Wzmacnianie innowacyjności i wdrażanie nowych technologii

PSE jako spółka strategiczna dla rozwoju gospodarczego Polski dbają o stabilność bezpieczeństwa pracy systemu elektroenergetycznego. Znaczący wpływ na kwestie bezpieczeństwa ma rozwój nowych technologii, dlatego nasza spółka prowadzi wiele działań, których celem jest optymalne wykorzystanie nowych technologii w sektorze elektroenergetycznym.

Niebagatelne znaczenie dla wdrażania nowych technologii mają:

• współpraca z instytutami naukowo-badawczymi, jednostkami rządowymi i pozarządowymi, organizacjami zagranicznymi oraz krajowymi i zagranicznymi przedsiębiorstwami sektora energetycznego,
• inicjowanie, promowanie i wdrażanie nowych rozwiązań technicznych i organizacyjnych, testowanie i wspieranie nowych technologii,
• wykorzystanie krajowych, europejskich i międzynarodowych programów badawczych.

• Budowa Modelu Fundamentalnego Rynku (FMR) łączącego modele rynków MC FB/ATC i LMP, model sieciowy oraz model działań zaradczych dla obszaru synchronicznego Europy

Celem projektu FMR była budowa symulatora modelu rynku energii elektrycznej obejmującego wybrane kraje europejskie naszego regionu. Fundamentalny model europejskiego systemu elektroenergetycznego w rozwiązaniu węzłowym (tj. przynajmniej sieć 220 kV i 400 kV dla znacznej części Europy) oraz model jednostek wytwórczych jest na tyle szczegółowy, na ile jest to niezbędne dla rozwiązania zadania Optimal Power Flow oraz Unit Commitment. Narzędzie to poprawi jakość planowania i prowadzenia ruchu KSE w warunkach spełnienia kryteriów bezpieczeństwa oraz przy minimalizacji kosztów dostaw energii do odbiorców poprzez wdrożenie narzędzi planowania i prowadzenia ruchu KSE opartych na pełnym modelu sieci oraz lokalizacyjnej wycenie energii elektrycznej.

Część badawcza projektu zakończyła się w 2021 roku.

• Projekt badawczy EU-SysFlex, dofinansowany z programu Unii Europejskiej Horizon 2020

W 2020 r., przy wsparciu spółki-córki PSE Innowacje, PSE kontynuowały prace w projekcie EU-SysFlex, realizowanym z udziałem środków finansowych z Unii Europejskiej w ramach programu Horyzont 2020.

Celem realizacji projektu jest opracowanie zasad zarządzania pracą systemu elektroenergetycznego w warunkach dużego udziału generacji OZE oraz dokonanie analizy rozwiązań rynkowych wymaganych dla zapewnienia możliwości efektywnego pozyskania nowych usług systemowych. W ramach projektu zostaną także opracowane zasady zarządzania przepływem informacji dla zapewnienia efektywnego działania nowych usług.

• Projekt badawczy OneNet dofinansowany z programu Horizon 2020

W październiku 2020 r. PSE zostały jednym z uczestników międzynarodowego projektu One Network for Europe (OneNet), którego celem jest rozwijanie zasobów elastyczności na potrzeby zarządzania systemem elektroenergetycznym.

OneNet jest projektem demonstracyjnym w zakresie testowania rynkowego podejścia do pozyskiwania usług systemowych wykorzystujących zasoby elastyczności przyłączone do sieci dystrybucyjnej. Biorą w nim udział przedstawiciele europejskich OSP, OSD, dostawców technologii i jednostki badawcze oraz naukowe. W ramach projektu OSD i OSP będą korzystać z usług świadczonych przez odbiorców i rozproszonych wytwórców oraz ich agregatorów. Testowane będą różne działania, które mogą być wykorzystane przez operatorów – zarówno OSD, jak i OSP – do oddziaływania na sieć elektroenergetyczną w celu dostosowania sposobu jej pracy do zmieniających się warunków sieciowych i bilansowych. Celem projektu jest opracowanie, przetestowanie i zarekomendowanie rozwiązań oraz mechanizmów, które w przyszłości umożliwią wykorzystanie zasobów elastyczności. Elementem kluczowym dla projektu są testy rozwiązań opracowanych w ramach wdrożeń demonstracyjnych. Będą one polegały na implementacji platform informatycznych wykorzystywanych przez uczestników rynku do świadczenia usług, które w razie potrzeb będą nabywane przez operatorów. Jeden z takich obszarów powstanie w Polsce. Budowa polskiego obszaru demonstracyjnego będzie realizowana przez konsorcjum polskich firm.

