Cable pooling symulator 2023

Z przyjemnością ogłaszam publikację narzędzia „Cable pooling symulator 2023”. Z jego pomocą można przeprowadzić symulację 1 roku działania instalacji OZE.

CEL: narzędzie ma symulować działanie instalacji OZE, składającej się z farmy fotowoltaicznej, turbiny wiatrowej i / lub magazynu energii – w dowolnej konfiguracji. Pomaga podejmować decyzje dot. doboru tych urządzeń wobec mocy przyłączeniowej i godzinowych cen energii w celu uzyskania najlepszych wyników.

Program można pobrać poniżej:

Zachęcam jednak do przeczytania tego samouczka:

1. Zawartość programu Cable pooling symulator 2023
2. Moduł warunków przyłączeniowych
3. Moduł cen sprzedaży energii
   1. Jak stworzyć własny profil sprzedaży energii?
4. Moduł fotowoltaiki
   1. Jak stworzyć własny profil produkcji z PV?
5. Moduł turbiny wiatrowej
6. Moduł magazynu energii
7. Zaawansowane ustawienia magazynu energii
8. Jak dobrać pojemność magazynu energii na cele peak-shavingu?
9. Jak dobrać moc fotowoltaiki i turbiny wiatrowej w łączonej instalacji OZE z cable poolingiem?
10. Autorzy, współpraca, wsparcie
11. Znane bugi i niedociągnięcia

Zawartość programu Cable pooling symulator 2023

Program pozwala na wykonanie symulacji eksportu mocy oraz zysków z instalacji OZE w ciągu jednego roku działania. Zawiera następujące funkcjonalności:

A. 5 modułów symulacji:

Program zawiera jeden wymagany moduł symulacji. Jest to moduł warunków przyłączeniowych, gdzie należy określić moc przyłączeniową i postępowanie z nadwyżkami energii. Pozostałe moduły należy zaznaczyć lub odznaczyć w arkuszu Ustawienia ogólne zgodnie z potrzebami:

• Moduł cen sprzedaży energii – określa godzinowe ceny sprzedaży energii dla całego roku
• Moduł fotowoltaiki – określa moc instalacji fotowoltaicznej dla wszystkich godzin roku
• Moduł turbiny wiatrowej – określa moc turbiny wiatrowej dla wszystkich godzin roku
• Moduł magazynu energii – określa sposób działania magazynu energii
• Zaawansowane ustawienia magazynu energii to dodatkowe opcje określające działanie magazynu energii

Po przejściu do arkusza SYMULACJA widzimy następujące funkcjonalności:

B. Wykres dzienny – pokazuje działanie instalacji w wybranym dniu w roku

Instrukcja – na linii poziomej zaznaczono godziny dnia. Szare słupki pokazują cenę sprzedaży energii w danej godzinie. Linie pełne oznaczają moc poszczególnych instalacji – fotowoltaicznej, turbiny wiatrowej i magazynu energii. Zauważ, że moc magazynu energii może być ujemna. Dzieje się tak wówczas, gdy magazyn się ładuje, odbierając energię np. z fotowoltaiki. Ten wzajemny taniec fotowoltaiki, turbiny wiatrowej i magazynu energii tworzy ogólną moc eksportową instalacji z danej godziny, co przedstawia linia kropkowana. Z kolei fioletowa linia kreskowana przedstawia moc przyłączeniową, która nie powinna być przekraczana.

Uwaga: w tej wersji programu można wybrać jedynie dzień z roku 2024.

C. Wykres roczny – pokazuje skalę produkcji z każdego generatora OZE w danym miesiącu.

Instrukcja – wysokość słupka to całkowity eksport energii w danym miesiącu. Poszczególne kolory słupków pokazują w przybliżeniu, za jaką część całkowitego eksportu odpowiada fotowoltaika, turbina wiatrowa i magazyn energii.

C. Tabela wyników dla każdej godziny w roku. Znajduje się w arkuszu Wyniki. To samo serce działania narzędzia, lecz odczyt tysięcy wyników z każdej godzin w roku ma ograniczoną wartość dla badającego.

D. Podsumowanie działania instalacji

Przeanalizujmy teraz działanie poszczególnych modułów.

