viz foto). Odborná veřejnost byla s podrobnostmi seznámena v březnu 2021.

Automatická regulace frekvence

Automatická regulace frekvence je jednou ze služeb výkonové rovnováhy, které ČEPS využívá k zajištění rovnováhy mezi výrobou a spotřebou elektrické energie v elektrizační soustavě. Znamená přesně definovanou změnu výkonu elektrárenského bloku podle toho, jak se frekvence v síti vychýlí od normálu.

Bateriová úložiště ve světě

Bateriová úložiště nepředstavují jakousi „českou cestu“. Naopak – v energetice jde o perspektivní směr, jak dokládají následující fakta:

Ceny bateriových jednotek, které se ještě v roce 2010 nacházely nad 1 100 USD/kWh, klesly v roce 2020 na 165 USD/kWh a lze očekávat, že do roku 2023 bude dosaženo hranice 100 USD/kWh. (zdroj: BloombergNEF)

Předpokládá se, že již v roce 2030 budou lithium-iontové baterie nejlevnější možností akumulace elektrické energie pro většinu aplikací. (zdroj: Královská univerzita Londýn)

Globální výkon světových bateriových úložišť energie do roku 2040 podle odhadů vzroste více než stonásobně. V roce 2018 byla instalována úložiště na úrovni 9 GW/17 GWh, zatímco v roce 2040 to bude 1 095 GW/2 850 GWh. (zdroj: BloombergNEF)

Průměrná účinnost bateriových systémů v USA (82 %) je vyšší než u přečerpávacích elektráren (79 %). (zdroj: EIA)

Projekt bateriového úložiště v Tušimicích a jeho stručná historie

Na začátku byla otázka: Je bateriový systém vhodný pro službu automatické regulace frekvence?

Společnosti ČEZ a provozovatel přenosové soustavy ČEPS proto koncem roku 2019 spojily síly a ve výzkumném projektu BAART (Bateriová Akumulace pro Automatickou Regulaci Frekvence Tušimice) proto začaly testovat různé způsoby provozování bateriových akumulačních systémů. Baterie o výkonu 4 MW, kapacitě 2,8 MWh a efektivitě ukládání energie téměř 90 % je zapojena v bloku s jedním z turbogenerátorů tušimické elektrárny o výkonu 200 MW, který s akumulační jednotkou spolupracuje při koordinovaném nabíjení/vybíjení baterie.

Při poklesu frekvence sítě pod 50 Hz se bateriový systém vybíjí, naopak při frekvenci vyšší než 50 Hz se bateriový systém nabíjí. Pokud tento stav trvá delší dobu, dochází k poklesu, resp. zvýšení naakumulované energie mimo definované meze a z toho plynoucímu omezení žádoucí reakce na změny frekvence sítě. Stanovené meze, kdy je nutné energii do bateriového úložiště doplnit, anebo ji odčerpat, jsou dány Nabíjecí strategií. V tomto případě pak vstupuje na scénu spolupracující blok.

Projekt průběžně ověřuje různé typy provozních režimů v odlišných podmínkách a slouží k nastavení pravidel pro baterie v rámci elektrizační soustavy tak, aby byla zajištěna dlouhodobá spolehlivost jejich řízení a stabilita dodávky služeb výkonové rovnováhy.

Celý tento projekt zapadá do programu budoucího využití stávajících elektrárenských lokalit v podmínkách tzv. nové energetiky. ČEZ je výhradním investorem projektu, ČEPS hradí cenu za službu regulace frekvence v pilotním režimu v souladu s metodikou regulace stanovenou Energetickým regulačním úřadem. Monitorovací provoz bude pokračovat do poloviny roku 2021. Řídicí systém úložiště a přenos dat byl realizován podle nejvyšších standardů kybernetické bezpečnosti a napojen přímo na řídicí systém tušimické elektrárny. Data jsou následně prostřednictvím terminálu elektrárny zasílána do systémů ČEPS.

