NASZA STRATEGIAKluczowe trendy globalne

W roku 2021 na sytuację polskiego sektora elektroenergetycznego wciąż wpływ miała pandemia COVID-19 i podejmowane przez rządy Polski oraz innych krajów działania mające ograniczyć jej skutki zdrowotne (w tym lockdowny, ograniczenia mobilności itp. wraz z wywołanymi w ten sposób zmianami podaży i popytu na energię). Wpływ pandemii na gospodarkę był odczuwalny wiosną i jesienią 2021 roku. W odróżnieniu jednak od roku 2020, skala spowolnienia wywołanego ograniczeniem mobilności była niewielka, a jego wpływ na system elektroenergetyczny – znikomy. W II połowie roku zaczęły też narastać napięcia polityczno-gospodarcze w relacjach z Rosją, co miało wpływ na ceny surowców energetycznych.

Na funkcjonowanie systemu elektroenergetycznego wpływ miały globalne i regionalne czynniki o charakterze rynkowym (ceny energii, surowców energetycznych, technologii) i zmiany regulacyjne, wpływające na ramy, w których funkcjonują PSE. Trwała też dyskusja na temat kształtu rynku energii w UE w przyszłości. W roku 2021 dominowało przekonanie, że potrzebne są co najwyżej nieznaczne korekty, by usprawnić jego działanie oraz krótkookresowe działania moderujące sytuacje kryzysowe. Pogląd ten ewoluował w roku 2022 wskutek kryzysu energetycznego, który przeżywa UE – pojawiały się kolejne propozycje rozwiązań mających zmienić funkcjonowanie rynku, w tym propozycje reform całej jego organizacji. Podstawowym bodźcem to tych dyskusji stały się spekulacje cenowe na rynku energii, gwałtowny wzrost cen energii dla odbiorców końcowych oraz tzw. niekrańcowe (infra-marginal) zyski firm ─ wytwórców i dystrybutorów.

W średnim i długim okresie podstawową rolę w ewolucji systemu elektroenergetycznego i jego otoczenia będą odgrywały trendy technologiczne, związane przede wszystkim z dekarbonizacją sektora. Już w ostatnim roku nadal intensywnie rozwijał się sektor energetyki odnawialnej, magazynowania energii oraz elektromobilności, a także trwał proces wprowadzania nowych technologii pomiarowych otwierających szanse do wykorzystania danych o zapotrzebowaniu o dużej dokładności i częstotliwości (HFD – ang. high frequency data).

Postęp technologiczny w obszarze zbierania i przetwarzania danych będzie miał wpływ na znaczenie OSP jako dysponentów HFD

We współczesnej gospodarce coraz większą rolę odgrywają pozyskiwane z wysoką częstotliwością dane pokazujące aktywność gospodarczą. Wraz z postępem technicznym w dziedzinie opomiarowania, w coraz większym stopniu możliwe staje się zbieranie i analiza danych z realnej gospodarki, w tym od dostawców energii. PSE pełnią rolę Operatora Informacji Rynku Energii i nadzorują powstanie Centralnego Systemu Informacji Rynku Energii, który wkrótce umożliwi zbieranie i analizę szczegółowych danych o wysokiej częstotliwości z polskiego rynku energii oraz jego rozwój.

Przemiany technologiczne w obszarze magazynowania i wytwarzania energii wpływają na zmianę struktury generacji oraz charakteru sieci przesyłowej i roli OSP

Jeszcze do niedawna rozwój OZE obejmował przede wszystkim upowszechnienie się energetyki wiatrowej na lądzie (on-shore). Od kilku lat upowszechniają się również nowe technologie OZE: energetyka wiatrowa na morzu (off-shore) oraz fotowoltaika. Morska energetyka wiatrowa ogranicza częściowo problem niepewności generacji; wprawdzie wietrzność obszarów mórz i oceanów jest większa niż lądów, jednak mogą z niej korzystać wyłącznie państwa mające dostęp do wybrzeży. Rozwój energetyki wiatrowej na morzu wymusi też konieczność dostosowania sieci przesyłowej do odbioru energii z nowych źródeł. Polskie wybrzeże Bałtyku stwarza w średnim horyzoncie czasowym potencjał rozwoju tego typu energetyki.

