Transcript CHE_3_TRG_ ELEKTRICNE_ENERGIJE_2009

TRG ELEKTRIČNE ENERGIJE
Električna energija je z nastankom trga postala tržno blago z nekaj posebnostmi,
zaradi katerih se tudi trg v marsičem razlikuje od trga drugih proizvodov.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Oskrba z energijo se izvaja kot tržna dejavnost, v kateri dobavitelj in
odjemalec prosto dogovorita količino in ceno dobavljene energije. Dogovor je
lahko sklenjen v obliki kratkoročnih in dolgoročnih pogodb ali neposredno na
organiziranem trgu z električno energijo.
Pravico delovanja na organiziranem trgu imajo pravne ali fizične osebe z
ustrezno licenco po določbah tega zakona in to:
 proizvajalec; prodaja v svojem imenu,
 upravičeni odjemalec; kupuje v svojem imenu,
 trgovec; kupuje in prodaja električno energijo za tretjo stran in lahko
opravlja tudi zastopniško in posredniško funkcijo,
 tržni zastopnik; zastopa pravno ali fizično osebo in opravlja vse transakcije v
njenem imenu po njenih pooblastilih in lahko opravlja tudi posredniško
funkcijo,
 tržni posrednik; posreduje pri sklepanju pogodb o nakupu ali prodaji
električne energije.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
DEREGULACIJA je proces institucionalnih sprememb elektrogospodarskih
podjetjih po novih načelih medsebojnega delovanja z vpeljavo prostega trga
električne energije. Skladno s tem elektrogospodarska podjetja medsebojno
konkurirajo pri ponujanju produktov in storitev v decentraliziranem okolju.
• REGULIRAN SISTEM
– vertikalna ureditev EES, nacionalna ali regionalna
– udeleženci: proizvodnja-prenos-razdeljevanje-uporabniki
– potrošnik brez možnosti izbire, cene na osnovi stroškov storitev
• DEREGULIRAN SISTEM
– hibridna ureditev EES
– udeleženci: proizvodnja-prenos-trgovci -razdeljevanje-uporabniki
– tržna konkurenca - orodje za izboljšanje kakovosti in učinkovitosti
procesa
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Tradicionalni elektroenergetski sistem (koncept naravnega monopola)
D
G
Uvoz-izvoz
ODJEMALCI
PRENOS
D
G
G
VELEODJEMALCI
- Economy of scale,
- Delitev profita med vsemi udeleženci verige.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
problemi vertikalnega reguliranega sistema s stališča globalne energetske politike
 reguliran sistem ni učinkovit
brez konkurence ni zadostnih spodbud za boljše upravljanje s podjetji,
regulacija je obrnjena nazaj, ne zahteva od podjetij inventivnost,
učinkovitosti,
 koncept naravnega monopola zavira tehnološke spremembe
vpliv geografske širitve trga, novih facts tehnol.,
pomanjkanje iniciativ po bolj dinamični in fleksibilni strukturi sistema
zahteva reforme in novo organizacijo elektroenergetskega sistema.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Razlogi za deregulacijo elektroenergetskega sistema
1. Demonopolizacija elektroenergetskega sektora (zgled: telekomunikacije,
plin, železnica…)
2. Spodbujanje učinkovite rabe energije, DSM
3. Spodbujanje razvoja novih tehnologij
4. Vzdržnost razvoja naravnega okolja in energetike
5. Prestrukturiranje in povečanje števila zaposlenih na nivoju države
6. Spodbujanje učinkovite cenovne politike
7. Izboljšanje kakovosti storitev
8. Zmanjšanje stroškov in težav pri regululaciji(država)
9. Velike spodbude za učinkovito vodenje podjetij.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Perspektive gledanja problematike
Elektrogospodarska podjetja
Končni porabniki
Država, energetski politiki, regulatorji
Investicije na proizvodni in porabniški strani
INVESTICIJE
Pay-back gap
Deregulacija EES
Zaupanje odjemalca
(DSM)
8%
25%
DISKONTNA STOPNJA
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Načrtovanje v decentraliziranem okolju
 spodbude razvoja so vprašljive
 dolgoročna sigurnost dobave goriv je nezanesljiva
 ali se lahko doseže ekonomski optimum?
 energetska odvisnost
o ZDA (21 % prim. en., 12 % el. energija)
o Irska (68 % prim. en.,40 % el.energija)
o Japonska (82 % prim.en.,62 % el.energija)
o Italija (78 % prim.en.)
o Slovenija ( 70 % prim. en., 30 % el: en.)
Centralizirano načrtovanje je bolj potrebno pri manjših in energetsko bolj
odvisnih sistemih.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Načrtovanje proizvodnega sistema
• dva nasprotujoča elementa
– konkurenca nudi možnost večje učinovitosti
– centralno planiranje pa nudi optimalni razvoj virov in dolgoročnost
izbora investicij
• spodbude razvoja virov so tržne cene in regulatorna pravila
Načrtovanje prenosa
– negotovost lokacij in velikosti virov, celo 2-3 leta vnaprej
– krajše horizontno obdobje dolgoročnega načrtovanja
– povečanje izkoriščenosti prenosa,
– povečanje fleksibilnosti,
– iskanje novih modelov za spodbujanje investicij in razvoja
Ključni elementi deregulacije
1. ločitev dejavnosti (unbundling)
2. dajanje pravic odjemalcem do proste izbire dobavitelja
3. oblikovanje tržnih mehanizmov in nadzora
4. zagotovitev sigurnosti napajanja, ekoloških in socialnih ciljev
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Zaradi kriterija zanesljivosti
obratovanja so elementi obremenjeni
manj kot 50 %. Novi investitorji želijo
obremenitev dvigniti nad 90 %, kar
vodi do razpadov.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Model edinega kupca
G
G
IZVOZ
EDINI KUPEC
UVOZ
SO
DIS
L
UM FERI laboratorij za energetiko
L
G
DIS
L
L
jože voršič črpalne hidroelektrarne
L
Anglija in Wales
nova organizacijska struktura
Nuclear
Electric
National
Power
Škotska
National
GRID
PowerGen
Neodvisni
generatorji
Francija
12 Regionalnih distribucij
Neodvisni
generatorji
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Odjemalci
Struktura trga
G
G
G
G
G
G
G
G
G
ponudbe
Bilateralne pogodbe
G
PX- BORZA
SO
- obratovalno načrtovanje
- sistemske storitve
- dostop na omrežje
- energetske izravnave
-poravnave in obračuni
Distrib.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
G
Distrib.
