Гост аутор: алс
На претходном блогу смо начели неке теме из електроенергетике, па ћу покушати да у наредна три блога направим пресек где смо били и зашто смо кренули у овом правцу, где смо данас и који су изазови даљег равоја и како ће можда изгледати будућност.
Дакле, аб ово.
Електроенергетски систем је највећи систем које је човечанство направило. Кажем „систем" у једнини јер жице и струја не познају административне границе, па се све оно што је повезано жицама може сматрати једним системом - грешке, кварови и дебаланси преносе се целим системом, трговина се може несметано одвијати како локално тако и глобално на нивоу система, стабилност и „крутост" зависи од величине система и тако даље.
Управљати једним електроенергетским системом компликован је и комплексан задатак.
Прво и основно је то да постоји јако велики број величина које утичу на рад система. Што су те величине варијабилније, промењивије у времену, задатак се додатно усложњава.
Даље, основа стабилног рада је баланс потрошње и производње. У сваком одбирку времена, у реалном времену како се то каже, морамо одржавати једнакост онога што трошимо и онога што производимо - и то на нивоу целог система. Да, на нивоу целог система рецимо европске или америчке интерконекције. Проблем се може поделити на потпроблеме у појединачним државама или блоковима држава, али у генералном случају питање је целог система. Стабилност је крха ствар и веома се лако нарушава. Сваки пут када упалите светло или бојлер, нарушили сте стабилност и неки генератор у „том" моменту или највише пар секунди касније, мора мало више струје да направи.
Као трећи проблем наводи се велики број мерења која треба уважити у прорачунима, а број им се сваким даном и повећава. Неке модерне електродистрибуције могу имати и милион и више мерења која треба у неком кратком року (секунде и десетине секунди су у питању) прикупити са поља које може бити удаљено и стотинама километара, обрадити, прерачунати потенцијалне корективне и превентивне акције и послати их назад на поље. Мерења која се прикупљају морају донекле бити синхонизована, како би прорачун имао смисла. Не смемо дозволити ситуацију у којој у формули фигурише мерење из Сомбора које је од пре секунде, мерење из Новог Сада од пре 5 секунди, мерење из Бора од пре 14 секунди, из Ужица од пре 4, из Ниша од пре минут и тако даље. Једноставно, на такав начин бисмо направили неконзистентно стање и резултат може бити погрешан.
Четврти аспект рада који уноси комплексност је економија. Економија једног електроенергетског система је веома сложена и веома скупа. Сложена је јер постоји велики број тачака које утичу на оперативну цену и капитални трошак, и такође јер постоји више апеката рада - дугорочно планирање (године), средњерочно (година), краткорочно (дани) и оперативно планирање (сати и минути). Сви аспекти рада утичу на финалну цену. Погрешно дугорочно планирање нас може натерати да купујемо скупу струју на берзи јер смо пропустили да на време кренемо са проширењем капацитета. Погрешно средњерочно планирање утиче на планирање хидро потенцијала и не смемо дозволити да останемо без воде или да имамо вишак који морамо пуштати преко преливних система што је чист губитак. Такође, средњерочно планирање је и планирање ремонта великих подсистема, па грешка у овом аспекту доводи у најгорем случају чак и до рестрикција напајања, као у Тексасу зимус.
Поред тога, сами објективни трошкови су огромни због цене горива и инвестиција, а самим тим и простор за оптимизације је велик. Стога нумеричке и друге рачунарске методе, као на пример машинско учење, сваким даном имају све већи утицај на рад и уплив у свакодневницу једног оператера електроенергетског система (каже се оператер, не диспечар. Код нас је остало то старо „диспечар" из времена када је управљање системом било ручно, морали су људи да оду до трафостанице и тамо ручно манипулишу опремом, па је диспечар диспечовао људе, као такси диспечар. Данас је диспечар оператер система јер директно управља помоћу управљачког софтвера и опреме радом система).
И на крају, као пета ставка је социјални значај и заштита животне средине. Значај поузданог, квалитетног и непрекидног напајања електрочном енергијом већи је него икада у прошлости, а како као цивилизација идемо у правцу унифицирања енергије и преласка (скоро) потпуно на струју, значај напајања постаје једно од фундаменталних људских права. Утицај на животну средину је огроман, како директан тако и индиректан. Директно, кроз емисију CO2, SOx, NOx и других штетних гасова, затим кроз радиоактивни отпад и друго. Индиректно кроз загађење река и мора, загревање река и мора, кроз руднике и ископе, кроз јаловину, кроз промене екосистема, буку и спречавање миграција птица, кроз отпад у производњи батерија и соларних панела и тако даље.
Како је изгледао тај систем до пред крај 20. века?
