Analýza: Flow-based metóda v západnej Európe – inšpirácia pre náš región?

Medzi aktuálne najpoužívanejšiu metódu patrí tzv. ATC (Available Transfer Capacity), ktorá pracuje s číselným vyjadrením voľnej prenosovej kapacity danej obchodnou hranicou v MW. Táto kapacita je potom explicitnou formou (tzn. každý účastník si musí zaistiť potrebnú prenosovú kapacitu explicitne sám, aby mohol uskutočniť prenosy vyplývajúce z jeho realizovaných obchodov) alebo implicitnou formou (tzn. účastníci riešia len obchodovanie a technické kapacitné obmedzenie za nich implicitne vyrieši niekto iný, zvyčajne burzy) rozdelenou medzi účastníkov. Implicitná alokácia je práve smer, ktorý je zvolený pre denné obchodovanie v západnej Európe.

Keďže je nutné rozlišovať procesy výpočtu dostupných kapacit (tzv. „capacity calculation“) od ich rozdelenia medzi jednotlivých záujemcov (tzv. „capacity allocation“), došlo aj k rozdeleniu kompetencií za ne medzi prevádzkovateľov prenosových sústav (TSO, výpočet kapacít) a burzy (PX, alokácia kapacít). Toto rozdelenie prináša väčšiu flexibilitu a je dôležitým krokom k prechodu z ATC na flow-based metódu, ktorej princípy a prínosy budú vysvetlené v nasledujúcich kapitolách.

Porovnanie pojmov medzi ATC a flow-based metódou

ATC metóda je dobre známa a najviac rozšírená. Bežne sa používa v praxi a jej hlavnou výhodou je to, že je zrozumiteľná. Má však aj svoje nevýhody, predovšetkým v tom, že obchodné toky nutne nerešpektujú fyzickú topológiu siete (hranice uvažované izolovane, existencia paralelných a kruhových tokov). Na tieto problémy sa snaží reflektovať práve flow-based metóda. Kým sa však dostaneme k vysvetleniu ich základných princípov, pozrime sa na porovnanie zodpovedajúcich pojmov s ATC metódou vo forme obrázku:

V rámci ATC metódy sa používajú pojmy, ako total transmission capacity (TTC), znížená o bezpečnostnú rezervu v podobe transmission reliability margin (TRM) dáva výslednú net transmission capacity (NTC), resp. available transfer capacity (ATC), pokiaľ zohľadníme aj already allocated capacity (AAC). V rámci flow-based metódy uvažujeme o maximálnom toku Fmax. Ak ho znížime o bezpečnostnú rezervu v podobe flow reliability margin (FRM) a zohľadníme toky v podobe dlhodobo alokovaných kapacít (Fref), dostaneme výslednú remaining available margin (RAM) dostupnú pre obchodovanie. Jediným rozdielom potom zostáva hodnota final adjusted value (FAV), ktorá v špecifických prípadoch umožňuje TSO zvýšiť alebo znížiť dostupnú RAM.

Porovnanie je však len ilustračné, pretože hodnoty v ATC metóde platia pre celú obchodnú hranicu, zatiaľ čo vo flow-based pre jeden konkrétny kritický prvok (viď ďalej).

Stručná história projektu v CWE regióne

Zahájenie projektu v regióne centrálnej západnej Európy (CWE) je možné datovať spätne k roku 2009, kedy došlo k zavedeniu ATC-based market couplingu, ktorého sa zúčastňuje 6 TSO zo 4 krajín v regióne (Belgicko, Francúzsko, Nemecko a Holandsko), energetické burzy APX a EPEX a aj CASC.EU, centrálna aukčná kancelária. Keďže už vtedy definovaným cieľom nebola ATC, ale flow-based metóda, boli zahájené aj práce na flow-based prototype. Následne sú priebežne vyhodnocované prínosy metódy. Už celý rok 2013 prebiehal tzv. paralel run (tj. pravidelné denné paralelné porovnávanie výsledkov ATC a flow-based metódy) pomocou výpočtového prototypového riešenia, ktoré bolo na začiatku roka 2014 nahradené cieľovým industrializovaným riešením. Medzitým došlo aj k masívnemu rozvoju na strane búrz, kde v rámci projektov NWE (prepojenie North-West Europe) alebo PCR (Price Coupling of Regions) došlo k zapojeniu viacerých búrz do market couplingu.