Testy a jejich výsledky

Roční testy prokázaly, že bateriový systém v kombinaci s elektrárenským blokem je schopen spolehlivě automaticky regulovat frekvenci napětí při spolehlivosti nad 95 %. Vyzkoušen byl i režim samostatného provozu baterie v tzv. režimu stand alone.

Testy byly rozděleny do 2 etap s celkem 16 základními testovacími scénáři. V nich se baterie při různých odchylkách od standardní 50 Hz frekvence sítě postupně vybíjela až k 5 % své kapacity, a naopak nabíjela výkony od 0,75 do 3 MW až k 95 % své kapacity. Tím byly v praxi prověřeny i tzv. bezpečnostní limity bateriového úložiště, při kterých dochází ke snížení garantovaných výkonů s dopadem na kvalitu služby.

Výsledkem testů je zjištění, že baterie si uchová lepší schopnost reakce na nadměrné výkyvy frekvence v soustavě při provozu v užším pásmu stavu nabití baterie (40–60 %) a při častějším koordinovaném nabíjení nebo vybíjení. Zjištěno bylo, že úložiště je schopné velmi rychlé reakce na změny frekvence, a to až 8 kW za 40 milisekund.

Praktické výstupy a další postup

V rámci projektu byly definovány podmínky pro poskytování služby automatické regulace frekvence z bateriových systémů tak, aby byla zajištěna spolehlivost a bezpečnost provozu elektrizační soustavy. Výsledky testování ČEPS využila při úpravě Pravidel provozování přenosové soustavy, tzv. Kodexu Přenosové soustavy, v části II, které vstoupily v platnost 1. ledna 2021 a rozšiřují portfolio dodavatelů služeb výkonové rovnováhy.

Další pokračování projektu by mělo prověřit, jak baterie obstojí například v testu rezervního módu a dalších rozvojových funkcí. Po standardní certifikaci baterie pro poskytování služeb výkonové rovnováhy se předpokládá od 1. července 2021 přechod do komerčního provozu.

redakce Proelektrotechniky.cz, s využitím podkladů ČEZ a ČEPS

Foto © ČEZ

Další informace zde

Přečtěte si také:

Informace, stanoviska a povolení ohledně vysokonapěťového vedení: pomůže Vyjadřovací portál ČEPS

4.2.2021 Provozovatel přenosové soustavy, společnost ČEPS, spustil začátkem roku 2021 na svých webových stránkách aplikaci Vyjadřovací portál. Jejím prostřednictvím lze podávat žádosti o sdělení o poloze sítí, žádosti o stanovisko do řízení a žádosti o souhlas s činností v ochranném pásmu. Proces podávání i zpracovávání žádostí se tak urychlil a zefektivnil.

Prognóza elektroenergetiky ČR do roku 2040: útlum uhlí, mírný nárůst spotřeby, elektromobilita nemá vážný vliv

15.1.2021 Provozovatel české přenosové soustavy ČEPS vydal na sklonku roku 2020 své Hodnocení zdrojové přiměřenosti výrobních kapacit elektrizační soustavy ČR do roku 2040 (MAF CZ 2020). Dokument analyzuje různé směry vývoje energetického mixu ČR, včetně variantních scénářů odklonu od uhlí nebo vývoje obnovitelných zdrojů. V tomto článku z něj vybíráme některé zajímavé skutečnosti.

Jak je důležité regulovat přenosovou síť: krátkodobý rozpad synchronní zóny a pokles kmitočtu v Evropě neohrozil provoz přenosové soustavy ČR

14.1.2021 V pátek 8. 1. 2021 se vlivem několika výpadků krátkodobě rozdělila synchronní zóna evropské přenosové sítě na dvě části – jihovýchod kontinentální Evropy s přebytkovou bilancí a zbytek kontinentální Evropy s nedostatkovou bilancí. V důsledku působení automatických opatření se během několika minut pokles zastavil a kmitočet se vrátil do normálního pásma provozu. V České republice nedošlo vlivem rozdělení soustavy k žádným mimořádným incidentům. 