Kompleksnost trga električne energije
elektrarna
prenosno podjetje
prodaja
sistemski
operater
ur
ni
trg
Veleprodaja
lastništvo
denar
UM FERI laboratorij za energetiko
Upravljanje dostopa
na omrežje
Organizator trga
izvajalec
energetski
h
storitev
Finančni trg
distribucijsko
podjetje
energija
jože voršič črpalne hidroelektrarne
meritve
združenje
produkt
odjemalec
storitev
Kronologija odpiranja trga
1. Južna Amerike (Čile, Argentina)
2. Anglija in Wales
3. Skandinavija
4. ZDA
5. EU
6. Kanada, Vzhodna Evropa, Azija
• glavni cilj deregulacije je povečanje ekonomske učinkovitosti sistema
• vsak proces deregulacije je potrebno prilagoditi lastnim potrebam in
značilnostim sistema
• posebno pozornost je treba posvetiti razvoju sistema
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Ključno vprašanje deregulacije
V ČIGAVIH ROKAH JE SKRB ZA
RAZVOJ ENERGETSKEGA SISTEMA ?
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Trg z električno energijo lahko deluje le, če so izpolnjeni naslednji pogoji:
1. na trgu je stalno na voljo in naprodaj dovolj električne energije,
2. na trgu je dovolj ponudnikov energije in povpraševalcev po energiji,
3. omrežja za prenos in distribucijo električne energije so zgrajena, da je
zagotovljena zadostna pokritost, in varno in zanesljivo delujejo;
4. operaterji omrežij omogočajo vsem uporabnikom omrežij dostop do
omrežij brez diskriminacije pod enakimi in preglednimi pogoji
5. cene za uporabo omrežij določa institucija, ki ni podvržena vplivom in
interesom nobene od strani, ki je udeležena na trgu;
6. spore, ki bi nastali na trgu zaradi morebitne diskriminacije, povezane z
uporabo omrežja ali priključevanjem na omrežje, rešuje institucija, ki ni
podvržena vplivom in interesom nobene od strani, ki je udeležena na trgu;
7. dobavitelji zagotavljajo dobavo pod vnaprej znanimi preglednimi pogoji;
8. varstvo potrošnikov in konkurence je zagotovljeno.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Posebnosti trga so zlasti:
a. na trgu je malo ponudnikov;
b. elastičnost povpraševanja je izredno nizka;
c. za električno energijo ni nadomestila (substituta);
d. na raven cen zelo vpliva zmogljivost čezmejnih prenosnih poti, ki
omejujejo prepustnost meja med območji v pristojnosti posameznih
operaterjev prenosnih sistemov, kar so praviloma tudi meje med državami;
e. lastniška in organizacijska struktura udeležencev trga, ki so praviloma
pod državnim nadzorom;
f. razlike med pristojnostmi posameznih organov v državah, med modeli trga
in druge razlike med državami članicami, povezane z nadzorom trga in
vplivi na udeležence.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Proizvodnja električne energije
Proizvajalci električne energije proizvajajo električno energijo zato, da jo
prodajo na trgu. Proizvodnja električne energije je tržna dejavnost, za katero
velja zakonodaja, ki ureja gospodarske družbe. Proizvodnja električne energije
mora biti prilagojena trenutni porabi električne energije, saj te energije ni mogoče
neposredno hraniti v večjih količinah, akumulatorji in prečrpovalne elektrarne
pomenijo le komaj zaznaven delež energije na trgu. Proizvodnja električne
energije v fizičnem pomenu se prilagaja fizičnemu odjemu sicer vsak trenutek,
vendar se vozni red obratovanja proizvodnih objektov določa za vsako uro, in
sicer dan vnaprej. Dejanski odjem približno sledi napovedim, vendar vedno
prihaja do razlik med njima, ki jih izravnava sistemski operater prenosnega
omrežja.
