Case Study TAURON
Wstęp
Rozwiązanie Globemy pomogło w prognozie produkcji i konsumpcji energii ze źródeł odnawialnych. Dzięki niemu, grupa TAURON (w skład której wchodzi TAURON Ekoenergia oraz TAURON Sprzedaż) osiągnęła swoje cele – jest w stanie precyzyjniej przewidzieć udział energii z OZE w krajowym bilansie energetycznym. Poznaj historię grupy TAURON.
Spis treści:
Branża: Energetyka
Kraj: Polska
Rozwiązanie: Prognozy produkcji energii z OZE
Kategoria: Prognozowanie produkcji i konsumpcji prosumentów
Grupa TAURON jest kluczowym podmiotem w branży energetycznej i ważnym ogniwem w systemie bezpieczeństwa energetycznego Polski. Grupa obejmuje swoim działaniem 18% powierzchni kraju i jest największym dystrybutorem energii w Polsce oraz jednym z największych podmiotów gospodarczych w kraju.
Dynamiczny rozwój energetyki prosumenckiej
Ostatni rok przyniósł w Polsce szczególnie szybki przyrost mocy w instalacjach fotowoltaicznych, a jego dynamika liczona rok do roku sięgnęła 192%. Według danych Agencji Rynku Energii, na koniec listopada 2021 moc zainstalowana energetyki wiatrowej przekroczyła 7,0 GW a moc fotowoltaiki wyniosła ponad 7,1 GW, z czego 5,1 GW to instalacje prosumenckie w liczbie ok. 750 tys. sztuk.
Wzrost liczby instalacji fotowoltaicznych
Fotowoltaika stanowi obecnie 42% mocy zainstalowanej OZE w Polsce. W październiku 2021 r. polskie elektrownie wyprodukowały blisko 16 TWh energii elektrycznej, z tego około 3,5 TWh pochodziło z instalacji OZE.
Przy tak ogromnym wolumenie oczywista staje się potrzeba prognozowania udziału tej energii w krajowym bilansie energetycznym, zarówno z punktu widzenia podmiotów handlujących energią, jak i Operatorów Systemów Dystrybucyjnych (OSD).
Systematyczny przyrost liczby instalacji rozproszonych, o małych mocach, stworzył zapotrzebowanie na obszarowe podejście do prognozowania. Dzięki niemu możliwe jest zapewnienie akceptowalnych kosztów prognoz przy jednoczesnym niskim poziomie ich błędów i wysokiej wiarygodności.
W obszarowym prognozowaniu produkcji energii powiązane źródła (indywidualni wytwórcy), traktowane są jak jedna wirtualna elektrownia. To, które źródła wejdą w skład danej elektrowni może wynikać, między innymi ze struktury topologicznej sieci elektroenergetycznej lub z potrzeby minimalizacji błędów prognoz w wyniku tworzenia układów hybrydowych.
Prosumenci w grupie TAURON
Grupa TAURON to m.in. TAURON Ekoenergia zajmująca się produkcją energii ze źródeł odnawialnych i TAURON Sprzedaż prowadząca sprzedaż energii elektrycznej do ponad 5,6 milionów klientów. Do sieci dystrybucyjnej TAURON jest przyłączonych ponad 300 tysięcy instalacji prosumenckich. W roku 2021 TAURON Dystrybucja przyłączył do swojej sieci również 89 odnawialnych źródeł energii, innych niż mikroinstalacje, o łącznej mocy 123,959 MW. Z tej liczby zdecydowana większość, bo aż 79, to farmy słoneczne. Ich moc to 66,455 MW.
Instalacje prosumenckie, o mocy do 50 kW, przyłączone do sieci TAURON Dystrybucja rozproszone są na obszarze województw: dolnośląskiego, opolskiego, śląskiego i małopolskiego. Dla wszystkich prosumentów z tego obszaru TAURON Sprzedaż pełni funkcję sprzedawcy zobowiązanego do realizacji rozliczenia zgodnie z zasadami określonymi w ustawie o odnawialnych źródłach energii.
Wyzwanie
Zagadnienia związane z energetyką prosumencką były elementem projektu realizowanego na potrzeby TAURON Ekoenergia sp. z o.o. przy współudziale TAURON Sprzedaż.
Zadanie projektowe obejmowało prognozowanie oraz ocenę funkcjonowania mikro źródeł wytwórczych.
Celem prac było w szczególności zaproponowanie algorytmów prognostycznych do prognozowania zapotrzebowania i generacji energii prosumentów w układzie obszarowym, posiadających umowy z TAURON Sprzedaż sp. z o.o.
To właśnie TAURON Sprzedaż – jako sprzedawca zobowiązany – musi obsłużyć pod względem handlowym największy w polskiej energetyce wolumen energii elektrycznej wprowadzonej do sieci przez prosumentów.