То су обично биле државне монополистичке фирме; велики конгломерати који су управљали целом електропривредом. Иако су се правци развоја Америке и Европе разликовали у појединостима, конвергирали су ка скоро истом изгледу система.
Систем можемо поделити на три дела.
Производња је на врху. То су велике, централизоване електране које генеришу огромне количине енергије.
Испод тога је преносни систем. Он је уплетен што значи да постоји више од једне путање којом енергија може стићи до сваке тачке. Уплетеност повећава поузданост тако што дозвољава испад било ког дела опреме без утицаја на доступност напајања. Електропреностни систем има мали број грана, и он је практично кичма система.
Испод тога је дистрибутивни систем. Он је радијалан што значи да постоји једна путања до сваке тачке, тј. до сваког потрошача. Тако је направљено због смањења трошкова јер је дистрибутивни систем огроман, и долази до сваке куће у једном систему.
И затим долазимо до процеса дерегулације. Дерегулација је приватизација електроенергетског сектора са намером да се повећа конкуренција и генерише добит за све - инвеститоре, државе и крајње кориснике. Процес је започет у Калифорнији мало после 2000. године.
Која је мотивација за започињање овог процеса:
- Незадовољство традиционалним системима: Традиционални системи су били спори и недовољно заинтересовани за крајњег корисника. Квалитет и поузданост напајања нису били у фокусу традиционалних компанија.
- Окретање тржишној привреди: Притисак капитала је био велик да се отворе врата и ове индустрије. Ако ја као капиталиста могу да отворим фабрику ципела, или воде, зашто не бих могао и струје?
- Увођење нових технологија за које традиционални системи нису били заинтересовани: Модернизација, дигитализација, рационализација, профитабилност, иновација и сличне речи нису биле важне за традиционалне државне монополистичке мамутске компаније.
- Kомплексна власничка структура и систем одлучивања: Сваки напредак је кочен и великом бирократијом и комплексних ланцем одлучивања. Разбијање на мање фирме обаћевало је убрзавање овог процеса.
- Мали произвођачи/потрошачи: Постојала је намера да се крајњим корисницима омогући да бирају од кога купују струју, па чак и да је сами производе и продају.
- Укидање енергетског сиромаштва: Процењује се да око милијарду људи на планети има ограничен или нема у потпуности приступ електричној енергији. Традиционални начин рад и проширења капацитета веома је скуп, па је решавање овог проблема споро. Нове технологије олакшаће енергизацију руралних подручја.
Како је ово планирано? У најкраћем, радвојити оне који баратају енергијом и оне који баратају жицама. Као у друмском транспорту, замислимо да је иста фирма власник и аутопута, и камиона а и робе која се превози. Слична је била намера и овде. Разбити мамутске фирме на оне који изнајмљују жице, оне који баратају енеријом лево-десно и оне који је производе. Ево ауто пута, ево фирме која га менаџује, па онда ви који правите струју, договорите се са „ауто-превозницима" и доведите енергију онима којима је потребна.
Процес је морао делимично бити ограничен и постављени су следећи захтеви:
- Инфраструктура је скупа и има дуг животни век: Ово значи да се морао наћи начин да се обезбеди наставак капиталних инвестиција, пошто приватне фирме нису заинтересоване са РОИ који се мери десетинама година.
- Електроенергетски систем је од кључне важности потрошачима: Конкуренција мора да постоји али се мора обезбедити стабилност рада јер је напајање струјом критично за грађане и привреду
- Не постоји економски одржив начин за чување електричне енергије: Неко непристасан мора се бавити регулацијом у реалном времену пошто енергија не може да се чува
- Управљање електроенергетским системом је компленски ланац комплексних одлука: Мора се креирати независно и непрофитно тело за надгледање рада свих учесника
- Неки делови електроенергетског система остају под монополом док други прелазе на тржишни принцип
- Власничка структура је различита на различитим тржиштима, хоризонтално и вертикално гледајући па се променама мора приступити локализовано, не генерално и једнако за сва тржишта.
И тако смо дошли до данашњег стања у ком се тржиште електричне енергије понаша скоро као и свако друго, са стотинама учесника, са профитом као основним драјвером, са иновативношћу као компетитивном предношћу и са бригом за животну средину као лајтмотивом целе индустрије. Овде би се могло дискутовати о мотивима бриге за планету али неспорно је да је велики број учесника у овој индустрији веома искрен у тој намери.
Као и у свим процесима, било да су они биолошки, социолошки или технички, промена радне тачке , ако је довољно велика, доводи до (привремене) нестабилности и осцилација. То је тренутно највећи проблем у електроенергетским системима - транзиција са начина рада у ком се енергија правила у великим, централизованим електранама на начин рада у ком се енергија прави у стотинама хиљада малих генератора који су дистрибуирани по „дубини" мреже.
О тим проблемима причаћемо у наредном блогу.