Proizvodnja električne energije je v različnih okoljih, različnih
elektroenergetskih sistemih in zaradi različnih primarnih virov obremenjena z
zelo različnimi stroški. Lastna cena električne energije se zaradi tega med
proizvodnimi objekti zelo razlikuje. Za proizvajalce je ključno:
- kdo odloča o tem, kdaj kateri objekt bo v posameznem časovnem intervalu
obratoval in kateri ne in na podlagi katerih meril;
- način obračunavanja energije na trgu, ki je odvisen od modela trga;
- cena najdražjega objekta, ki obratuje;
- čezmejna prenosna zmogljivost in cena energije, ki pride v sistem čez meje;
- cena in potrebe po posebnih oblikah proizvodnje.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Posebne oblike proizvodnje električne energije
Poleg proizvodnje električne energije, ki je namenjena prodaji na trgu, so v
vsakem sistemu prisotne še naslednje oblike proizvodnje energije, ki imajo
posebne značilnosti:
i. izravnava odstopanj od voznih redov;
ii. proizvodnja za potrebe sistemskih storitev;
iii. proizvodnja, ki jo država podpira zaradi splošne koristi, predvsem
okoljske, in ima prednost pred proizvodnjo za trg; t. i. prednostna
proizvodnja.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Pri izravnavi odstopanj je pomembno predvsem:
- ali je po določitvi dnevnih voznih redov, ki se določijo za dan vnaprej,
znotraj dneva še mogoče trgovati in morebitno presežno ali manjkajočo
energijo prodati oziroma kupiti na trgu, s čimer so količine, potrebne za
izravnavo odstopanj, bistveno zmanjšajo. Slovenski model trga ne omogoča,
npr. španski pa trgovanje znotraj dneva omogoča.
Prenos električne energije
Sistemski operater prenosnega omrežja določi vozne rede, ki praviloma za dan
vnaprej v za vsako uro določajo, kateri proizvodni objekti bodo obratovali in s
kolikšno močjo. Pomembno je, da pri vrstnem redu upošteva:
- prednostno dispečiranje energije prednostnih proizvajalcev,
- vrstni red ostalih proizvajalcev glede na sklenjene pogodbe,
- količinsko izravnavo proizvodnje s predvidenim odjemom za vsak časovni
interval,
- uporabo sistemskih storitev, kolikor jih je mogoče predvideti.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Distribucija električne energije
Distribucija električne energije je definirana kot prenos električne energije po
distribucijskih omrežjih od prenosnega do odjemalcev, nanj pa so lahko
priključeni tudi manjši proizvajalci. Je dejavnost, ki je vezana na distribucijsko
omrežje in je zaradi tega naravno monopolna. Vsebuje tri bistvene elemente:
obratovanje, vzdrževanje in razvoj distribucijskega omrežja. Zaradi naravno
monopolne značilnosti distribucija električne energije ni tržna, temveč regulirana
dejavnost.
Obratovanje vključuje vodenje sistema, če ima na voljo center vodenja, sicer pa
tiste funkcije in ukrepe, ki jih opravlja v realnem času. Če so na omrežje
priključeni tudi proizvajalci, obratovanje vključuje tudi delno izravnavo
proizvodnje in odjema. Obratovanje vključuje posege v distribucijsko omrežje, da
se odpravlja motnje in vzpostavlja ponovno obratovanje. Z ustreznim
vzdrževanjem operater distribucijskega omrežja zagotavlja trajno in nemoteno
obratovanje omrežja, z razvojem pa gradnjo in širitev omrežja tako, da to tudi v
prihodnjih letih, v npr. desetletnem načrtovalnem obdobju, opravljalo svoje
funkcije brez preobremenitev. Razvoj distribucijskega omrežja mora zagotoviti
ustrezno pokritost, da omogoča priključevanje novim odjemalcem, in kakovost
oskrbe. Ta je ključnega pomena, saj je od nje odvisno, kakšne vrste dejavnosti je
mogoče opravljati na katerem območju.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Dobava električne energije
Dobava električne energije je tržna storitev, ki jo lahko opravlja pravna ali fizična
oseba, ki izpolnjuje zakonsko določene pogoje. Storitev obsega nakup električne
energije od proizvajalcev, trgovcev ali do borze, organiziranje prenosa in
distribucije in prodajo odjemalcu ter meritev porabljene energije pri odjemalcu.
Poleg tega v večini modelov trga vsebuje tudi bilanciranje na ravni bilančne
skupine in napovedovanje odjema za svoje odjemalce v bilančni skupini.
Dobavitelj, ki je tudi odgovorni bilančne skupine, napoveduje odjem celotne
bilančne skupine, meri ali ugotavlja odstopanja odjemalcev v bilančni skupini in
jih obračunava odjemalcem ali njihovim dobaviteljem. Dobava lahko vsebuje tudi
morebitne druge storitve, potrebne za nemoteno dobavo energije odjemalcu, kot
so obveščanje o porabi, svetovanje ipd.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Trgovanje z električno energijo, zastopanje in posredovanje
Trgovanje z električno energijo vsebuje nakup in prodajo električne energije za
nadaljnjo prodajo. Po razumevanju, ki sicer ni eksplicitno zapisano v zakonu,
vsebuje trgovanje za razliko od dobave samo prodajo energije za nadaljnjo
prodajo in torej ne obstaja neposredni stik ali pogodbeno razmerje s končnim
odjemalcem.
Posebna oblika trgovanja je trgovanje na borzi, na kateri prodajalec in kupec
električne energije sklepata pogodbi z borzo, ki je hkrati kupec prodane energije
in prodajalec kupljene energije.
Za razliko od borze vrednostnih papirjev je na borzi električne energije praviloma
mogoč neposreden dostop. To omogoča udeležencu trga neposredno sklepanje
poslov brez posrednika. Posrednik, v slovenski zakonodaji imenovan tržni
posrednik, posreduje pri sklepanju poslov, vendar ni pogodbena stranka.