Jak wynika z raportu URE łączna ilość energii elektrycznej wprowadzonej przez prosumentów do sieci TAURON Dystrybucja w 2021 r. wyniosła 875 560 MWh. W 2020 r. były to 366 042 MWh, w 2019 r. 101 670 MWh, a w 2018 r. 39 757 MWh. Dynamiczny przyrost ilości energii elektrycznej wprowadzonej przez prosumentów do sieci TAURON Dystrybucja – na przestrzeni ostatnich lat – unaocznia skalę rozwoju energetyki prosumenckiej na tym obszarze.
Ta perspektywa pokazuje, jak ważne jest – z punktu widzenia TAURONA – poszukiwanie skutecznych metod prognozowania ilości energii elektrycznej, którą produkują i którą konsumują prosumenci.
Wyzwanie dotyczyło nie tylko samego prognozowania, ale wymagało też znalezienia rozwiązania predykcji dwóch parametrów: produkcji i konsumpcji energii, dla których dysponowaliśmy informacjami o poborze energii z sieci dystrybucyjnej oraz informacją o oddaniu energii do sieci dystrybucyjnej. Dane mierzone przez OSD nie zawierają informacji o ilości energii elektrycznej generowanej przez poszczególne instalacje fotowoltaiczne. Kluczowe było przy tym zaproponowanie podejścia, które pozwoliłoby zmniejszyć błędy prognoz w przyszłości.
Rok 2021 w TAURON
875560
energii wprowadzonej do sieci TAURON Dystrybucja przez prosumentów
124
mocy zainstalowanej OZE (innych niż mikroinstalacje)
66
mocy zainstalowanej w farmach słonecznych
Rozwiązanie
Do prognozowania zapotrzebowania na energię i generacji energii zostały zaproponowane dwa różne podejścia.
Pierwsze z nich, prognozowanie zapotrzebowania bazowało na profilach grup taryfowych opracowanych przez TAURON Dystrybucja i zawartych w Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej (IRiESD), do których należeli prosumenci na analizowanych obszarach.
Ze względu na to, że dysponowaliśmy jedynie pomiarami zbiorczymi, informującymi o poborze z sieci i oddaniu do sieci energii na danym obszarze z interwałem jednogodzinnym, wyznaczyliśmy obszarowe ważone profile zastępcze. Profile bazowały na procentowym udziale liczby instalacji poszczególnych grup w obszarach oraz na średniorocznym zużyciu energii w poszczególnych grupach.
Należało także uwzględnić dynamikę wzrostu liczby i mocy instalacji prosumenckich. W badaniach wartości te wyznaczaliśmy w drodze interpolacji czasowej i obszarowej na podstawie zebranych statystyk historycznych. W opisywanym przykładzie obszary były narzucone z góry poprzez pomiary zbiorcze, jednak docelowo będą wyznaczane jako mniejsze jednostki terytorialne celem uzyskania dokładniejszych wyników.
W drugim podejściu prognozowanie generacji energii było realizowane obszarowo, na bazie parametrów pogodowych, przy czym w tym wypadku obszary były wyznaczane tak, aby zapewnić możliwie stałe warunki pogodowe.
Jako optymalną jednostkę terytorialną kumulującą instalacje prosumenckie zaproponowaliśmy powiat. W ten sposób utworzyliśmy zgrubną mapę przestrzennego rozkładu zainstalowanej mocy PV prosumentów. Rozkład ten był podstawą prognozowania produkcji energii bazującej na gęstości strumienia promieniowania słonecznego, temperaturze powietrza, danych technicznych paneli oraz danych opisujących ich orientację (nachylenie i kierunek).
Poszczególne parametry pogodowe podlegały także rozkładowi przestrzennemu, a prognozy produkcji energii były przygotowywane z interwałem 1 godziny. Tak jak poprzednio, uwzględniliśmy również dynamikę przyrostu instalacji, a dla porównania z zapotrzebowaniem na energię, powiaty przypisywaliśmy do obszarów, dla których dysponowaliśmy pomiarami zbiorczymi.
Cały opisany wyżej proces można podzielić na dwie fazy:
Faza 1
w której następuje ustalenie stałych bądź wolnozmiennych danych oraz obszarów analiz
Faza 2
obejmująca właściwe „operacyjne” prognozowanie produkcji i konsumpcji dla danego obszaru w perspektywie kolejnych dni
Rezultaty i plany na przyszłość
Na podstawie prognoz produkcji prosumentów oraz szacunków ich konsumpcji wyznaczyliśmy różnicę bilansową, którą porównaliśmy ze zbiorczymi pomiarami obszarowymi. Uzyskane błędy (średnie procentowe odchylenia bezwzględne znormalizowane amplitudą miesięcznego bilansu energii) wyniosły od 5% do 19%, zależnie od obszaru i miesiąca.
Doświadczenia z innych projektów, dotyczących obszarowego prognozowania samej produkcji z PV pokazują, że ten błąd waha się w przedziale 2% do 6%, a wzrost odchyleń ponad te wartości wynika z niedokładności wyznaczania konsumpcji własnej prosumentów i właśnie tutaj można spodziewać się znacznej poprawy.
