Virtualizácia v energetike

Podľa veľmi všeobecnej definície virtualizácia je abstrahovaním zdrojov energií od prvkov poskytujúcich zdroj energií, alebo podľa iného popisu je to delenie niečoho, čo bol jeden celok na viacero jednotiek a vidieť niečo, čo sa skladá z viacerých jednotiek ako celok.

Už skoro desať rokov je virtualizácia smerodajným technologickým rozvojom v IT sektore. Praktické využitie virtualizácie je už všeobecne známe: serverová, dátová virtualizácia, virtualizácia desktopu, cloud computing, atď. Expanzia virtuálnej technológie v IT sektore spôsobila v prvom rade to, že oproti tradičnej architektúre ponúka množstvo výhod, hlavne lepšie využitie hardvérových prostriedkov, konsolidáciu logických zdrojov, flexibilnejšie prevádzkové možnosti a vyššiu disponibilitu.

V nedávnej minulosti aj energetický priemysel, ktorý je tradične konzervatívny, si objavil potenciálne možnosti virtualizácie a zadefinoval oblasti jej využitia, ktoré energetický priemysel nazýva „koncepcia Smart Grid“. Popri založení teoretických základov a vytvorení systémov potreby hlavne malé a flexibilné start-up energetické spoločnosti vedeli promptne ponúkať praktické riešenia na realizáciu koncepcie smart grid. Firma VPP medzi prvými objavila možnosti skryté vo virtualizácii -v technologickom postupe- a úspešne implementovala v energetike túto virtualizačnú aplikáciu ako riešenie virtuálnej elektrárne, ktorá ponúka veľa výhod.

Virtuálna elektráreň je skupina decentralizovane umiestnených zariadení vyrábajúcich energiu (napr. CHP, veterné turbíny, slnečné kolektory, malé vodné elektrárne, back-up generátory, atd), ktoré z hľadiska riadenia prevádzky patria pod centrálnu riadiacu jednotku, tzv. Riadiacu centrálu. Výkon jednotlivých elektrární v prospech vytýčeného cieľa predpisuje riadiaca centrála, ale tieto elektrárne pre rôzne segmenty trhu (medzi nimi je aj prevádzkovateľ prenosovej sústavy) vystupujú ako jeden celok, ktorý agregovaním výkonov vyrába energiu. Riešenie virtuálnej elektrárne možno považovať za virtualizáciu zdrojov energie aplikovanú v IT, v ktorej celý virtualizačný proces je použitý ako jeden celok, ale v skutočnosti ide o viac jednotiek.

K implementácii virtuálnej elektrárne treba poznať charakteristické prevádzkové parametre jednotlivých fyzických elektrární (merané, zbierané údaje), treba zabezpečiť možnosť zmeny stavu prevádzky elektrárne z diaľky (diaľkové ovládanie), na spracovanie prichádzajúcich údajov, na realizáciu online riadenia a na obslúženie reporting systému treba vytvoriť centrálnu jednotku pre spracovanie dát (datacentrum). Vizualizácia dát, kontrola systému a zabezpečenie možnosti zásahu obvykle vyžaduje aj vybudovanie dozorného systému (dispečing). Takto vytvorený systém nazývame Riadiacou centrálou, ktorá je fyzickou platformou a je vhodná na riadenie ľubovoľného počtu logických jednotiek, čiže na riadenie virtuálnej elektrárne.

Riadiaca centrála funguje na základe tradičných a dosiahnuteľných technológií: meranie a zber údajov z elektrární, diaľkové ovládanie sa uskutočňuje pomocou prostriedkov (interface) pracujúcich na štandardných priemyselných protokoloch, údaje sa dostávajú do dátového centra cez spoľahlivé internetové komunikačné kanály alebo cez prenajímané priame linky. Redundantné hardvérové prvky dátového centra sú umiestnené do geograficky oddelených serverových dátových centier. Modulárne vybudovaný softvér a ovládací databázový systém súčasne zabezpečuje online spracovanie údajov, vizualizáciu, archiváciu údajov a obslúženie reporting systému.

Hlavným princípom spájania fyzických elektrárenských jednotiek do logického celku je, že vytvorená virtuálna elektráreň technicky a obchodne je schopná na poskytnutie hodnotnejších služieb, ako jednotlivé elektrárne samostatne. Virtuálna elektráreň takto zabezpečuje, že jednotlivé elektrárne môžu ponúkať svoje služby aj na tých trhoch, kde by sa samostatne nedostali – bez tejto technológie.