• Projekt demonstracyjny w zakresie wdrożenia systemu wspomagania bezpieczeństwa pracy KSE opartego o system Special Protection Scheme (SPS) i bateryjny magazyn energii elektrycznej

Celem projektu jest zoptymalizowanie generacji farm wiatrowych do parametrów w sytuacji awarii krytycznych elementów sieci koordynowanej (z wykorzystaniem magazynów energii) przy występowaniu dużej generacji wiatrowej. Od 1 października 2019 r. prowadzone były testy pracy SPS mające na celu zebranie doświadczeń z eksploatacji systemu.

W związku z zakończeniem okresu monitorowania, 27 listopada 2020 r. japońska organizacja rządowa New Energy and Industrial Technology Development Organization nieodpłatnie przeniosła na PSE własność urządzeń systemu SPS i tym samym projekt w tej części został zakończony.

Celem projektu jest również potwierdzenie możliwości wykorzystania bateryjnego, hybrydowego magazynu energii elektrycznej do świadczenia usług systemowych, eliminacji krótkoterminowych fluktuacji generacji farm wiatrowych, a także arbitrażu cenowego. Przedsięwzięcie sfinansowała w zasadniczej części japońska organizacja rządowa New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). Zgodnie z przewidywaniami, zakończenie całego projektu, w tym w zakresie magazynu energii elektrycznej, nastąpiło w II kwartale 2021 roku.

• Wsparcie merytoryczne w zakresie analiz dotyczących procesów integracji europejskich rynków energii elektrycznej

Celem projektu było wsparcie merytoryczne PSE w dziedzinie opracowywania regionalnych metodologii wymaganych przez Kodeksy sieciowe, związanych z procesem integracji europejskich rynków energii elektrycznej. W projekcie szczególna uwaga została poświęcona opracowaniu metodologii wyznaczania zdolności przesyłowych Flow-Based, podziałowi kosztów i koordynacji działań zaradczych (tzw. redispatching & countertrading oraz nastaw przesuwników fazowych), a także dekompozycji przepływów mocy na podkategorie niezbędne dla stosowania metodyki podziału kosztów środków zaradczych.

W ramach niniejszego zadania przygotowane zostały m.in. narzędzia analityczne i wizualizacyjne, w tym:

• baza danych oraz narzędzia informatyczne do agregacji i wizualizacji danych z procesu testowego Flow-Based Core,
• moduły do analizy i agregacji danych dot. przepływów handlowych, dekompozycji, podziału i mapowania kosztów oraz opracowane na ich podstawie pliki wejściowe do narzędzia Wizualizator,
• prototyp narzędzia do koordynacji nastaw przesuwników fazowych wraz z instrukcją dla użytkownika i administratora oraz narzędzie Wizualizator wraz z dokumentacją.

Projekt zakończył się w kwietniu 2020 roku.

• Analiza dynamicznych właściwości urządzeń Power Guardian/SmartValve oraz ich interakcji z siecią przesyłową

Celem pracy było określenie możliwości zastosowania urządzeń dla potrzeb zwiększenia oporu biernego napowietrznych linii przesyłowych, którego efektem powinno być odciążenie napowietrznych linii w KSE. Realizacja zadania umożliwiła weryfikację przydatności urządzenia Power Guardian Smart Wires oraz określenie charakterystyki dynamicznych właściwości urządzeń tego typu. Przeprowadzone symulacje i analizy potwierdziły zasadność instalacji urządzeń w szczególnych konfiguracjach linii napowietrznych oraz korzystny wpływ urządzeń tej klasy na stany dynamiczne w systemie elektroenergetycznym oraz warunki działania elektronicznej automatyki zabezpieczeniowej linii.