Zidentyfikowaliśmy kilka przyczyn takiego stanu rzeczy, do których należą między innymi:
- zmiana zachowania klientów po instalacji własnych paneli PV wskazująca na zwiększone zużycie energii,
- brak profili przygotowanych dla grup prosumenckich,
- obserwowane anomalie w bilansie wymiany energii,
- zbyt duża agregacja danych pomiarowych zarówno obszarowa jak i grupowa,
- trudna do określenia metodami statystycznymi konsumpcja prosumentów w taryfach B i C.
Mimo wymienionych ograniczeń uzyskane rezultaty prognoz są bardzo obiecujące, a wnioski wyciągnięte po realizacji projektu wytyczyły kierunki dalszych prac. Można je rozpocząć od działań niskonakładowych, takich jak większe zatomizowanie obszarów i uzyskanie dokładniejszego rozkładu przestrzennego zainstalowanej mocy oraz uwzględnienie jej rzeczywistej zmienności czasowej w oparciu o dane np. z systemu bilingowego, a następnie uruchomić badania zmierzające do uzyskania dokładniejszych wartości konsumpcji prosumentów w poszczególnych grupach taryfowych.
Jest to możliwe do osiągnięcia poprzez szczegółową analizę danych pomiarowych dla reprezentatywnych grup w taryfach B i C oraz w wyniku przeprowadzenia badań w oparciu o próbę kontrolną, zbudowaną z takiej samej liczby klientów o podobnej charakterystyce, posiadających i nieposiadających instalacji OZE, dla klientów w taryfie G (gospodarstwa domowe).
Korzyści dla TAURONA
Skalę dynamicznego rozwoju energetyki prosumenckiej na obszarze obsługiwanym przez spółki z Grupy TAURON obrazuje również – poza przytoczonymi wcześniej danymi – zestawienie liczby prosumentów. W roku 2020 TAURON miał 142 512 prosumentów, a na koniec 2021 r. – prawie dwa razy tyle – 268 395. Wykorzystywanie takich metod prognostycznych, które pozwolą na optymalizację zarówno szacunków dotyczących ilości energii wyprodukowanej jak i skonsumowanej przez prosumentów, jest więc dla TAURONA niezwykle istotne.
Unikatowe rozwiązania zaproponowane przez Globemę dają możliwość porównania wyników tej nowej metody z wynikami rozwiązań prognostycznych, które były stosowane przez TAURON dotychczas. Co więcej, niektóre rekomendacje Globemy okazały się na tyle interesujące, że będą wdrożone w systemie do prognozowania wykorzystywanym przez TAURON Sprzedaż. Zaimplementowana zostanie metoda podziału obszaru generacji PV na mniejsze jednostki.
Podsumowanie
Dla TAURONA, wdrożenie modeli zaproponowanych przez Globemę oraz analiza wyników uzyskiwanych w zależności od parametrów sterujących tych modeli, przyczyniły się do lepszego zrozumienia zjawisk związanych z rozwojem energetyki prosumenckiej i zwiększenia know-how w zakresie ich modelowania. Zakończony projekt poszerza gamę dostępnych modeli prognostycznych możliwych do wykorzystania przy prognozowaniu zapotrzebowania na energię elektryczną obszarów, na których udział instalacji prosumenckich dynamicznie wzrasta. Zdobyte doświadczenie powinno przyczynić się do dokładniejszego przewidywania zapotrzebowania na energię.
Z kolei dla Globemy, była to dobra okazja do wykorzystania i rozwoju kompetencji na polu prognozowania małych rozproszonych OZE z użyciem podejścia obszarowego.
Równolegle z projektami usługowymi, Globema od ponad 10-ciu lat rozwija swoje kompetencje i narzędzia w obszarze OZE. Jednym z nich jest 4RES.
Chcę dowiedzieć się więcej o rozwiązaniu 4RES
Chcesz osiągnąć podobne rezultaty?
Przekonaj się, czy rozwiązanie sprawdzi się w Twojej firmie. Wypełnij formularz, a nasz konsultant skontaktuje się z Tobą w celu omówienia Twoich potrzeb i umówienia się na pokaz systemu.
22 848 73 13
sales@globema.pl
Poznaj inne historie klientów
Tradea
Większe zyski dzięki niezawodnym prognozom produkcji energii z OZE
Dowiedz się, jak opracowaliśmy niezawodne prognozy pogody dla 250 rozproszonych źródeł energii solarnej i wiatrowej oraz wspomogliśmy Tradeę w zmniejszeniu kosztów udziału w rynku bilansującym.
Polenergia
Wsparcie zarządzania majątkiem sieciowym w Polenergii
Dowiedz się, jak ujednoliciliśmy standard zarządzania siecią u największego w Polsce dystrybutora energii elektrycznej i jak uporządkowaliśmy dane dla 30 obszarów z 11 tysiącami klientów.
EL.GIS / Smallworld | Zarządzanie Majątkiem Sieciowym | Energetyka