Rozwój fotowoltaiki opiera się przede wszystkim na upowszechnieniu małych, przydomowych instalacji prosumenckich oraz niewielkich instalacji komercyjnych. Rok 2021 był ostatnim, w którym utrzymano dotychczasowe zasady wsparcia dla prosumentów. Od 2022 r. zasady zostały zmienione. Rządowe i samorządowe programy wsparcia przyczyniły się do rozwoju tej formy rozproszonej energetyki obywatelskiej i powstania grupy aktywnych prosumentów. Coraz poważniejszym wyzwaniem jest obsługa tej grupy konsumentów-wytwórców w ramach istniejącej infrastruktury sieci dystrybucyjnej i przesyłowej, co znajduje odbicie w nowych rozwiązaniach regulacyjnych.

Barierą na drodze rozwoju energetyki odnawialnej pozostaje problem magazynowania energii w okresach jej nadmiernego wytwarzania, tak, aby pozyskaną energię dało się wykorzystać w czasie, kiedy generacja ze źródeł OZE jest niemożliwa (gdy nie wieje wiatr, w nocy itp.). Jeszcze do niedawna brak efektywnych technologii magazynowania uniemożliwiał rozwiązanie tego problemu. W ostatnich latach komercyjne wykorzystanie magazynów energii staje się coraz powszechniejsze. Rozwojowi technologii sprzyja spadek kosztów podzespołów, rozwój komercyjnych instalacji magazynujących energię na potrzeby systemów energetycznych, a także dynamiczny rozwój technologii teleinformatycznych i pomiarowych umożliwiających zarządzanie źródłami rozproszonymi. Jednocześnie rozwijają się inne technologie magazynowania energii, w szczególności technologie power-to-gas oraz elektrolizy wodoru. Wodór coraz częściej jest traktowany jako przyszła technologia magazynowania i transferu energii.

W Polsce trwa dynamiczny rozwój energetyki prosumenckiej opartej na fotowoltaice. Od czasu, gdy w roku 2020 zaczęła odgrywać zauważalną rolę w krajowym miksie energetycznym, jej znaczenie wzrasta. Firmy wytwórcze przygotowują się do realizacji projektów elektrowni wiatrowych off-shore. Działają już pierwsze komercyjne magazyny energii, takie jak magazyn BESS na Pomorzu. W efekcie upowszechniania się nowych technologii konieczne staną się dostosowania do nowego modelu i przestrzennej alokacji generacji zarówno sieci dystrybucyjnych zarządzanych przez firmy dystrybucyjne, jak i sieci przesyłowej, którą zarządzają PSE.

Rozwój rynku europejskiego i wzrost wymiany międzynarodowej wpływają na długookresowy proces konwergencji cen w Europie

Rozwój rynku europejskiego, wspierany kolejnymi regulacjami, skutkuje wzrostem skali wymiany transgranicznej. Do niedawna jeszcze efektem była postępująca konwergencja cen energii w Europie. Od II kwartału 2021 r. została ona jednak zakłócona turbulencjami na europejskich i światowych rynkach surowców energetycznych. Przyspieszenie budowy wspólnego rynku opartego na strefach cenowych poprzez kolejne pakiety regulacyjne wpływa na proces rozwoju krajowej sieci przesyłowej i wymusza jej dostosowanie do nowej skali i kierunków przepływów transgranicznych. W średniej perspektywie może być też źródłem dodatkowych kosztów dla operatorów sieci przesyłowych, ze względu na konieczność częstszego stosowania działań zaradczych podejmowanych poza rynkiem, np. redispatchingu.

Kryzys energetyczny wywołany spadkiem podaży surowców energetycznych i gwałtownym wzrostem ich cen spowodował rozpoczęcie europejskiej dyskusji na temat korekty modelu rynku. W II połowie 2021 r. rozmowy koncentrowały się na doraźnych rozwiązaniach zaradczych, pozostawiając poza debatą kwestie zmian systemowych.

Europejska polityka klimatyczna coraz mocniej wpływa na wzrost kosztu generacji ze źródeł emisyjnych

Na sytuację krajowego systemu elektroenergetycznego, a zwłaszcza na kondycję wytwórców wykorzystujących konwencjonalne źródła generacji, w coraz większym stopniu wpływa także polityka klimatyczna UE. Podstawowym narzędziem tej polityki są ETS – uprawnienia do emisji, których ceny ustalane są rynkowo. Już od kilku lat ceny ETS rosną. W I połowie 2021 r. poziom cen ETS CO₂ przekroczył 50 euro, a w II połowie roku 80 euro. Skutkowało to znaczącym wzrostem ceny energii wytwarzanej w źródłach emisyjnych, wywołując efekt wzrostu cen spowodowany sytuacją na rynku surowców energetycznych. Ostatecznym tego efektem był znaczący wzrost cen na rynkach europejskich.

