Případová studie TAURON
Úvod
Řešení společnosti Globema pomohlo předpovědět výrobu a spotřebu energie z obnovitelných zdrojů. Skupina TAURON (jejíž součástí jsou společnosti TAURON Ekoenergia a TAURON Prodej) díky němu dosáhla svých cílů – je schopna přesněji předpovídat podíl energie z obnovitelných zdrojů v národní energetické bilanci. Přečtěte si více o příběhu skupiny TAURON.
Contents:
Průmysl: Energetika
Země: Polsko
Řešení: Předpověď výroby energie z OZE
Kategorie: Předpověď výroby a spotřeby energie z OZE
Skupina TAURON je klíčovým subjektem v energetickém průmyslu a důležitou součástí systému energetické bezpečnosti v Polsku. Skupina je největším distributorem energie a jedním z největších podnikatelských subjektů v Polsku. Působí na přibližně 18 % území země.
Dynamický nárůst samospotřebitelské energie
V Polsku byl rok 2021 rokem obzvláště rychlého nárůstu výkonu fotovoltaických instalací. Tento nárůst ve srovnání s předchozím rokem dosáhl 192 %. Podle polské Agentury pro energetický trh přesáhl na konci listopadu 2021 instalovaný výkon větrné energie 7,0 GW a výkon fotovoltaiky 7,1 GW. Z toho 5,1 GW pocházelo z přibližně 750 tis. instalací pro samospotřebitele (výrobce a spotřebitele energie zároveň – z angl. prosumers).
Zvýšení počtu fotovoltaických zařízení
Fotovoltaika tvoří 42 % instalovaného výkonu OZE v Polsku. V říjnu 2021 vyrobily polské elektrárny téměř 16 TWh energie, z toho přibližně 3,5 TWh z OZE.
Při tak velkých objemech je zřejmé, že je třeba předpovídat podíl energie z OZE v národní energetické bilanci. To platí jak pro obchodníky s energií, tak pro provozovatele distribučních soustav.
Systematický nárůst počtu rozptýlených zařízení s nízkým výkonem vedl k požadavku na plošný geografický přístup k předpovědím. Ten zajišťuje přijatelné náklady na předpovědi při minimalizaci chyb a maximalizaci důvěryhodnosti.
Při plošném prostorovém předpovídání výroby energie se s jednotlivými výrobci energie zachází jako s jednou virtuální elektrárnou (Virtual Power Plant – VPP). Topologická struktura energetických sítí a potřeba minimalizovat chyby předpovědi jsou jedněmi z důvodů, proč se do VPP zařazují jednotlivé zdroje energie.
Samospotřebitelé ve skupině TAURON
Skupinu TAURON tvoří samostatné společnosti, jako je TAURON Ekoenergia, která vyrábí energii z obnovitelných zdrojů, a TAURON Prodej, která prodává energii více než 5,6 milionu zákazníků. K distribuční síti společnosti TAURON je připojeno více než 300 tisíc instalací odběratelů. Kromě toho v roce 2021 společnost TAURON Dystrybucja (distribuce) připojila k síti 89 obnovitelných zdrojů energie jiných než zařízení s výkonem nižším než 50 kW. Jejich celkový výkon se rovná 124 MW. Většinu těchto OZE tvoří solární farmy – je jich 79 a jejich celkový výkon činí 66,5 MW.
Instalace pro spotřebitele s výkonem do 50 kW jsou připojeny k síti TAURON Dystrybucja a jsou rozptýleny v následujících vojvodstvích: Dolnoslezské, Opolské, Slezské a Malopolské. TAURON Prodej funguje jako prodejce pro všechny odběratele z těchto vojvodství. Společnost je povinna vypořádávat transakce v souladu se zákonem týkajícím se OZE.
Výzvy
TAURON Ekoenergia společně s TAURON Prodej plánovaly projekt týkající se výroby energie pro samospotřebitele.
Úkoly projektu se týkaly předpovědi a vyhodnocení provozu malých zdrojů (s výkonem menším než 50 kW).
Cílem bylo navrhnout pro zákazníky společnosti TAURON Prodej algoritmy předpovídající poptávku a výrobu energie pro samospotřebitele v plošném uspořádání.
TAURON Prodej je subjekt, který je ze zákona povinen obchodovat s energií vyrobenou samospotřebiteli, což tvoří její největší objem na polském energetickém trhu.