Projekt zakończył się w marcu 2020 roku.

• Badanie właściwości ochronnych wodorozcieńczalnych zestawów lakierowych do zabezpieczenia antykorozyjnego konstrukcji wsporczych

W ramach pracy przeprowadzono m.in. inspekcje kontrolne stanu powłok wykonane z farb wodorozcieńczalnych i mieszanych na pilotażowych konstrukcjach w trzecim roku eksploatacji, dokonano oceny jakości powłok po 3-letnim okresie eksploatacji oraz oceny praktycznego zastosowania farb i zestawów mieszanych do zabezpieczania konstrukcji wsporczych sieci elektroenergetycznych. Dodatkowo przeprowadzono też analizę rozwiązań, analizę rynku wyrobów farb wodorozcieńczalnych w zakresie możliwości stosowania na konstrukcjach elektroenergetycznych oraz dokonano porównania kosztów z zestawami opartymi na rozcieńczalnikach organicznych.

Inspekcje kontrolne wykonano na liniach Joachimów-Rogowiec oraz Rzeszów-Granica. Po przeprowadzeniu prac renowacyjnych i po 3-letnim okresie eksploatacji na podstawie monitorowania stanu powłok stwierdzono, że nie wystąpiły żadne istotne różnice w zabezpieczeniu antykorozyjnym konstrukcji w zależności od zastosowania jako warstwy podkładowej farb opartych na rozcieńczalnikach organicznych (w zestawach mieszanych) w stosunku do farb, w których rozcieńczalnikiem jest woda. Nie wystąpiły pęcherze, spękania, złuszczenia powłok ani korozja podłoża.

Projekt zakończył się w czerwcu 2020 roku.

• Opracowanie instalacji pilotażowej WAMS w PSE

Celem pracy było opracowanie nowego rozwiązania technicznego w postaci prototypu koncentratora PDC (Phasor Data Concentrator) służącego do agregacji sygnałów z modułów pomiaru fazorów PMU (Phasor Measurement Unit). Motywacją do realizacji pracy było przygotowanie PSE do wdrażania wielkoobszarowych systemów pomiarowych typu WAMS (Wide Area Measurement System). Wdrożenie WAMS umożliwi monitorowanie zjawisk towarzyszących stanom dynamicznym wywołanym zmianą warunków pracy SEE, których to cech nie posiadają – z powodu niedostatecznej rozdzielczości pomiarowej – stosowane obecnie systemy typu SCADA.

Opracowany prototyp WAMS umożliwił współpracę z posiadanymi modułami PMU oraz będzie mógł być powiązany z kolejnymi.

Przewiduje się następujące obszary zastosowania WAMS w PSE:

• monitoring międzyobszarowych kołysań mocy (oscylacje subharmoniczne),
• kontrola stanów wydzielania zbilansowanych obszarów asynchronicznych,
• identyfikacja zagrożeń związanych z interakcjami pomiędzy obiektami o „szybkich” zdolnościach regulacyjnych układów HVDC na transgranicznych połączeniach międzyoperatorskich oraz przyłączeniach morskich farm wiatrowych.

Projekt zakończył się w grudniu 2020 roku.

• Optymalizacja metodyki prognozowania oraz interfejsu użytkownika w narzędziu informatycznym służącym do prognozowania strat sieciowych

Celami nadrzędnymi projektu były: optymalizacja metodyki prognozowania strat sieciowych, którą zamierzano uzyskać poprzez zmodernizowanie modelu (narzędzia) do prognozowania krótkoterminowego, doba D+1, a także opracowanie nowej metodyki dla prognozowania długoterminowego (dla okresu od D+2 dni do D+48 miesięcy).