Moduł warunków przyłączeniowych

Moduł warunków przyłączeniowych jest kluczowy dla Cable poolingu i nie może zostać wyłączony. Znajduje się w arkuszu SYMULACJA. Wygląda następująco:

Użytkownik ma tutaj dwa pola do edycji i dwa do odczytu.

Moc przyłączeniowa (do edycji) – moc przyłączeniowa określana jest przez Operatora Sieci Dystrybucji i określa maksymalną moc, jaką przenosić może przyłącze. Wpisz wartość zgodnie z warunkami, które chcesz poddać symulacji. Domyślna wartość wynosi 1 MW. Na wykresie dziennym ta wartość przedstawiona jest fioletową kreskowaną linią.

Nadwyżki energii są… – określa działanie, gdy moc eksportowa instalacji przekracza moc przyłączeniową. Dostępne ustawienia:
– Eksportowane (inwestor płaci karę za przekraczanie mocy przyłączeniowej)
– Blokowane przez specjalne urządzenie
– Instalacja jest wyłączana, by nie eksportować nadwyżek

Zgodnie z ustawą, instalacja OZE z wieloma źródłami produkcji powinna mieć urządzenie uniemożliwiające przekraczanie mocy przyłączeniowej. Urządzenie ma być kontrolowane przez OSD.

Ilość wyeksportowanych nadwyżek / Urządzenie kontrolujące zablokowało / Straty energii (ważna informacja) – określa ilość energii, która została w ten, czy inny sposób nieprawidłowo wykorzystana w wyniku przekroczenia mocy przyłączeniowej.

Straty % – określa procentową ilość energii, która została nieprawidłowo wykorzystana w wyniki przekroczenia mocy przyłączeniowej.

Moduł cen sprzedaży energii

Moduł cen sprzedaży energii może być włączony w arkuszu Ustawienia ogólne, a znajduje się w arkuszu SYMULACJA. Na wykresie dziennym ceny sprzedaży energii reprezentowane są przez szare bloki. Moduł wygląda następująco:

Są tu cztery pola, z czego dwa do edycji:

Profil danych (edytowalny) – profil godzinowych cen energii. Obecnie można wybrać:
– Rzeczywiste ceny godzinowe 2022, stworzony na podstawie rzeczywistych cen z Towarowej Giełdy Energii za rok 2022. Pobrane ze strony Polskich Sieci Elektroenergetycznych.
– Scenariusz „ceny ujemne” – profil z cenami ujemnymi. Stworzony na podstawie rzeczywistego zapotrzebowania na energię elektryczną za 2022 rok (dane z PSE) obniżone o produkcję z fotowoltaiki, na zasadzie – im większe nasłonecznienie, tym cena sprzedaży.
– Własny profil cen, który należy skonfigurować. Poniżej informacja o tym, jak to zrobić.

Zablokuj eksport energii, gdy występują ceny ujemne (edytowalny) – Dostępne możliwości to TAK lub NIE. Domyślna wartość TAK. Z tą wartością instalacja OZE nie będzie eksportować żadnej energii, gdy ceny sprzedaży energii spadną poniżej zera. W tym czasie energia może ładować magazyn energii, inaczej jest marnowana.

Średnia Rynkowa Cena Energii – informacja o średniej cenie z każdej godziny w roku.

Wystąpień cen ujemnych – ważna informacja o ilości wystąpień ujemnych cen energii.

Jak stworzyć własny profil sprzedaży energii?

Ceny sprzedaży są kluczowe w symulacji Cable poolingu. Aby stworzyć własny profil cen energii, należy wejść w arkusz Profil cen. W tym arkuszu znajdują się trzy duże tabele, odpowiadające trzem scenariuszom cen energii. Tabela „Własny profil cen” i wszystkie wartości zaznaczone na kolor żółty mogą być edytowane.

System pozwala dobrać cenę sprzedaży dla każdej godziny dnia w roku w zależności od miesiąca i rodzaju dnia (dzień roboczy, sobota, niedziela lub święto). Tabela imituje profil obciążenia z instrukcji ruchu i eksploatacji sieci dystrybucji (IRiESD).

Moduł fotowoltaiki

Moduł fotowoltaiki może być włączony w arkuszu Ustawienia ogólne, a znajduje się w arkuszu SYMULACJA. Na wykresie dziennym działanie fotowoltaiki reprezentowana jest przez żółtą linię, a na wykresie rocznym przez żółty słupek. Moduł wygląda następująco:

Są tu trzy pola, z czego dwa edytowalne.