Zastopnik, v slovenski zakonodaji imenovan tržni zastopnik, zastopa eno od
pogodbenih strank v poslu in sklepa posle v njenem imenu in za njen račun.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Organizirani trg z električno energijo
Organiziranje trga z električno energijo je dejavnost, ki je zelo odvisna od modela
trga, posebnosti države in njene ureditve. Vsebuje vsaj eno tržno dejavnost, to je
borza, ki vsebuje organiziranje tržnih srečanj, na katerih se srečujejo ponudbe za
prodajo, ki tvorijo ponudbeno stran, in ponudbe za nakup električne energije, ki
tvorijo povpraševalsko stran. Tržna srečanja so namenjena prodaji in nakupu
energije v standardnih produktih, npr. pasovna energija, trapezna ali urna, ob
vnaprej znanem obdobju in z določeno količino, npr. 1MWh. Organizator trga,
pravna oseba, ki opravlja to dejavnost, ob koncu vsakega tržnega srečanja objavi
doseženo ceno za trgovane produkte in sklene posle. Finančno poravnavo lahko
opravi organizator trga, kot npr. v Sloveniji, ali pa druga pravna oseba, posebna
poravnalna banka.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Veleprodajni trg
Veleprodajni trg ni zakonsko definiran, meja med veleprodajnim trgom in
maloprodajnim trgom tudi ni jasno določena. Veleprodajni trg lahko razumemo
tako, da je to trg, na katerem se električna energija prodaja le za nadaljnjo
prodajo. Za potrebe tega dela uporabljamo to razumevanje, ki ga uporablja tudi
regulator. Udeleženci veleprodajnega trga so proizvajalci, trgovci in dobavitelji.
Poseben primer je organizirani trg – borza, ki je hkrati del veleprodajnega in
maloprodajnega trga.
Nekatere značilnosti veleprodajnega trga v državi so:
- praviloma na njem nastopajo le ponudniki z velikimi količinami električne
energije;
- na njem se prodajajo produkti z vnaprej znano količino energije za vnaprej
določena obdobja;
- vsak udeleženec trga, ki hoče prodati ali kupiti električno energijo na
veleprodajnem trgu, mora izkazati bilančno pokritost, v Sloveniji to
pomeni, da mora biti član bilančne skupine, za katero veljajo pravila za
napovedovanje odjema in izravnavo odstopanj.
- v vsaki državi ima veleprodajni dodatne omejitve in posebnosti, npr.
obravnavo prednostno dispečirane električne energije, licenčni pogoji, idr.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Maloprodajni trg
Maloprodajni trg je trg, na katerem nastopajo dobavitelji električne energije
na ponudbeni strani in končni odjemalci na povpraševalski strani. Le redki
odjemalci imajo merilne naprave, ki bi omogočale in beležile urni odjem
električne energije in ga v realnem času sporočale merjene podatke dobavitelju.
Zato se električna energija na maloprodajnem trgu praviloma prodaja s
pogodbami, v katerih ni natančno vnaprej določena količina.
V večini modelov trga na maloprodajnem trgu lahko nastopajo tudi proizvajalci,
ki neposredno prodajajo energijo odjemalcem. V takem primeru nastopajo v vlogi
dobaviteljev.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Vloga sistemskega operaterja prenosnega omrežja SOPO
Vloga SOPO je poleg obratovanja, vzdrževanja in razvoja prenosnega omrežja
tudi zagotavljanje medobratovanja, to je interoperabilnosti, s sosednjimi
prenosnimi sistemi. Obratovanje v evropski interkonekciji UCTE ureja
večstranska pogodba, katere podpisniki so vsi SOPO v kontinentalni Evropi, med
njimi slovenski SOPO. Če se v omrežju pojavljajo ozka grla in prihaja do
prezasedenosti, mora dodeljevati zmogljivosti prezasedenega dela omrežja na
nepristranski in pregleden način. Najpogosteje se prezasedenost pojavlja na
čezmejnih prenosnih poteh, katerih zmogljivosti se določajo v dogovoru s
sosednjimi SOPO. Leta 2006 so že potekala pogajanja o tem, kako spremeniti
dosedanji način določanja ČPZ, vendar do konca leta 2006 še ni bil dosežen
sporazum o tem. V večini držav je vloga SOPO tudi ta, da dodeljujejo ČPZ, od
začetka 2007 pa veljajo smernice za obvladovanje prezasedenosti, ([7]), ki
podrobneje določajo zahteve iz uredbe ES 1228 o dostopu do prenosnih omrežij
([6]) in so njen aneks. Uredba in smernice zahtevajo, da se ČPZ dodeljujejo na
tržni način, usklajeno (koordinirano) v regiji. Slovenski SOPO do 30. junija 2007
lahko dodeljuje še na netržni način ali ohrani že dodeljene pravice do uporabe
ČPZ, pridobljene za čas do tega datuma, zaradi derogacije (delen ali popoln
odvzem veljavnosti pravnemu predpisu z novim pravnim predpisom;
razveljavitev), ki to dovoljuje v prehodnem triletnem obdobju in se izteče 30.
junija 2007 ([8]). Dražbe za dodeljevanje ČPZ bi lahko opravljal tudi organizator
trga oziroma borza, in sicer v državah ali regijah, kjer obstaja, saj ima praviloma
vso potrebno infrastrukturo in znanje za to.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Vloga sistemskega operaterja distribucijskega omrežja SODO
Vloga SODO je obratovanje, vzdrževanje in razvoj distribucijskega
(razdeljevalnega) omrežja.
Za odjemalce in za delovanje trga je zelo pomembno, da SODO ne diskriminira
območja niti potencialnih novih udeležencev trga, ko sprejema odločitve o razvoju
omrežij in v pripravi dolgoročnih razvojnih načrtov omrežja. Prav tako pri
vzdrževanju mora omogočiti trajno pokritost, ne da bi pri tem katero od območij
pri količinah ali po kakovosti. Z vidika kakovosti oskrbe z električno energijo pa
je vloga SODO še posebej pomembna, za večino motenj tudi odločilna, saj jih
največ nastane prav pri obratovanju srednje in nizkonpetostnih distribucijskih
omrežij.
