Analiza zanesljivosti elektroenergetskega sistema Slovenije
V spodnjem prispevku objavljamo povzetek Analize zanesljivosti elektroenergetskega sistema Slovenije. Na dnu strani je na voljo povezava do celotnega dokumenta.
*Opomba: študija je bila pripravljena leta 2021 in je upoštevala načrte razvoja elektro energetskega sistema (EES) podanega v tedaj veljavnem nacionalnem energetskem in podnebnem načrtu (NEPN), verzija 5.0, sprejetem februarja 2020. V tem načrtu je bila predvidena količina sončnih elektrarn mnogo nižja, kot je predvidena v novem NEPN, torej rezultati za scenarij 100% OVE kažejo na še večjo nestabilnost sistema.
Zanesljivost elektroenergetskega sistema (EES) je pojem, ki pomeni, da uporabniki v veliki meri lahko računajo na neprekinjenost dobave električne energije. Zaradi kompleksnosti EES, njegova zanesljivost ne more biti ocenjena z eno metodo in z enim parametrom. Najsplošnejša razdelitev temelji na dveh pogledih na ocenjevanje zanesljivosti. Eden je ocenjevanje zanesljivosti sistema in njegovega delovanja skozi ocenjevanje konfiguracije sistema kot takega. V tem primeru gre za zadostnost sistema. Drug pogled je ocenjevanje zanesljivosti sistema in njegovega delovanja skozi ocenjevanje odziva na motnje. V tem primeru gre za sigurnost sistema.
V tem delu smo osredotočeni na zanesljivost sistema v smislu njegove zadostnosti. Uporabljena je metoda pričakovanost izgube napajanja (LOLE – Loss of Load Expectation) oz. njena nadgradnja z rekurzivnim modelom in časovno odvisnim modeliranjem.
Pričakovanost izgube napajanja je metoda, ki nam za EES poda oceno, ki je pomembna za planiranje sistema in ki podaja časovni interval, v katerem predvidena proizvodnja na verjetnostni način v določenem obdobju ne more pokriti porabe. Metoda podaja število ur v letu, ko verjetnostno ne moremo pričakovati pokrivanja porabe.
Želje za standardizirano kvantitativno omejitev pričakovanosti izgube napajanja (LOLE) v Evropi niso uresničene. Posamezne države imajo do pričakovanosti izgube napajanja kot kvantitativnega kriterija različne poglede, ki med seboj niso poenoteni. Večina držav kvantitativnih kriterijev niti ne predpisuje niti jih ne priporoča. Nekaj časa je elektroenergetski sistem veljal za zanesljiv, če je veljalo: LOLE < 10 h/leto. Neuspešno se je poskušalo poenotiti vrednost pričakovanosti izgube napajanja na 0,1 dan/leto, kar ustreza 2,4 h/leto. Večinoma se vrednosti okoli nekaj ur na leto zdijo primerne.
Pričakovanost izgube napajanja (LOLE) za EESS za leto 2019 je povprečno 1,72 ure na leto. Zimski meseci imajo povprečno porabo višjo kot letni meseci in pri enaki količini moči elektrarn je pričakovanost izgube napajanja posledično višja. Višja pričakovanost izgube napajanja pomeni, da je zanesljivost EESS v zimskih mesecih tipično malenkost manjša kot v poletnih mesecih. Dodatno k slabši zanesljivosti sistema v zimskih mesecih prispevajo sončne oziroma fotovoltaične elektrarne, ki pozimi delajo povprečno z bistveno manjšo močjo kot poleti.
Po vključitvi JEK2 se zanesljivost EESS znatno izboljša, kar je razvidno iz primerjave scenarija za leto 2019 in scenarija po vključitvi JEK2, ki kaže veliko zmanjšanje pričakovanosti izgube napajanja.
Po zaustavitvi NEK se zanesljivost EESS znatno poslabša, kar je razvidno iz primerjave scenarija za leto 2019 in scenarija po zaustavitvi NEK, ki kaže povečanje pričakovanosti izgube napajanja. Posledično gre za izrazito poslabšanje zanesljivosti. S to spremembo EESS preide v popolnoma nesprejemljivo stanje, če ne bi bili uporabljeni tudi drugi ukrepi. Še sprejemljiva pričakovanost izgube napajanja (LOLE) je lahko med 3 h/leto in 8 h/leto, mogoče eventualno do 10 h/leto, vsekakor pa niso sprejemljive vrednosti LOLE nad 500 h/leto, ki so izračunane v scenariju izključitve NEK iz sistema.
Primerjava scenarijev OVE prikaže, da znatno povečanje OVE ob hkratnem izklopu velike termoelektrarne ne izboljša zanesljivosti EESS niti skozi celotno leto niti v posameznih urah, ko je zaradi ugodnih vremenskih razmer moč OVE sorazmerno visoka. Tudi v teh scenarijih gre za znatno poslabšanje zanesljivosti sistema. Hkrati to pomeni znatno povečanje pričakovanosti izgube napajanja in tudi s to spremembo EESS pride v popolnoma nesprejemljivo stanje, če ne bi bili uporabljeni tudi drugi ukrepi. Znatno povečanje OVE ob hkratnem izklopu velike termoelektrarne pomeni nujno potrebne dodatne investicije v naprave, ki skozi vse leto dajejo dovolj moči, ali zagotovitev ustrezne količine rezerve ali uvoza.