Profil danych (do edycji) – profil produkcji z fotowoltaiki. Określa moc instalacji fotowoltaicznej dla każdej z godzin roku. Obecnie można wybrać:
– Instalacja na południe w łódzkim 2020
– Instalacja wschód-zachód w łódzkim 2020
– Instalacja tracker 1-oś w łódzkim 2020
– Instalacja tracker 1-oś w łódzkim 2017
– Instalacja tracker 1-oś w łódzkim 2018
– Instalacja tracker 2-oś w łódzkim 2020
– Własny profil PV (poniżej instrukcja jak stworzyć profil)

Wielkość instalacji (do edycji) – określa wielkość instalacji w MWp. Domyślna wartość 2 MWp.

Roczna produkcja z PV – informacja o ogólnej produkcji z fotowoltaiki. Pamiętaj, że nie cała wyprodukowana energia z PV musi zostać wyeksportowana, bo może trafić do magazynu energii, lub instalacja może zostać wyłączona ze względu na wystąpienie cen ujemnych. Ta wartość nie uwzględnia tych czynników i informuje po prostu, ile energii wyprodukowała sama fotowoltaika.

Jak stworzyć własny profil produkcji z PV?

1. Wejdź do arkusza „Profil PV”
2. Wejdź na stronę https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html#PVP
3. Wybierz „Hourly Data”, określ start year i end year (koniecznie 1 rok)
4. Określ typ konstrukcji, zaznacz „PV power” i wybierz moc instalacji 1000 kWp
5. Kliknij przycisk pobierania w formie csv
6. Otwórz plik w programie Libre Calc (excel wyrzuca błędy)
7. Skopiuj dane z kolumny P i wklej je do kolumny „Własny profil”

Moduł turbiny wiatrowej

Moduł turbiny wiatrowej może być włączony w arkuszu Ustawienia ogólne, a znajduje się w arkuszu SYMULACJA. Na wykresie dziennym działanie turbin wiatrowych reprezentowane jest przez ciemnoniebieską linię, a na wykresie rocznym przez ciemnoniebieski słupek. Moduł wygląda następująco:

Moduł zawiera 4 pola, z czego trzy są edytowalne.

Profil danych (do edycji) – określa moc turbiny wiatrowej w każdej godzinie roku. Pole edytowalne, lecz na dzień dzisiejszy istnieje tylko jeden profil produkcji. Nie ma też możliwości stworzenia własnego profilu. Te funkcje zostaną dodane w kolejnych wersjach narzędzia Cable pooling symulator.

Wielkość instalacji (do edycji) – określa moc nominalną turbin.

Współczynnik wykorzystania mocy (do edycji) – określa z jaką sprawnością turbina wiatrowa korzysta z siły wiatru. Zależy od jakości konstrukcji, wysokości wieży i średnicy łopat. Stare turbiny mają współczynnik na poziomie 25%. Najnowsze konstrukcje mogą osiągać 45%. Domyślna wartość 25%.

Roczna produkcja z turbiny wiatrowej – informacja o ogólnej produkcji z turbiny wiatrowej. Pamiętaj, że nie cała wyprodukowana energia musi zostać wyeksportowana, bo może trafić do magazynu energii, lub instalacja może zostać wyłączona ze względu na wystąpienie cen ujemnych. Ta wartość nie uwzględnia tych czynników i informuje po prostu, ile energii wyprodukowała turbina.

Moduł magazynu energii

Moduł magazynu energii może być włączony w arkuszu Ustawienia ogólne, a znajduje się w arkuszu SYMULACJA. Na wykresie dziennym działanie magazynu energii reprezentowane jest przez jasnoniebieską linię, a na wykresie rocznym przez jasnoniebieski słupek. Moduł wygląda następująco:

Zawiera 11 pól, z czego 5 jest do edycji.

Pojemność (do edycji) – określa pojemność magazynu energii. 3 MWh oznacza, że magazyn może zmieścić 3 MWh energii.

Moc (do edycji) – określa maksymalną moc magazynu energii. Dotyczy zarówno mocy, z jaką magazyn może być rozładowany, jak i mocy, z jaką może być ładowany.