Jednym z celów dodatkowych projektu było opracowanie i przetestowanie alternatywnej metody determinującej poziom zakupów energii na pokrycie strat bilansowych. W ramach bieżącej praktyki w pierwszej kolejności wyznaczane są prognozy wielkości strat, a następnie przeprowadzana jest dekompozycja na poszczególne produkty giełdowe. Projekt obejmował rozwój obecnie stosowanej metodyki w kierunku minimalizacji wartości oczekiwanej kosztu pokrycia strat bilansowych z wykorzystaniem optymalizacji całkowitoliczbowej.

Efekty i korzyści wynikające z pracy:

1. Rozwój modeli, w odniesieniu do horyzontu prognozy, w narzędziu informatycznym GSS (Grafik Strat Sieciowych) do prognozowania strat w sieci przesyłowej;
2. Zwiększenie skuteczności prognozowania w horyzoncie krótkoterminowym w narzędziu informatycznym GSS;
3. Rozbudowa narzędzia GSS o: moduł przeprowadzający analizy post factum, wizualizacja tabeli dekompozycji interfejsu użytkownika oraz sekcję wizualizacji wyników i sekcję eksportującą wyniki interfejsu użytkownika;
4. Rozbudowa narzędzia GSS o funkcjonalność generowania automatycznych raportów;
5. Koncepcja modelu optymalizującego zakup energii na pokrycie strat bilansowych opracowany w środowisku deweloperskim.

Projekt zakończył się w grudniu 2020 roku. Rozważa się jego kontynuację w 2021 roku.

• Opracowanie metodyki modelowania i analiz zjawisk wysokoczęstotliwościowych w systemie przesyłowym

Celem pracy było opracowanie nowej metodyki postępowania w PSE w zakresie modelowania i analizowania zjawisk wysokoczęstotliwościowych na potrzeby podejmowania decyzji w procesach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Jednym z nadrzędnych celów OSP jest zapewnienie wymaganych parametrów niezawodności dostaw energii, m.in. poprzez prawidłową koordynację izolacji aparatów i urządzeń w infrastrukturze sieci przesyłowej. Przygotowanie wymagań technicznych w procesach inwestycyjnych, np. na etapie SIWZ, w zakresie koordynacji izolacji i poziomów ochrony wyposażenia stacji elektroenergetycznych jest oparte w głównej mierze na przybliżonych formułach matematycznych popartych doświadczeniem i wiedzą ekspercką pracowników PSE. Z kolei na etapie eksploatacji obserwowane są wysokoczęstotliwościowe zjawiska, dla których trudno jest zidentyfikować źródło wyłącznie na podstawie zapisów rejestratorów zakłóceń i analizatorów jakości energii. Przypadki nietypowe, wymagające wykonania szczegółowych analiz symulacyjnych, zlecane były zewnętrznym firmom, przy czym dostępne w PSE dane potrzebne do budowy właściwego modelu symulacyjnego były często rozproszone i niepełne.

Odpowiednie zarządzanie ryzykiem w zakresie koordynacji izolacji i zapewnienia jakości energii wymagało opracowania efektywnej metody budowy modelu symulacyjnego krajowego systemu przesyłowego o określonej dokładności odwzorowania rozważanych zjawisk. Wymagało też przeprowadzenia analiz pozwalających podejmować decyzje w poszczególnych procesach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Projekt zakończył się w grudniu 2020 roku.

Ze względu na dynamiczne zmiany w obszarze technologii i systemów elektroenergetycznych, zabezpieczenia pewności zasilania oraz zapewnienia właściwej jakości dostarczanej energii elektrycznej, PSE potrzebują ścisłej i szeroko zakrojonej współpracy o charakterze badawczo-rozwojowym ze środowiskami naukowymi i akademickimi.

Współpraca ta ma charakter wymiany wiedzy i doświadczeń, ale sprowadza się również do realizacji konkretnych projektów badawczych i rozwojowych związanych z nakładami finansowymi. Prowadzenie badań, a w szczególności wdrażanie nowych rozwiązań technicznych, wiąże się z ponoszeniem nakładów na modernizację infrastruktury przesyłowej oraz szeroko rozumianej infrastruktury teleinformatycznej.

Corocznie nasza spółka przeznacza na projekty badawcze realizowane z wykorzystaniem budżetu na prace B+R kwoty od 5 do 10 mln zł.