Podle polského Energetického regulačního úřadu (URE) činil celkový objem energie odběratelů v síti TAURON Dystrybucja v roce 2021 875 560 MWh. V roce 2020 to bylo 366 042 MWh, v roce 2019 101 670 MWh a v roce 2018 39 757 MWh. Takto dynamický nárůst samospotřebitelské energie v síti TAURON Dystrybucja dokazuje rozsah růstu tohoto segmentu v posledních letech.
To vše ukazuje, jak důležité je pro společnost TAURON hledat účinné metody předpovědi množství energie vyrobené a spotřebované samospotřebiteli.
Výzva se netýkala pouze samotného předpovídání. Vyžadovala také nalezení řešení pro předpovídání dvou parametrů: výroby a spotřeby energie. Informace o těchto parametrech souvisely s tokem energie v distribuční síti. Měření provozovatelů distribučních soustav neobsahují údaje o množství energie vyrobené konkrétními fotovoltaickými zařízeními. Proto bylo klíčové najít přístup, který by společnosti umožnil minimalizovat chyby v předpovědích.
2021 ve společnosti TAURON
875560
energie dodané do sítě TAURON Dystrybucja od prosumers
124
instalovaný výkon OZE (kromě zařízení s výkonem nižším než 50 kW)
66
instalovaný výkon v solárních farmách
Řešení
Navrhli jsme dva různé přístupy k předpovídání výroby a poptávky po energii.
První přístup se týkal předpovědi poptávky po energii. Vycházel z profilů stávajících tarifů elektrické energie definovaných společností TAURON Dystrybucja a obsažených v Instrukcích pro provoz a údržbu distribuční sítě (IRiESD).
V tomto projektu byly tarify elektřiny určeny pro odběratele nacházející se v analyzovaných oblastech. K dispozici jsme měli pouze souhrnná měření, která obsahovala údaje o výrobě a spotřebě energie v dané oblasti v hodinových intervalech. Z tohoto důvodu jsme stanovili substituční profily podle oblastí. Ty vycházely z procentuálního podílu instalací z jednotlivých tarifních skupin v daných oblastech a také z průměrné roční spotřeby energie v každé skupině.
Museli jsme také zvážit dynamiku nárůstu počtu a výkonu profesionálních zařízení. V našem výzkumu jsme tyto hodnoty určili pomocí časové a plošné interpolace na základě shromážděných historických dat. V našem příkladu byly oblasti předem stanoveny na základě kolektivních měření, ale nakonec budou určeny jako menší územní jednotky, aby bylo dosaženo přesnějších výsledků.
Druhý přístup se týkal předpovědi výroby energie, která byla provedena na základě regionalizace dle povětrnostních parametrů. V tomto případě byly tedy oblasti stanoveny tak, aby v nich panovalo co nejstabilnější (nejhomogennější) podnebí.
Jako optimální územní jednotku jsme navrhli okrsky, ve kterých jsme kumulovali samospotřebitelské instalace. Tímto způsobem jsme vytvořili hrubou mapu s prostorovým rozložením instalovaného výkonu fotovoltaických elektráren. Toto rozložení bylo základem pro předpověď výroby energie na základě hustoty toku slunečního záření, teploty vzduchu, technických vlastností panelů a údajů popisujících jejich orientaci: sklon a orientaci.
Jednotlivé parametry počasí podléhaly prostorovému rozložení a předpovědím výroby energie a byly připravovány v hodinovém intervalu. Stejně jako dříve jsme zohlednili dynamiku růstu instalací a v porovnání s poptávkou po energii jsme přiřadili okrsky k oblastem, pro které jsme měli k dispozici souhrnná měření.
Celý výše popsaný proces lze rozdělit do dvou fází:
1. fáze,
kde určujeme konstantní nebo pomalu se měnící údaje a oblasti pro analýzu.
2. fáze,
která zahrnuje operativní předpověď výroby a spotřeby pro danou oblast v následujících dnech.
Výsledky a plány do budoucna
Na základě předpovědí produkce pro samospotřebitele a odhadů jejich spotřeby jsme určili rozdíl bilance a porovnali jej se souhrnným měřením oblastí. V závislosti na oblasti a měsíci jsme získali chyby od 5 % do 19 %. Jednalo se o průměrnou absolutní odchylku normalizovanou amplitudou měsíční energetické bilance.