Sprawność (do edycji) – określa sprawność cyklu ładowanie / rozładowanie. Sprawność 85% oznacza, że ładując 1 MWh do magazynu energii, możemy z niego odebrać 0,85 MWh.

C-rate – określa w ile godzin można naładować / rozładować magazyn energii. C-rate to pojemność podzielona przez moc.

Magazyn pełni funkcję peak-shaving – Funkcja domyślna i niemożliwa do zmiany – informuje, że magazyn pełni funkcję peak-shaving. Gdy wykryje, że moc fotowoltaiki i turbin wiatrowych przekracza moc przyłączeniową, magazyn energii odbiera nadmiarową energię, dopóki się nie zapełni. Potem oddaje energię natychmiast, gdy pozwoli na to moc przyłączeniowa (gdy moduł cen jest wyłączony) lub gdy ceny sprzedaży energii są wysokie (gdy moduł cen jest włączony).

Energia pobrana na potrzeby peak-shavingu – informuje o ilości energii, która została pobrana w ramach peak-shavingu.

Czy magazyn energii ma przesuwać sprzedaż energii z OZE (do edycji) – do wyboru TAK lub NIE. Po wyborze TAK, magazyn energii będzie ładowany energią z fotowoltaiki i turbiny wiatrowej, gdy wykryje, że mógłby sprzedać tę energię z zyskiem w godzinach późniejszych. Działa tylko z włączonym modułem cen sprzedaży energii elektrycznej. Więcej w sekcji „Zaawansowane ustawienia magazynu energii”. W komórce obok znajduje się informacja, jak wiele MWh zostało pobranych w ramach tych działań.

Czy magazyn energii ma prowadzić arbitraż cenowy (do edycji) – do wyboru TAK lub NIE. Z opcją TAK, magazyn energii będzie ładowany energią z sieci w godzinach niskiej ceny energii i sprzedawany w godzinach wysokich cen energii. Więcej w sekcji „Zaawansowane ustawienia magazynu energii”. W komórce obok znajduje się informacja, jak wiele MWh zostało pobranych w ramach tych działań.

Eksport z magazynu energii rocznie – ilość MWh, które zostały wyeksportowane z magazynu energii rocznie.

Roczne użycie magazynu energii (ładowanie + rozładowanie) – ilość MWh, które przeszły przez magazyn energii. Ma to znaczący wpływ na żywotność magazynu energii.

Średnio pełnych cykli magazynu na dzień – roczne użycie magazynu energii na ilość dni w roku.

Zaawansowane ustawienia magazynu energii

Moduł dodatkowych opcji sterowania magazynem energii, które mogą być przydatne w niektórych scenariuszach z dużymi różnicami w cenach. Moduł zawsze jest włączony, ale pozostaje niewidoczny do momentu zaznaczenia w arkuszu Ustawienia ogólne. Znajduje się w arkuszu SYMULACJA. Wygląda następująco:

Te ustawienia określają, kiedy magazyn energii ma być ładowany i rozładowywany w trybach działania „przesunięcie sprzedaży energii” oraz „arbitraż cenowy”.

Działa to następująco:

1. System sprawdza ceny do końca trwającego okresu rozliczeniowego. Okres rozliczeniowy zależny jest od miesiąca. Od listopada do końca lutego jedna doba to jeden okres, poczynając od północy. Od marca do końca października doba ma dwa okresy, jeden od godz. 23 dnia poprzedniego do 8 rano i drugi od 9 rano do 22.
2. System określa najniższą i najwyższą cenę okresu rozliczeniowego.
3. System wykonuje obliczenie – jeżeli różnica w cenach jest większa niż Minimalny opłacalny zysk ładowania magazynu (pole 3), magazyn podejmie próbę sprzedaży. System uwzględnia też sprawność magazynu.
4. Magazyn nie zawsze czeka jednak z ładowaniem na moment, aż zostanie osiągnięta cena najniższa. W symulacjach lepsze wyniki osiągnięto, rozpoczynając ładowanie wcześniej. Do tego służy pole Zacznij ładować w godzinie, w której cena godzinowa wynosi… (pole 2). Podobnie rozładowywanie nie zawsze jest rozpoczynane w godzinie najwyższej, a wcześniej, gdy zostanie osiągnięty procent ceny najwyższej określony w polu Zacznij rozładowywać w godzinie, w której cena godzinowa wynosi … (pole 1).
5. Gdy akcja ładowania / rozładowania zostanie rozpoczęta, trwa automatycznie aż do napełniania / opróżnienia magazynu. Jedynym wyjątkiem jest sytuacja, w której magazyn przerywa rozładowanie na potrzeby sprzedaży, by ładować się na potrzeby peak-shavingu. Peak-shaving ma priorytet nad sprzedażą energii.