Zanesljivost EESS je v primeru mešanih scenarijev precej višja, ker je pričakovanost izgube napajanja precej nižja kot pri scenarijih OVE. V mešanih scenarijih so namreč večinoma upoštevani dodatni OVE in JEK2, ki skupaj uspešno pokrivajo povečano porabo. Glede na trenutno stanje EESS v letu 2019, se v primeru mešanih scenarijev zanesljivost EESS znatno izboljša.
Pričakovanost izgube napajanja ima v scenariju z jedrsko elektrarno v primerjavi s scenarijem s plinsko elektrarno nižje vrednosti, kar pomeni večjo zanesljivost EESS. Razlika v korist boljše zanesljivosti EESS za scenarije z JEK2 je za faktor pet boljša kot v scenariju s plinsko elektrarno.
Rezultati kažejo, da se zanesljivost EESS ne more ohranjati samo z dodanimi razpršenimi obnovljivimi viri, ampak je potrebno zgraditi tudi druge elektrarne z visoko razpoložljivostjo in generatorjem z veliko rotirajočo maso, npr. jedrsko elektrarno, ki znatno izboljša zanesljivost EESS.
Rezultati izračunanih LOLE kažejo, da je vključitev nove jedrske elektrarne najbolj primeren način za zagotavljanje zanesljivega delovanja EESS brez izpustov ogljikovega dioksida. Investicije v manjšo količino spremenljivih OVE, kjer OVE le dodajamo v elektroenergetski sistem poleg obstoječih elektrarn, sicer v manjši meri celo pomagajo k izboljšanju zanesljivosti elektroenergetskega sistema. Tako stanje imamo trenutno pri nas. Če pa na račun dodatnih spremenljivih OVE zapremo klasične elektrarne, se zanesljivost EESS drastično poslabša. To vodi v izjemno velike dodatne stroške zaradi zagotavljanja nadomestne moči in energije bodisi preko novih elektrarn ali uvoza in aktivnosti sistemskih operaterjev glede zagotavljanja sistemskih storitev.
Vrednosti investicij za zagotavljanje zanesljivosti EESS brez NEK so visoke, ker je zanesljivost EESS brez NEK nesprejemljivo nizka. Potrebno je zagotoviti vsaj od 600 MW do 800 MW nadomestne moči, ki mora biti na razpolago večino časa. Investicijski stroški za nadomestne plinske turbine so od okoli 300 milijonov EUR do okoli 400 milijonov EUR. Potrebno pa je vedeti, da so investicijski stroški elektrarn le del vseh potrebnih stroškov. Investicijski stroški ne upoštevajo obratovalnih stroškov, ki v primeru plinskih elektrarn predstavljajo izjemno velik strošek. Investicijski stroški v primeru plinske elektrarne pomenijo približno petino do šestino vseh stroškov na enoto energije izraženo v EUR/MWh.
Velik delež uvoza je sicer v nasprotju s smernicami v Sloveniji, ker pomeni bistveno povečanje uvozne odvisnosti. Stroške uvoza v primeru izpadov sistema je težje napovedati, ker so stroški električne energije na trgu z električno energijo nepredvidljivi in v obdobjih pomanjkanja energije lahko presežejo večkratnik povprečne vrednosti.
Za scenarij OVE, ki upošteva napoved iz NEPN za leto 2030, bi potrebovali vsaj nekaj preko 600 MW popolnoma zanesljive elektrarne ali bi morali temu ustrezno energijo kupiti.
Izvedena je ocena maksimalnega deleža obnovljivih virov energije v elektroenergetskem sistemu Slovenije, ki bi bil še sprejemljiv za stabilnost delovanja sistema. Delež je v veliki meri odvisen od sistema samega, od njegove konfiguracije, od velikosti in od parametrov proizvodnje in porabe, od povezav sistema s sosednjimi sistemi, od količine denarnih sredstev, ki so na razpolago, ter od načina izračunavanja deleža obnovljivih virov energije. V EESS je teoretično možno doseči ali preseči 75 % delež obnovljivih virov energije, vendar bi bila cena električne energije v tem primeru bistveno višja, kot je trenutno, vpliv na okolje bi bil večji, kot bi si ga želeli lokalni prebivalci, prisotna pa bi bila še odvisnost od uvoza. Sicer je delež OVE s spremenljivo in težko napovedljivo proizvodnjo v Sloveniji lahko do okoli 30 % brez bistvenih sprememb sistema.
Izvedeno je ovrednotenje škode za gospodarstvo zaradi nezanesljivosti EESS, kar je izredno negotova naloga. Narejen je pregled škode preteklih zatemnitev sistema in pregled metod ocenjevanja škode. Ocenjena škoda zaradi nezanesljivosti za scenarij OVE 40 % (2030) NEPN lahko znaša med 300 in 400 milijonov EUR na leto. Ocenjena škoda zaradi nezanesljivosti za scenarij izključitve NEK pa lahko znaša med 450 in 550 milijonov EUR na leto. Škoda zaradi nezanesljivosti v primeru scenarijev z novo jedrsko elektrarno je lahko zanemarljiva, saj je LOLE bistveno manjši kot za leto 2019.