SODO igra v več državah še eno pomembno vlogo, in sicer s tem, da odkupuje
vso električno energijo, ki jo proizvedejo prednostni proizvajalci, ki so priključeni
na njegovo omrežje, kar so največkrat mali proizvajalci električne energije iz
OVE ali v soproizvodnji električne energije in toplote. V Sloveniji SODO
odkupuje prednostno energijo ali plačuje premije prednostnim proizvajalcem, če
se ti odločijo prodajati energijo na trgu.
V Sloveniji je pokrivanje tehničnih izgub v omrežju določeno za sistemsko
storitev, čeprav je financirana iz omrežnine. SODO v Sloveniji nima naprav za
proizvodnjo jalove energije, vendar v okviru možnosti vzdržuje napetostne
razmere v predpisanih mejah, kar je poleg pokrivanja tehničnih izgub v omrežju
tudi edina sistemska storitev, ki jo opravlja.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Javna agencija za energijo Republike Slovenije
V vsaki državi članici EU deluje tudi neodvisni regulativni organ – regulator, ki
opravlja številne naloge, z vidika GJS pa so najpomembnejše med njimi:
- določanje metodologij za določanje in obračunavanje omrežnin,
- določanje ali odobravanje omrežnin;
- reševanje sporov in odločanje o pritožbah, ki izhajajo iz morebitnih zavrnitev
dostopa do omrežij, kršitev splošnih pogojev in sistemskih obratovalnih navodil.
Regulatorji v posameznih državah opravljajo tudi druge naloge, pomembne za
delovanje GJS, pa tudi sicer se njihove pristojnosti in s tem tudi vloge v različnih
državah nekoliko razlikujejo. Nekateri imajo npr. močnejšo vlogo pri zaščiti
odjemalcev in varstvu potrošnikov; razlikujejo se tudi po tem, koliko so
samostojni v razmerju do drugih državnih organov, kako so financirani in
nenazadnje tudi po tem, ali so njihove odločitve neposredno izvršljive.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Struktura cene električne energije
Cena električne energije, ki jo plačuje odjemalec, je sestavljena iz dveh bistveno
različnih sestavnih delov, to sta cena energije in cena za uporabo omrežij. Prva se
oblikuje na trgu, druga je določena. V nekaterih državah jo v celoti določa
regulator, v Sloveniji jo določata delno regulator in delno vlada.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Cene električne energije na trgu
Eno od osnovnih vodil pri uvedbi trga z električno energijo v EU je bilo doseči
stabilne in nižje cene energije, ki bi odražale dejanske stroške. To je bilo sicer
mogoče pričakovati v državah, v katerih so bile cene relativno visoke. Po širitvi
EU leta 2004 pa so vstopile nove članice, v katerih znižanja cen ni bilo pričakovati,
temveč se dogaja proces dvigovanja cen na raven, ki bo odražala dejanske stroške.
Stroški pa so po državah zelo različni, saj so odvisni od več dejavnikov, med njimi
so struktura primarnih virov, struktura proizvodnje električne energije,
konfiguracija in razvitost omrežij, pokritost, kakovost.
Zaradi navedenega so primerjave cen električne energije zmeraj težavne.
Načeloma lahko primerjamo dvoje:
- podatke o povprečni ceni električne energije na določen dan za vnaprej
določen tip odjemalca, t. i. značilne odjemalce, ali
- cene ponujene energije, ki jo je na izbranem trgu mogoče kupiti, in se loči
glede na izbrane produkte, kot npr. pasovna energija.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Značilni odjemalci
Primerjave cen za značilne odjemalce načeloma zajemajo tri tipe značilnih
odjemalcev, ki so definirani v skladu z metodologijo, ki jo uporablja tudi evropski
statistični urad Eurostat. Izbrani so tako, da so reprezentativni za določeno vrsto
odjemalcev.
Cene električne energije za odjemalca s porabo 24 GWh letno
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Cene električne energije za odjemalca s porabo 24 MWh letno
Cene omrežnin za odjemalca s porabo 24 MWh letno
Cene električne energije za odjemalca s porabo 50 GWh letno
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Cene električne energije za odjemalca s porabo 50 MWh letno
Cene omrežnin za odjemalca s porabo 50 MWh letno
Cene električne energije za odjemalca s porabo 3500 kWh letno
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Cene električne energije za odjemalca s porabo 3500 kWh letno
Cene omrežnin za odjemalca s porabo 3500 kWh letno
Cena električne energije na trenutnem trgu na borzah v EU
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
Kakovost električne energije
Kakovost oskrbe z električno energijo je temelj za gospodarski razvoj
predvsem panog z veliko dodano vrednostjo in velikim deležem znanja. Primer za
to so visoko avtomatizirani proizvodni industrijski procesi in informacijska
podprta tehnologija. V vseh državah EU se zavedamo, da je nujno treba raven
kakovosti oskrbe izboljševati oziroma ohranjati na ravni, ki omogoča tak razvoj.
Kakovost oskrbe je v splošnem težko meriti, načeloma se meri s treh vidikov, ki
so med seboj različni in na katere imajo vpliv različni dejavniki:
a. kakovost storitve, ki jo opravlja sistemski operater, in se nanaša čas, ki ga
operater potrebuje za nekatera značilna dejanja ali postopke v okviru svoje
storitve. Merjena je s splošnimi in posameznimi kazalniki ali parametri in
imenovana komercialna kakovost;
b. neprekinjenost dobave, merjena s povprečnim trajanjem izpadov in s
povprečno pogostostjo izpadov, imenovana zanesljivost napajanja;
c. kakovost napetosti, ki se nanaša na odstopanja od idealne napetosti
(sinusoide), merjena s pogostostjo in velikostjo različnih motenj (npr.
napetostni upadi, flikerji).