Powyższa lista postępowania dotyczy zarówno przesunięcia sprzedaży energii, jak i dla arbitrażu cenowego. Na czym polega różnica między tymi dwoma trybami? W trybie przesunięcia sprzedaży energii, magazyn energii ładowany jest z instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej, gdy możliwa jest sprzedaż po cenie wyższej niż Minimalny opłacalny zysk ładowania magazynu (pole 3). W trybie arbitrażu cenowego magazyn ładowany jest energią pobieraną z sieci, gdy możliwa jest sprzedaż po cenie wyższej niż minimalny zysk plus Koszty przesyłowe i dystrybucyjne 1 MWh (pole 4). W obu przypadkach uwzględniana jest dodatkowo sprawność magazynu.

System ładowania magazynu nie jest doskonały, ale wystarczający dla podstawowych potrzeb symulacji.

Jak dobrać pojemność magazynu energii na cele peak-shavingu?

Narzędzie Cable pooling symulator 2023 może pomóc dobrać pojemność magazynu energii na cele peak-shavingu. W tym celu:

1. Włącz moduł fotowoltaiki oraz moduł magazynu energii.
2. Wprowadź odpowiednie dane dot. fotowoltaiki i warunków przyłączeniowych.
3. Dostosuj pojemność magazynu energii tak, by straty energii były akceptowalne.

Jak dobrać moc fotowoltaiki i turbiny wiatrowej w łączonej instalacji OZE z cable poolingiem?

Narzędzie Cable pooling symulator 2023 może pomóc dobrać moc fotowoltaiki i turbiny wiatrowej do mocy przyłączeniowej. W tym celu:

1. Włącz moduł fotowoltaiki oraz moduł turbiny wiatrowej.
2. Wprowadź odpowiednie dane dot. warunków przyłączeniowych.
3. Dostosuj parametry instalacji PV oraz turbiny wiatrowej tak, by straty energii były akceptowalne.

Autorzy, współpraca, wsparcie

Autorem narzędzia jest Dawid Kaczmarczyk.

Pomysłodawcą jest Krystian Stec, prezes InteEnergii, generalnego wykonawcy instalacji OZE. On też służył wsparciem merytorycznym.

Wesprzeć autora można na kilka sposobów:

• Wsparcie bezpośrednie na Paypal https://www.paypal.com/donate/?hosted_button_id=QRHRFCXLET73E
• Sponsoring kolejnych wersji narzędzia. Logo sponsorów będzie widnieć na wszystkich arkuszach narzędzia.
• Współpraca dot. marketingu, researchu artykułów, pracy koncepcyjnej dot. instalacji.

W wyżej wymienionych sprawach proszę o kontakt e-mailowy: poradniaoze@gmail.com lub telefoniczny +48 530 785 304

Znane bugi i niedociągnięcia

Lista znanych błędów i niedociągnięć z wersji 2023:

• W legendzie wykresu dziennego widnieją niepodpisane linie cen, mocy PV, mocy magazynu i turbin, nawet jeśli te moduły są wyłączone. Podobnie sprawa ma się z wykresem rocznym.

W następnych wersjach zostaną dodane następujące funkcje:

• Rzeczywiste ceny godzinowe 2023
• Bardziej rozbudowane działanie magazynu energii
• Możliwość przeprowadzenia wielu symulacji jednocześnie i porównania wyników
• Obliczenia dla modułów dwustronnych

Narzędzie jest nieustannie rozwijane i może zawierać błędy wpływające na kalkulacje. Powinno służyć jedynie jako pomoc koncepcyjna, wspomagająca research i podejmowanie decyzji. Autor udostępnia narzędzie bezpłatnie i nie akceptuje żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody spowodowane przez stosowanie tego programu.