Nierównowaga na rynku gazu i węgla doprowadziła do spektakularnych wzrostów cen surowca

Rynkowa cena węgla w portach ARA wzrosła w roku 2021 niemal dwukrotnie (z krótkookresowym jesiennym szczytem na poziomie ponad 3-krotnie wyższym od cen z początku roku), a cena gazu 3-krotnie (z jesiennym szczytem, kiedy ceny były 7-krotnie wyższe niż na początku roku).

W rezultacie ograniczeń podaży rosyjskiego gazu ziemnego i bardzo wysokich poziomów cen w II połowie 2021 r. wzrósł poziom niepewności odnośnie średniookresowej roli gazu ziemnego w Europie jako paliwa przejściowego. Narastający kryzys energetyczny już wtedy pozwalał sądzić, że wciąż relatywnie wysoki udział energetyki gazowej w miksie energetycznym UE będzie miał w krótkim i średnim okresie negatywny wpływ na niezależność energetyczną UE i poziom cen. W 2022 r. w skutek agresji Rosji na Ukrainę, sankcji oraz rosyjskiej polityki eksportowej doszło do dalszych bardzo gwałtownych wzrostów cen energii i gazu na rynkach towarowych, co od II połowy analizowanego roku zaczęło wpływać na ceny dla odbiorców końcowych.

PSE realizują obecnie szereg działań mających na celu zapewnienie właściwego funkcjonowania KSE obecnie i w przyszłości, w warunkach dynamicznych zmian technologicznych i regulacyjnych.

Działania spółki to w szczególności:

1. Prace na forum międzynarodowym (ENTSO-E, CCRy) związane z wypracowaniem i uzgodnieniem metodyk, narzędzi oraz sposobu realizacji procesów regionalnych (międzynarodowych) wdrażanych na mocy prawa UE, mające na celu ochronę interesu PSE i polskich uczestników rynku.
2. Optymalizacja wdrożenia europejskich regulacji rynkowych (CEP, Kodeksy sieciowe), w tym trajektorii CEP70.
3. Realizacja funkcji OIRE – budowa centrum danych pomiarowych (CSIRE).
4. Wdrożenie zmian w sposobie funkcjonowania rynku bilansującego, w tym sposobu pozyskiwania usług systemowych, a także idąca w ślad za tym modyfikacja procesów operacyjnych, w aplikacjach IT, zarządzaniu danymi i w infrastrukturze sprzętowej.
5. Rozwój metod i narzędzi do prognozowania krótko- i średnioterminowego, ze szczególnym uwzględnieniem wdrożenia narzędzi i procesu prognozowania generacji źródeł fotowoltaicznych oraz przejścia z prognozowania zapotrzebowania brutto na zapotrzebowanie netto, a docelowo także na prognozy węzłowe.
6. Rozwój metod i wdrożenie narzędzi do symulacji statycznych i dynamicznych pomiędzy obiektami oraz pomiędzy obiektami a KSE. Wskazuje się również konieczność rozwoju metodyki służącej do optymalizacji pracy KSE oraz do oceny bezpieczeństwa pracy systemu elektroenergetycznego w różnych warunkach (modele sieciowe, proces SCUC, SCED), na potrzeby docelowego wdrożenia rynku węzłowego.
7. Rozwój opomiarowania KSE, w tym pozyskanie pomiarów z referencyjnych farm fotowoltaicznych oraz zwiększenie możliwości oceny stanu KSE w czasie rzeczywistym (nowy system SCADA-EMS), uzyskanie informacji o stanie przepływów w każdym węźle sieci przesyłowej oraz pozyskanie szczegółowych danych (w tym generacja źródeł lokalnych) od OSD (zgodnie z kodeksem SOGL).
8. Rozpoznanie możliwości budowy połączeń stałoprądowych HVDC, w tym porównanie różnych konfiguracji takich połączeń (point to point, multi-terminal) oraz ich ocena techniczna i ekonomiczna.
9. Działania usprawniające proces inwestycyjny, optymalizacja wyłączeń i zarządzanie majątkiem sieciowym obejmujące zastosowanie technologii BIM w fazach cyklu życia inwestycji oraz integrację technologii BIM z systemami informacji przestrzennej, asset management oraz planowanie wyłączeń.
10. Testowanie i wprowadzanie nowych metod sterowania pracą sieci w sytuacjach awaryjnych, testowanie wykorzystania magazynów energii w KSE itp.
11. Nowe narzędzia wspierania działań dyspozytorskich; identyfikacja przyczyn awarii, optymalizacja nastaw przesuwników fazowych, wykorzystanie synchrofazorów (PMU) itp.
12. Budowa podmorskiego połączenia transgranicznego z Litwą (interkonektory 700 MsW).
13. Przyłączenie morskich elektrowni wiatrowych (10,9 GW).