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne
POWER QUALITY -- THE ADDED VALUE
The problem of Power Quality (PQ) cost in industrial
customers is particularly important at present in the new
scenery of competitive electricity markets. In fact, it represent
the added value that the electric suppliers can provide to the
users for improving their productivity and the reliability of
their industrial process. The industry must compare the cost
of the PQ services provided by the utilities with the cost
derived from damages to the production output and/or to the
plants. While this later is easy to define because is related to
the physical replacement of some equipment, the cost of
production losses is not simple to monetize.
Regina Lamedica
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Contents and reflections on power quality and energy market
•
•
•
•
•
•
•
Power quality responsibility
Economic regulation of network charge
Quality parameters
Measurements in the past
Measurements nowadays
Research
Model of Slovenian power system
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Electricity supply has nowadays become a part of every day life and
is a service expected by electricity consumers. Their expectations
rely on the availability of electricity whenever needed and on a safe
and satisfactory operation of all connected electrical devices.
In order to carry out economic regulation of network charge, the
Energy Agency of the Republic of Slovenia (Slovenian regulator)
monitors quality electricity supply, which is divided into: reliability
(continuity) of supply, voltage quality and commercial quality. The
Agency monitors the parameters of quality electricity supply with
the intention of permanently increasing and maintaining its level,
respectively.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
The Council of European Energy Regulators (CEER) has
divided quality of electricity supply to:
• commercial quality, dealing with service between the
supplier or system operator and the consumer,
• continuity (reliability) of supply, dealing with the number
and duration of interruptions spotted with consumers,
• quality of voltage which contains the technical
characteristics of voltage measured in the receivingtransmitting point of the consumer.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Agency’s main task is to prepare and issue the methodology
for the calculation of network charge and methodology for
setting out the criteria for defining eligible costs while taking
into consideration the mechanisms of promotion, manifested
in the field of investment, ascertaining technical losses of the
system and maintenance. Together with these mechanisms
which monitor cost efficiency of system operators, quality of
electricity supply in case of consumers also needs to be
monitored. A decrease of costs in a company can be most
easily reached by means of decreasing costs in the field of
maintenance and investment, which can also lead to a lower
quality level.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Legal bases for quality of electricity supply
• The Energy Act (Official Gazette of the Republic of Slovenia
No.: 26/05; EZ-UPB1)
• The Decree on the method for implementing public service
obligation relating to the activity of distribution system
operator
• The Decree on the method for implementing public service
obligation relating to the activity of transmission system
operator
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Quality parameters and
methodology of network charge setting
Price cap – the highest determined price of goods or service
which encompasses the general price growth and the
anticipated growth in efficiency of the undertaking
(1  C P I  X )  (1  Q ) 
n
m
i 1
j 1
n
m
i 1
j 1
 
 
p q
t 1
ij
p q
t
ij
N
ij
O
ij
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Individual standards
General standards
Commercial quality
Agency proposal
Legislation
CEER
16 days (8 + 8)
(Article 5 of the
Official Gazette
117/2002)
15 days
(exceptionally a longer
time
limit, prescribed in the
notification to the
consumer,
including the reasons)
Time of reestablishing electricity
85% of consumers in 3
supply in cases of unanticipated
hours; 100% in 24 hours
interruptions
Time of minor work
implementation (meter change, In 20 working days 95% of
work carried out
manufacture of a new lowvoltage connection)
Time needed to connect a
consumer to a system
Time for replying to consumer’s
questions (not just a courteous
reply)
90% in 10 working days
Time for reconnection after debt
payment
in 1 working day
Time for responding to a blown
fuse
6 hours
Time of announced visitation
Time of drawing up pro forma
invoice
Time of handling a claim
regarding meters
Time of handling a claim
regarding costs or payment
Time needed to activate
connection
Within 3 hours
in 24 hours
(Article 78 of the
Official Gazette
26/2005, EZUPB1)
In 24 hours
(Article 78 of the
Official Gazette
26/2005, EZ-PB1)
in 1 working day
3-4 hours
Within 4 hours
in 10 working days
in 10 working days
In 15 days
in 10 working days
In 15 days
in 8 working days
in 2-5 working days
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Reliability (continuity)
N


SA IF I
i
N
SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)
This index is designed to give information about the average
frequency of sustained interruptions per costumer over a
predefined area.
•Ni
•NT
- Number of interrupting customers served for
each interruption event during reporting ,
- Total number of customers served for the area
being indexed.
fCS  t , t
,

N
j
j
N T
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
SA ID I
r N


i
i
NT
SAIDI (System Average Interruption Duration Index
This index is commonly to as customer minutes of interruption or
customer hours, and is designed to provide information about the
average time the customer are interrupted.
• ri - Restoration time for each interruption event,
• Ni - Number of interrupting customers served for
each interruption event during reporting ,
• NT - Total number of customers served for the area
being indexed.