Základné princípy flow-based metódy

Proces prípravy dát pre výpočet začína dva dni „pred realitou“, tj. pred okamihom fyzickej realizácie tokov zobchodovanej energie. Medzi základné vstupy do výpočtu flow-based patrí model siete v podobe tzv. D-2CF súborov. Tento model popisuje predpokladanú topológiu siete, zapojenie a elektrické parametre vedenia, výrobu a spotrebu vrátane plánu odstávok. Druhým dôležitým vstupom je zoznam tzv. kritických prvkov, definujúci aké prvky majú byť v priebehu výpočtu sledované a v rámci akých situácií simulované v sieti (za akých výpadkov, príp. akých nápravných opatrení). Tieto dva základné vstupy sú sprevádzané množstvom ďalších, ktoré budeme teraz v tomto prípade pre zjednodušenie zanedbávať. Ako výsledok výpočtu je poskytnutá výsledná matica power transfer distribution factors (PTDF) a zostávajúca rezerva (RAM) pre všetky obmedzujúce kritické prvky.

Interpretácia výsledkov na príklade:

V našom prípade predpokladajme, že saldá jednotlivých krajín budú BE = -100 MW, 

DE = 300 MW, FR = -400 MW a NL = 200 MW. Súčet sáld v regióne sa rovná nule.

Z toho vyplývajúci tok cez CriticalBranch1 možno spočítať ako 0,2 * (-100) + 0,3 * 300 + 0,4 * (-400) + 0,1 * 200 = 70 MW. Tzn., že pri celkovej rezerve (RAM) na tomto prvku veľkosti 200 MW je táto situácia úplne bezpečná, prvok nie je limitujúcim pre obchodovanie a zostáva na ňom ešte rezerva ďalších 130 MW (200 – 70).

Až pri cca trojnásobnom navýšení sáld krajín na BE = -300 MW, DE = 900 MW, FR = -1200 MW a NL = 600 MW dôjde k vyčerpaniu rezervy na danom prvku. Ten sa tak stane obmedzujúcim pre ďalšie obchodovanie.

Na účely obchodovania je publikovaný zoznam, ktorý obsahuje niekoľko desiatok kritických prvkov skutočne obmedzujúcich doménu, ktoré musia byť vyššie uvedeným výpočtom overené pre každý zobchodovaný (alokovaný) MW.

(Vy)riešené problémy

Flow-based metóda má naozaj blízko k reálnej prenosovej sieti a fyzickým tokom v nej. Z toho vyplývajú niektoré špecifické problémy, ktoré treba riešiť. Jedným zo základných problémov je situácia, kedy nízka alebo nulová kapacita na jednom jedinom sieťovom prvku môže zablokovať obchody v celom regióne. Alebo situácia, kedy nie je kapacita prvkov nízka, ale napriek tomu sa do spočítaného objemu flow-based domény nezmestia dlhodobé alokácie (LTA). Tzn., že pokiaľ by v sieti tiekli toky o veľkosti dlhodobých alokácií (zodpovedá to situácii, kedy by vlastníci v plnej výške nominovali kapacity získané v dlhodobých aukciách), došlo by k preťaženiu niektorých kritických prvkov alebo by muselo dôjsť ku kráteniu práv. Aby sa v budúcnosti zabránilo výskytu týchto problémov je nutné všetky vyriešiť organizačne, predovšetkým prostredníctvom užšej kooperácie.

Jedná sa o novú metódu, ktorá nikdy predtým nebola rozpracovaná takto ďaleko. Mnoho detailov je nutné riešiť „za pochodu“, vymýšľať a testovať prototypovaním. Dnes už je všetko odladené a stredobodom záujmu sú iné problémy, napríklad koľko informácií je možné (alebo nutné) zverejniť, aby bola metóda akceptovaná obchodníkmi aj verejnosťou.

Záver

Čo z toho teda plynie pre náš región? Flow-based metóda sa už niekoľko rokov úspešne overuje v regióne CWE. Metóda sa ukazuje ako životaschopná, aj keď bolo nutné prekonať a vyriešiť niekoľko prekážok. Má významné prínosy oproti ATC metóde. Report „Parallel Run performance“ odhaduje prínosy v objeme 95 mil. eur za rok 2013. Aj keď niektoré dni vychádzajú horšie ako v ATC, v reporte je napríklad porovnaných 11 zlých versus 4 dobré dni, celkový prínos metódy je signifikantný. Riešenie implementované v západnej Európe umožňuje postupné zapájanie ďalších štátov (viď projekty PCR, NWE alebo 4M). Je možné prepojiť najprv nové hranice prostredníctvom ATC metódy a až po nejakej dobe „prepnúť“ na flow-based. Jedná sa o projekt, ktorý je na najlepšej ceste stať sa v budúcnosti jednotným celoeurópskym trhom s elektrinou. Rozhodne by sme nemali stáť bokom.

Autor: Petr Svoboda je Senior Consultant v spoločnosti Unicorn Systems, a.s. 

K téme