Podle našich zkušeností z jiných projektů týkajících se plošného předpovídání výroby energie z fotovoltaických elektráren se tento typ chyby pohybuje v rozmezí 2 až 6 %. Nárůst odchylek nad 6 % může být důsledkem nepřesného určení spotřeby samospotřebitelů, takže v této oblasti očekáváme výrazné zlepšení.
Zjistili jsme několik příčin této situace. Mezi ně patří:
- změna chování zákazníků po instalaci vlastních fotovoltaických panelů, která znamená vyšší spotřebu energie,
- nedostatek profilů připravených pro skupiny samospotřebitelů,
- pozorované anomálie v bilanci výměny energie,
- přílišná agregace dat z měření, a to jak z hlediska oblastí, tak skupin,
- spotřeba mezi samospotřebiteli, kterou je obtížné určit pomocí statistických metod v sazbách B a C.
Navzdory výše uvedeným omezením jsou výsledky prognózy velmi slibné a závěry, které jsme po dokončení projektu vyvodili, určily směr další práce. Mohlo by se začít s nízkonákladovými operacemi, jako je větší plošná atomizace pro přesnější prostorové rozložení instalovaného výkonu. Poté bychom zahrnuli proměnlivost tohoto výkonu v reálném čase na základě údajů z fakturačního systému a začali zkoumat přesnější hodnoty spotřeby pro spotřebitele v jednotlivých tarifních skupinách.
To je možné díky provedení podrobné analýzy údajů z měření pro reprezentativní skupiny v tarifech B a C a také díky provedení výzkumu na základě kontrolního vzorku. Kontrolní vzorek by se musel skládat ze stejného počtu zákazníků v sazbě G (domácnosti) s podobnými charakteristikami, z nichž někteří vlastní zařízení pro výrobu energie z OZE a někteří nikoli.
Výhody pro TAURON
Srovnání počtu samospotřebitelů kromě výše uvedených údajů také názorně ukazuje rozsah dynamického růstu odběratelů energie v oblastech služeb skupiny TAURON. V roce 2020 měla společnost TAURON 142 512 samospotřebitelů a na konci roku 2021 téměř dvojnásobek – 268 395. Proto je pro skupinu TAURON klíčové používat metody předpovídání, které umožňují optimalizovat předpovědi o energii vyrobené i spotřebované samospotřebiteli.
Unikátní řešení navržená společností Globema umožňují porovnat výsledky této nové metody s výsledky prognostických řešení používaných v minulosti ve společnosti TAURON. Některá doporučení společnosti Globema byla navíc pro skupinu natolik zajímavá, že budou implementována do systému předpovídání používaného společností TAURON Prodej. Společnost zavede metodu rozdělení výrobních fotovoltaických oblastí na menší jednotky.
Shrnutí
Implementace modelů navržených společností Globema a analýza výsledků různých řídicích parametrů těchto modelů vedla k lepšímu pochopení jevů souvisejících se samospotřebitelskou energií ve společnosti TAURON. Skupina navíc zaznamenala zvýšení know-how souvisejícího s modelováním těchto jevů. Dokončený projekt rozšiřuje škálu dostupných prognostických modelů, které lze použít pro předpovídání poptávky po energii v oblastech s dynamickým růstem samospotřebitelských instalací. Tyto nedávno získané zkušenosti by měly pomoci zvýšit přesnost předpovědi poptávky po energii.
Pro společnost Globema to byla skvělá příležitost rozvíjet dovednosti související s předpovídáním energie z malých, rozptýlených OZE pomocí geografického přístupu.
Objevte další úspěšné příběhy našich zákazníků
Tradea
Větší zisky díky spolehlivým předpovědím výroby energie z obnovitelných zdrojů
Přečtěte si, jak Globema pomohla snížit náklady společnosti Tradea na účast ve vyrovnávacím trhu díky spolehlivým předpovědím počasí pro distribuci energie z 250 solárních a větrných zdrojů.
4RES | Přesná předpověď výroby energie z OZE | Energetika
Polenergia
Evidence sítě podporuje růst společnosti Polenergia založený na fúzích a akvizicích
Přečtěte si, jak jsme standardizovali správu sítí u jednoho z největších distributorů energie v Polsku a uspořádali data o 30 oblastech pokrývajících 11 tisíc zákazníků.