U CS  t , t
,

t

i
ij
j
N T
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Voltage characteristics of electricity
• Power frequency
• Magnitude of the supply voltage
• Supply voltage variations
• Rapid voltage changes
• Supply voltage dips
• Short interruptions of the supply voltage
• Long interruptions of the supply voltage
• Temporary power frequency overvoltage between live
conductors and earth
• Supply voltage unbalance
• Harmonic voltage
• Interharmonic voltage
• Mains signalling voltage on the supply voltage
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
The highest quality demands are set on the voltage level of the
consumers. The rule of parallel connection of consumers to the
same voltage applies when connecting consumers. Many
consumers are very sensitive to oscillation or deviation of voltage,
which logically calls for the strictest rules in this area. Therefore, the
SIST EN 50160 standard has been applied, which determines what
characteristics of low supply voltage need to be observed. When
electricity supply is reliable enough, we need to ensure to the
consumers power quality also in those parameters which are
seemingly invisible. By that we mean especially voltage form
(voltage dips, rapid changes and harmonics). Such disturbance can
appear on the voltage level of consumers or it can be a
consequence of lightning or switching surges on higher voltage
levels. Disturbance transiting among voltage levels equals
disturbance crossing a transformer. With the remuneration of
quality supply manager it is essential to pinpoint the place of
disturbance.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Rules for recording power quality
• Recording rules establish an obligation for all (or at least all
the major) companies to register continuity data. Secondly,
they indicate which data are required for a correct
identification of an incident.
• Usually these include the time interval of the supply
interruption, its cause, the network device where it
originated, the affected installations and the number of
consumers involved.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
In the past
we had only one utility and it was responsible to the government
for the quality of electricity supply.
Frequency at the moment of connection of Yugoslav power
system to UCPTE (16. September 1974)
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Measurements in the past
Project quality of electrical energy (June 1972)
(Honneywell’s 10 channels loop oscilograph – mirror galvanometer)
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Measurements in the past
Harmonics and influence of power system growing
elektroliza A
prof. Pehani
meritev z resonančnim V-metrom
elektrolizi A in B
meritev s HP
elektrolizi A in B
meritev s HP
THD = 3,464
THD = 1,889
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Measurements in the past
Harmonics and influence of power system growing
elektrolizi B in ½ C
meritev s Tectro
elektrolize A, B in ½ C
meritev s Tectro
THD = 0,842
THD = 0,70
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Measurements in the past
Flicker Pst,95 Pst,99
Plt,95
Plt,99
Place
Dravograd
Kidričevo
Pekre
2,95
0,37
0,62
3,21
0,44
0,80
2,57
0,31
0,59
2,74
0,33
0,66
Hudo
0,47
0,58
0,41
0,43
Kleče
Okroglo
0,59
1,22
0,71
1,70
0,51
1,00
0,58
1,04
Selce
Nova Gorica
Ravne
železarna
0,14
0,24
3,58
0,19
0,29
4,82
0,17
0,22
3,22
0,22
0,37
3,70
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Measurements nowadays
• Monitoring of all voltage characteristics at each nod
connecting transmission and distribution network
• Monitoring recommended (by decree) at each substation
and wished at each customer
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
The telegraph equation
u
u
u
u
u
u
 u
2
x
2
 i
 Z 
2
x
2
 Y 
i
 Y  Z  u   R  G   R  C  G  L   p  L  C  p   u    u
x
i
2
2
 Z  Y  i   R  G   R  C  G  L   p  L  C  p   i    i
x
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
2
2
Computer program
To calculate transient states in individual systems and in the
electricity system as a whole, software such as ATP, EMTP,
PSCAD and Matlab with the Powersys module is at disposal. All
mentioned software has similar characteristics since it is based
on the Dommel approach and it uses similar mathematical data
which then causes similar problems. Out of major software from
the mentioned field the Siemens Netomac needs to be mentioned
but it is not directly related to the above software.
Matlab with its Powersys module has been selected as the
software for modelling the electricity system of Slovenia due to its
user-friendliness and possibility of fixed calculations. Since the
dynamic model of the entire electricity system of Slovenia
surpasses the capacities of available software and hardware, we
were forced to use simplified models of individual elements.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Model evaluation
The proposed simplified dynamic model of Slovene power
system was confirmed in two ways. The steady state accuracy
of the dynamic model was confirmed through the comparison
of calculated results with those obtained by the professional
program for steady state analysis and network optimization
NEPLAN. The agreement of steady state voltages during
normal operating conditions is very good, while the steady
state voltages during the three-phase faults can differ up to 4
% in 0,4 kV network. The dynamic response of the model was
partially confirmed by the comparison of calculated results
with the results of field testing performed on 20 kV in the
substation Rogaška Slatina.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Steady state evaluation
Comparison of voltage drops calculated by NEPLAN and by
dynamic model on 110, 20 and 0,4 kV busbars in substation
Cerkno caused by a three-phase short circuit in the middle of
110 kV overhead line Divača – Ajdovščina.
Cerkno
Dynamic
model
NEPLAN
Differences
[%]
110 kV
14,6 kV
14,54 kV
0,41
20 kV
2,27 kV
2,27 kV
0,0
0,4 kV
57 kV
55 kV
3,63
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
• Field tests at Rogaška Slatina – dynamic evaluation
Voltages and currents in L3 at 3phase short-circuit on 20 kV level in Rog. Slatina
Del EES Slovenije v Matlab/Simulink:
Model in meritev napetosti (L3) na 20 kV:
3%
Model in meritev toka (L3) na 20 kV:
Model in meritev napetosti (L3) na 110 kV:
4,5 %
1,1 %
Model in meritev napetosti (L3) na 0.4 kV:
Model in meritev toka (L3) na 110 kV:
4%
5%
•
Model of Slovenian power system
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Results
The proposed simplified dynamic model of Slovene
power system was applied to evaluate the impact of
different events on power quality in 0.4 kV
distribution networks. Simulations were performed
for the following list of events:
• a three-phase short circuit on a 110 kV busbars
in the substation Kleče,
• a switch-off of a 300 MVA power transformer in
the substation Okroglo,
• a three-phase short circuit on a 20 kV busbar in
the substation Rogaška Slatina,
• switch-on in a pumping regime of pump-turbine
plant Kozjak and
• switch-on in a pumping regime of pump-turbine
plant Avče.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
The impact of these events on the power quality in 0.4
kV distribution networks is in this work analyzed in the
following points:
• 0.4 kV busbars in the substation Cerkno,
• 0.4 kV busbars in the substation Škofja Loka,
• 0.4 kV busbars in the substation Šentjur and
• 0.4 kV busbars in the substation Rače.