Przedstawione działania są odpowiedzią na zachodzące zmiany i obejmują praktycznie wszystkie obszary działalności PSE. Skuteczna odpowiedź naszej organizacji na nowe wyzwania wymaga podjęcia działań właściwie w każdej jednostce organizacyjnej PSE zaangażowanej w działalność operacyjną i planowanie rozwoju KSE.

Zrealizowane projekty z obszaru badań i rozwoju technicznego (prace stosowane, rozwojowe i przemysłowe)

Określenie zasad doboru i nastawiania nowych kryteriów pobudzenia rejestratorów zakłóceń dostępnych komercyjnie

Celem pracy było określenie zasad doboru i nastawiania nowych Kryteriów Pobudzeń Rejestratorów Zakłóceń (KPRZ) dostępnych komercyjnie, umożliwiających rejestrację rodzajów zakłóceń pojawiających się w systemie elektroenergetycznym – determinowanych zmieniającą się strukturą i warunkami pracy tego systemu (nowe obiekty sieciowe, wytwórcze i odbiorcze) – dotychczas nieidentyfikowanych przez Rejestratory Zakłóceń. Określenie zasad doboru i nastawiania nowych KPRZ umożliwi monitorowanie i zarejestrowanie dynamicznych zjawisk podczas zakłóceń występujących w sieciach nasyconych elementami energoelektronicznymi. Podkreśla się, że przyczyną powstania takich zakłóceń mogą być m.in. awarie lub niedopasowania układów regulacji elementów przekształtnikowych. Projekt zakończył się w maju 2021 roku.

Opracowanie pilotowego środowiska wirtualnej stacji oraz linii

Celem pracy była praktyczna i szczegółowa identyfikacja najistotniejszych dla GK PSE korzyści płynących z wykorzystania pozyskiwanych w procesie inwestycyjnym modeli 3D (w tym modeli BIM oraz danych geoinformatycznych) w środowisku rzeczywistości wirtualnej (VR) i rzeczywistości rozszerzonej (AR), identyfikacja niezbędnych narzędzi informatycznych oraz potrzeb w zakresie rozwoju kompetencji związanych z rozwojem środowiska wirtualnej stacji i linii pod kątem wykorzystania w GK PSE. Projekt zakończył się opracowaniem prototypu rozwiązania w październiku 2021 roku. Obecnie prowadzone są działania zmierzające do zaimplementowania rozwiązania w spółce. Zakończenie prac zaplanowano na grudzień 2022 roku.

Pilotażowe wdrożenie stacji elektroenergetycznej w technologii VR360 w obszarze szkoleń na Symulatorze SE

W ramach pracy utworzono moduł treningowy w technologii VR360, który został zaimplementowany do Symulatora Służb Eksploatacji zainstalowanego w ZKO w Warszawie. Technologia VR360 pozwala na wizualną prezentację procesu realizacji sterowania danym elementem sieci, a także czynności wykonywanych przez dyżurnego stacji na obiekcie. W ramach projektu wykonany został wirtualny fragment stacji elektroenergetycznej Miłosna 400/220/110kV, rozszerzony o możliwość sterowania łącznikami w polach autotransformatora AT-3 400/220 kV. Projekt zakończył się w lipcu 2021 roku.

Prognozowanie generacji OZE

Celem pracy było opracowanie i przetestowanie prototypu własnego narzędzia do prognozowania generacji odnawialnych źródeł energii (OZE) wiatrowych (FW) i fotowoltaicznych (PV) o podwyższonej odporności na zakłócenia zewnętrzne, w szczególności w zakresie łączności, charakteryzującego się łagodną degresją jakości prognoz przy rosnącej skali zakłóceń lub awarii. Projekt zakończył się w lipcu 2021 roku. Planujemy kontynuację działań zmierzających do wdrożenia tego rozwiązania w PSE.