Přečerpávací elektrárna Dalešice překonala rekord, pomůže i v případě blackoutu

15.12.2020 Přečerpávací vodní elektrárna Dalešice překonala 11. prosince 2020 v 19 hod. dosavadní největší roční výrobu elektřiny 526 939 MWh, které dosáhli v roce 2015. Do konce roku 2020 tak vyrobí nové rekordní množství elektrické energie z vody. 

Čtyřicet modernizovaných soustrojí vodních elektráren, 5% navýšení účinnosti: úspěšná bilance rozvoje obnovitelných zdrojů energie v ČR

11.11.2020 Čistá elektřina pro další tisíce domácností, prodloužení životnosti o další dekády, spolehlivější, bezpečnější a ekologičtější provoz a významná úspora cenné vody – to jsou hlavní výsledky modernizace zhruba čtyřiceti soustrojí vodních elektráren Skupiny ČEZ za posledních 15 let. Modernizovaný a odolnější vůči kybernetickým hrozbám je také dispečink elektráren tzv. Vltavské kaskády. O zajímavých podrobnostech této úspěšné bilance informovala skupina ČEZ odbornou veřejnost koncem října 2020. 

Unicorn a RTE International uvedly do provozu aplikace pro celoevropské plánování odstávek a vyhodnocování vyváženosti sítě

17.9.2020 ENTSO-E, Evropská síť provozovatelů přenosových soustav pro elektřinu, zastupuje 42 provozovatelů přenosových soustav (TSO) z 35 zemí po celé Evropě. Jejímu fungování významně přispěje aplikace pro koordinované plánování odstávek (OPC) a aplikaci pro sledování předpovědí stavu sítě v krátkodobém horizontu (STA), kterou v srpnu 2020 úspěšně spustily společnost Unicorn a RTE International (RTEi). Aplikace poslouží rovněž pro evropská koordinační centra (RSC) a evropského správce přenosových soustav (TSO). 

„Velké vodní baterie“ jsou stále potřebnější: využívání přečerpávacích elektráren se za posledních deset let zdvojnásobilo

7.8.2020 Přečerpávací elektrárny slouží v energetické soustavě jako velké baterie schopné pokrývat jednorázovou poptávku po energii. Jejich využívání průběžně roste v souvislosti s pokračující decentralizací energetiky a s růstem kapacit kogeneračních jednotek a obnovitelných zdrojů. Odpovídá tomu i nárůst jejich provozu v meziročním i v dlouhodobějším srovnání. O podrobnostech byla odborná veřejnost informována v srpnu 2020. 

ČEZ spolupracuje s regiony: posiluje zásobování elektrickou energií na Králicku

21.7.2020 Úspěšnou spolupráci energetické skupiny ČEZ s regionem při jeho rozvoji znají čtenáři našich portálů na příkladu Smart regionu Vrchlabí. Dalším takovým příkladem, o němž byla veřejnost informována v červenci 2020, je region kolem orlickoústeckého městečka Králíky.

Výsledek úspěšné spolupráce v energetice: model elektrizační soustavy byl rozšířen o sítě 110 kV

16.7.2020 Provozovatelé přenosové a distribučních sítí, společnosti ČEPS, ČEZ Distribuce, E.ON Distribuce a PREdistribuce, dokončili v polovině července 2020 projekt „Rozšíření modelu elektrizační soustavy v dispečerském řídicím systému o část distribuční sítě se jmenovitým napětím 110 kV“. Nový model poskytne dispečerům ČEPS detailnější přehled o elektrizační soustavě a zefektivní spolupráci s dispečinky provozovatelů distribučních sítí. 

Copyright © 2012 – 2024 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services