Tušimická baterie

Náhlý pokles frekvence elektřiny v síti si žádá záložní zdroje schopné do 30 vteřin obnovit rovnováhu. Společnosti ČEZ a ČEPS vyzkoušely v rámci projektu BAART zapojení velkokapacitního bateriového systému pro automatickou regulaci frekvence, resp. poskytování služeb výkonové rovnováhy. Prvních 16 odzkoušených scénářů simulujících reálné provozní situace a stavy, včetně až 37 aktivací automatického nabíjení/vybíjení bateriového úložiště týdně – to je bilance zkoušek baterie umístěné v areálu uhelné Elektrárny Tušimice. Během ročního testu prokázala baterie spolehlivost a schopnost rychlé reakce na odchylky frekvence.

Na začátku byla otázka: „Je bateriový systém vhodný pro službu automatické regulace frekvence?“ Společnosti ČEZ a provozovatel přenosové soustavy ČEPS proto koncem roku 2019 spojily síly a ve výzkumném projektu BAART (Bateriová Akumulace pro Automatickou Regulaci Frekvence Tušimice) začaly testovat různé způsoby provozování bateriových akumulačních systémů. Baterie o výkonu 4 MW, kapacitě 2,8 MWh a efektivitě ukládání energie téměř 90 % je zapojena v bloku s jedním z turbogenerátorů tušimické elektrárny o výkonu 200 MW, který s akumulační jednotkou spolupracuje při koordinovaném nabíjení/vybíjení baterie. Při poklesu frekvence sítě pod 50 Hz se bateriový systém vybíjí, naopak při frekvenci vyšší než 50 Hz se bateriový systém nabíjí. Pokud tento stav trvá delší dobu, dochází k poklesu, resp. zvýšení naakumulované energie mimo definované meze a z toho plynoucímu omezení žádoucí reakce na změny frekvence sítě. Stanovené meze, kdy je nutné energii do bateriového úložiště doplnit, anebo ji odčerpat, jsou dány „Nabíjecí strategií“. V tomto případě pak vstupuje na scénu spolupracující elektrárenský blok.

Roční testy prokázaly, že bateriový systém v kombinaci s elektrárenským blokem je schopen spolehlivě automaticky regulovat frekvenci napětí při spolehlivosti nad 95 %.

Vyzkoušen byl i režim samostatného provozu baterie v tzv. režimu stand alone. Testy byly rozděleny do dvou etap s celkem 16 základními testovacími scénáři. V nich se baterie při různých odchylkách od standardní 50 Hz frekvence sítě postupně vybíjela až k 5 % své kapacity, a naopak nabíjela výkony od 0,75 do 3 MW až k 95 % své kapacity. Tím byly v praxi prověřeny i tzv. bezpečnostní limity bateriového úložiště, při kterých dochází ke snížení garantovaných výkonů s dopadem na kvalitu služby. Výsledkem testů je zjištění, že baterie si uchová lepší schopnost reakce na nadměrné výkyvy frekvence v soustavě při provozu v užším pásmu stavu nabití baterie (40 % – 60 %) a při častějším koordinovaném nabíjení nebo vybíjení. Zjištěno bylo, že úložiště zvládne velmi rychle reagovat na změny frekvence, a to až 8 kW za 40 milisekund.

Podpůrná služba pro energetickou soustavu

Automatická regulace frekvence je jednou ze služeb výkonové rovnováhy, které ČEPS využívá k zajištění rovnováhy mezi výrobou a spotřebou elektrické energie v elektrizační soustavě. Znamená přesně definovanou změnu výkonu elektrárenského bloku podle toho, jak se frekvence v síti vychýlí od normálu. „Spolupráce s ČEPS na tomto projektu prokázala jednoznačný přínos a vhodnost bateriového úložiště pro poskytování jedné z podpůrných služeb české energetické soustavě. Nic ale nekončí, jedeme dál a vyzkoušíme, jak baterie obstojí například v testu rezervního módu a dalších rozvojových funkcí. Po standardní certifikaci baterie pro poskytování služeb výkonové rovnováhy předpokládáme od 1. července 2021 přechod do komerčního provozu. Celý projekt také naprosto zapadá do programu budoucího využití stávajících elektrárenských lokalit v podmínkách tzv. nové energetiky,“ uvedl Tomáš Pleskač, člen představenstva a ředitel divize nová energetika a distribuce ČEZ. „V rámci projektu jsme definovali podmínky pro poskytování služby automatické regulace frekvence z bateriových systémů tak, aby byla zajištěna spolehlivost a bezpečnost provozu elektrizační soustavy. Výsledky testování ČEPS využila při úpravě Pravidel provozování přenosové soustavy, tzv. Kodexu Přenosové soustavy, v části II, které vstoupily v platnost 1. ledna 2021 a rozšiřují portfolio dodavatelů služeb výkonové rovnováhy,“ řekl Svatopluk Vnouček, místopředseda představenstva ČEPS pověřený řízením úseku Strategie, inovace a rozvoj Přenosové soustavy.

Spolehlivost a stabilita dodávek elektrické energie

Projekt ověřuje různé typy provozních režimů v odlišných podmínkách a slouží k nastavení pravidel pro baterie v rámci elektrizační soustavy tak, aby byla zajištěna dlouhodobá spolehlivost jejich řízení a stabilita dodávky služeb výkonové rovnováhy.

ČEZ je výhradním investorem projektu, ČEPS hradí cenu za službu regulace frekvence v pilotním režimu v souladu s metodikou regulace stanovenou Energetickým regulačním úřadem. Monitorovací provoz bude pokračovat do poloviny letošního roku. Řídicí systém úložiště a přenos dat byl realizován podle nejvyšších standardů kybernetické bezpečnosti a napojen přímo na řídicí systém tušimické elektrárny. Data jsou následně prostřednictvím terminálu elektrárny zasílána do systémů ČEPS.

Věděli jste, že…

…ceny bateriových jednotek, které se ještě v roce 2010 pohybovaly nad 1 100 USD/kWh, klesly loni na 165 USD/kWh a lze očekávat, že do roku 2023 bude dosaženo hranice 100 USD/kWh? (zdroj: BloombergNEF)

…již v roce 2030 budou lithium-iontové baterie nejlevnější možností akumulace elektrické energie pro většinu aplikací? (zdroj: Královská univerzita Londýn)

…globální výkon světových bateriových úložišť energie do roku 2040 podle odhadů vzroste více než stonásobně? V roce 2018 byla instalována úložiště na úrovni 9 GW/17 GWh, zatímco v roce 2040 to bude 1 095 GW/2 850 GWh. (zdroj: BloombergNEF)

…průměrná účinnost bateriových systémů v USA (82 %) je vyšší než u přečerpávacích elektráren (79 %)? (zdroj: EIA)