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Voltages on 0.4 kV busbar in substations
a) Cerkno, b) Škofja Loka, c) Šentjur and d) Rače, during
a three-phase short circuit on 110 kV busbar in
substation Kleče.
b)
a)
0
-200
200
230
200
uL1 [V]
u0.4 kV [V]
u0.4 kV [V]
400
200
250
0
-200
uL1 [V]
400
b)
a)
235
600
225
220
-600
0.05
0.15
0.1
u0.4 kV [V]
200
0
-200
200
0
t [s]
0.1
0.15
0.1
-400
245
240
240
235
235
230
215
t [s]
0.05
0.1
0.15
0.1
0.15
t [s]
d)
230
225
220
220
0.05
0
0.15
225
-200
-400
0.05
t [s]
c)
400
400
0.05
215
0.15
d)
c)
u0.4 kV [V]
t [s]
uL1 [V]
t [s]
0.1
uL1 [V]
0.05
100
50
-400
-400
150
0.05
0.1
0.15
t [s]
t [s]
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
215
0.05
0.1
t [s]
0.15
Voltages on 0.4 kV busbar in substations
a) Cerkno, b) Škofja Loka, c) Šentjur and d) Rače,
during switch-off of 300 MVA power transformer
(400 kV / 110 kV) in substation Okroglo.
b)
230.44
233
230.42
232.5
232
230.4
uL1 [V]
uL1 [V]
a)
230.38
230.36
231
230.5
230.34
230.32
231.5
230
0.05
0.1
229.5
0.15
0.05
t [s]
c)
0.15
t [s]
d)
239.54
236.84
239.52
236.82
uL1 [V]
239.5
uL1 [V]
0.1
239.48
236.8
236.78
239.46
236.76
239.44
236.74
239.42
239.4
0.05
0.1
t [s]
0.15
236.72
0.05
0.1
t [s]
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
0.15
Voltages on 0.4 kV busbar in substations
a) Cerkno, b) Škofja Loka, c) Šentjur and d) Rače,
for the case of a three-phase short circuit on 20 kV
busbar in the substation Rogaška Slatina.
b)
230.43
232.55
230.42
232.5
230.41
232.45
uL1 [V]
uL1 [V]
a)
230.4
230.39
232.4
232.35
230.38
232.3
230.37
232.25
230.36
0.05
0.1
0.15
0.1
0.15
237
236.5
uL1 [V]
238
uL1 [V]
0.05
t [s]
d)
t [s]
c)
240
236
234
232
232.2
236
235.5
0.05
0.1
t [s]
0.15
235
0.05
0.1
t [s]
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
0.15
Voltages on 0.4 kV busbar in substations
a) Cerkno, b) Škofja Loka, c) Šentjur and d) Rače,
calculated for pumping regime switch-on of pumpturbine plant Kozjak.
b)
a)
231
234
232
uL1 [V]
uL1 [V]
230.5
230
229.5
228
226
0.05
0.1
t [s]
c)
224
0.15
242
238
240
236
236
234
0.1
0.15
t [s]
d)
232
230
228
232
230
0.05
234
238
uL1 [V]
uL1 [V]
229
230
226
0.05
0.1
t [s]
0.15
224
0.05
0.1
t [s]
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
0.15
Voltages on 0.4 kV busbar in substations
a) Cerkno, b) Škofja Loka, c) Šentjur and d) Rače,
calculated for pumping regime switch-on of pumpturbine plant Avče.
b)
a)
235
232.6
232.5
uL1 [V]
uL1 [V]
230
225
232.4
232.3
232.2
220
232.1
215
0.05
0.1
232
0.15
0.05
t [s]
c)
0.1
0.15
0.1
0.15
t [s]
d)
236.78
236.76
uL1 [V]
uL1 [V]
239.35
239.3
239.25
236.74
236.72
236.7
236.68
0.05
0.1
t [s]
0.15
236.66
0.05
t [s]
UM FERI laboratorij za energetiko jože voršič črpalne hidroelektrarne
Voltage dips are normally caused by faults in consumers’ systems or in the public
distribution system. They can also be a result of incidents in high-voltage parts of
the system. These are unpredictable, mostly accidental incidents. Annual
frequency of voltage drops largely depends on the type of a system and the place
of observation. Apart from this, the annual distribution of voltage dips can be
fairly irregular. They can be “caught” by means of constant monitoring of
electricity quality or an intentionally provoked incident. A far more elegant
approach is the modelling approach.
In order to carry out economic regulation of network charge, the Energy Agency
of the Republic of Slovenia (Slovenian regulator) monitors quality electricity
supply, which is divided into: reliability (continuity) of supply, voltage quality and
commercial quality. The Agency monitors the parameters of quality electricity
supply with the intention of permanently increasing and maintaining its level,
respectively. As a regulator it is also the arbitrator in cases of disputes among the
system managers. The verdict is based on a thorough analysis of past events,
performed only by means of a (computer) model.
UM FERI laboratorij za energetiko
jože voršič črpalne hidroelektrarne