Takou službou je napríklad aj systémová regulácia elektrizačného systému, o ktorú je čoraz väčší dopyt, nakoľko len tak sa dá zvýšiť počet tých elektrární v systéme, ktorých výroba je závislá na počasí (veterné elektrárne, slnečné kolektory), ak zabezpečíme rovnováhu systému aj v takom prípade, keď tieto elektrárne vyrobia viac alebo menej elektriny oproti plánovanému množstvu. Za udržanie rovnováhy systému v tomto prípade nie je priamo zodpovedná virtuálna elektráreň, ale prevádzkovateľ systému (TSO - Transmission System Operator), ktorý komunikuje s riadicaou centrálou VPP cez priamo uzavreté dátové spojenie. Pre prevádzkovateľa systému virtuálna elektráreň je nástrojom, pričom prevádzkovateľ systému môže riadiť regulačnú kapacitu virtuálnej elektrárne.

V nedávnej minulosti systémové podporné služby mohli poskytnúť iba veľké regulovateľné elektrárne. Virtualizácia ale umožnila, aby sme vybudovali (aj viac sto megawattové) virtuálne elektrárne, ktorých celkový výkon je porovnateľný výkonom týchto veľkých elektrární. Pre prevádzkovateľov elektrární sú to samozrejme nové výzvy, keďže účasť na systémovej regulácii každopádne znamená dynamickejšiu zmenu stavu prevádzky v porovnaní s doterajším stavom pri dodržaní plánu prevádzky. Namiesto inštalovanej kapacity kladieme čoraz väčší dôraz na dynamické využitie regulovateľnej kapacity.

Druhým cieľom vytvárania virtuálnej elektrárne – ktorá zapadá aj do koncepcie Smart Grid - je regulácia bilančnej skupiny. Je to iný zámer, ale riešenie je také isté. V tomto prípade virtuálna elektráreň samostatne zabezpečuje energetickú rovnováhu bilančnej skupiny, čiže zodpovedá za rovnováhu výroby a spotreby elektriny v rámci bilančnej skupiny. Virtuálna elektráreň VPP garantuje v reálnom čase dodržiavanie harmonogramu výrobcov a spotrebiteľov elektriny stále počas celého roku. Regulácia bilančnej skupiny môže mať rôzny zámer, na jednej strane môže prispievať k rovnováhe elektrizačnej sústavy, na strane druhej môže zabezpečiť nové a výhodné trhové kanály pre účastníkov trhu.

Popri nových trhových možnostiach sú hmatateľné aj technické výhody. Disponibilita virtuálnej elektrárne je väčšia, nakoľko výpadok jednej fyzickej elektrárne ovplyvňuje len inštalovanú kapacitu celkového disponibilného výkonu virtuálnej elektrárne. Rýchlosť zmeniteľnosti výkonu, ktorá je tak dôležitá pri regulácii, je tiež rádovo lepšia v porovnaní s tradičnou elektrárňou, nakoľko gradient jednotlivých elektrární vo virtuálnej elektrárni sa spočítava. Aj z hľadiska celkovej energetickej účinnosti je situácia výhodnejšia, pretože v prípade čiastočného zaťaženia je možné zaťažiť len tie decentralizovane umiestnené jednotky, kde je zabezpečené napríklad aj využitie tepla.

Dnes virtualizácia je už dosiahnuteľný a veľmi bezpečný prostriedok, je takou technológiou v energetike, ktorá zapadá do koncepcie smart grid a pritom ponúka nové trhové možnosti pre účastníkov systému. Nemôžeme ale zabudnúť na fakt, že za virtuálnou elektrárňou stoja hmatateľné, reálne existujúce elektrárne, preto úspešné použitie virtualizácie vyžaduje rozsiahle inžinierske, prevádzkové a vývojárske skúsenosti, a vyžaduje neustály systémový rozvoj v záujme toho, aby sme efektívne reagovali na zmeny trhového a technického prostredia. Firma VPP disponuje týmito kompetenciami a nami poskytnutý spektrum služieb ďaleko presahuje implementáciu technológie virtualizácie, pričom nám záleží na úspechu našich klientov.

Možnosti virtuálnej elektrárne na Slovensku

Virtuálne elektrárne budú mať významnú pridanú hodnotu tým, že poskytnú spôsob, ako odstrániť prekážky, ktoré bránia ďalšiemu rozvoju obnoviteľných zdrojov energie navyše dôjde k zníženiu požiadaviek na vyváženie slovenskej elektrizačnej siete.

Ďalej

Smart Grid

Začína nová éra! Viac o koncepte technológie smart grid.

Ďalej