Ještě před popisem řešení z IT pohledu se nejprve podívejme na pojem flexibilita a na zařízení, která jsou ji schopná poskytovat. Pod pojmem flexibilita se v energetice rozumí schopnost výrobního nebo spotřebního zařízení aktivně dle pokynů měnit svůj okamžitý výkon. Požadavek na změnu výkonu (resp. výroby či spotřeby elektřiny) může přijít například od provozovatele soustavy nebo od agregátora flexibility, tedy subjektu obchodujícího s flexibilitou. Zařízení, která jsou nyní pro tuto distribuovanou flexibilitu aktuálně v ČR nejvíce využívána, jsou kogenerační jednotky, malé vodní elektrárny, baterie, elektrokotle apod. V průběhu roku 2023 bude možné začít ještě více využívat flexibilitu také z tepelných čerpadel, fotovoltaických elektráren a dalších zařízení, která nemají v průběhu jedné obchodní hodiny konstantní spotřebu.

Na trhu s flexibilitou se tak otevírá velmi zajímavá příležitost i pro jiné poskytovatele flexibility než doposud. Poskytovatel flexibility je subjekt vlastnící zařízení schopná poskytovat flexibilitu, který ovšem s flexibilitou nechce obchodovat na trzích, ale pouze ji poskytuje agregátorům flexibility. Těmito subjekty mohou být velké obchodní a logistické řetězce, průmyslové areály či kancelářské budovy s řiditel­nou výrobou a spotřebou elektřiny, ať už se jedná o chlazení, vytá­pě­ní, řízení vzduchotechniky nebo samotné výrobní a technologické procesy. Cena flexibility a služeb, které jsou na ní navázané je spjata s cenami silové elektřiny na velkoobchodních trzích, které jsou stále na velmi vysoké úrovni. I proto má v současnosti investice do zařízení jako je baterie a její využití na poskytování služeb soustavě návratnost v řádu měsíců či nízkých jednotek let. O to více teď roste poptávka po komplexních řešeních umožňujícím vstup do tohoto odvětví a ta jak ze strany agregátorů, tak poskytovatelů flexibility, kteří ze současné tržní situace chtějí vytěžit maximum.

Jak funguje řešení obsluhující flexibilitu?

Základem každého řešení v oblasti energetiky je práce s daty, konkrétně s časovými řadami. Pro potřeby agregace flexibility je potřeba mít přístup k aktuálním a historickým datům o výrobě a spotřebě v granularitě na úrovni vteřin nebo alespoň minut. Klíčové je mít možnost načítat i externí data jako jsou data předpovědi počasí, tržní ceny, zatížení soustavy apod. Pro potřeby standardizace a jednodušší práce s externími daty je ideální mít jeden centrální zdroj dat, který je napojený na všechny relevantní externí systémy. Takovouto cloudovou službu jednotného zdroje dat poskytuje mimo jiné například Lancelot Hub.

Jakmile jsou provedeny potřebné integrace a relevantní data jsou dostupná může začít první klíčový business proces, kterým je identifikace flexibility. Jedná se o optimalizační úlohu lineárního programování, která vychází z dat predikcí výroby a spotřeby elektřiny a tepla, či chladu a bere v potaz veškerá lokální, technologická a další omezení.

Dalším krokem je najít optimální využití identifikované flexibility s ohledem na maximalizaci zisku, formulace této úlohy záleží na typu subjektu a složení portfolia zařízení, které ovládá. Jinak tato optimalizace obchodní strategie funguje z pohledu poskytovatele flexibility a jinak z pohledu agregátora. Jakmile systém určí optimální rozložení flexibility s ohledem na tržní podmínky, dochází k vlastnímu obchodování flexibility. Systém vytvoří nabídky na jednotlivé trhy v případě agregátora flexibility. V případě poskytovatele flexibility systém nabídne dostupnou flexibilitu agregátorovi.

Jakmile je jasné kolik flexibility bylo zobchodováno, systém si znovu načte všechna potřebná data a začne skrze další optimalizační úlohu vytvářet přípravu provozu, která se periodicky a s každou změnou vstupních parametrů přepočítává. Tento způsob zaručuje, že v případě aktivace flexibility je zajištěna její dodávka s co nejnižšími náklady, případně se včas identifikují situace, kdy flexibility není tolik, kolik se při obchodování předpokládalo.

Snadno dostupná real-time data jsou pro agregaci klíčová

Příprava provozu je průběžně zasílána do řídícího systému, který zajišťuje komunikaci v reálném čase s výrobním a spotřebními zařízeními i jejich povelování. Řídící systém umožňuje také obousměrnou komunikaci s provozovatelem přenosové soustavy a je zodpovědný, za doručení flexibility pro ČEPS v případě aktivace služby. Aby celý tento řetězec mohl fungovat je zapotřebí mít k dispozici potřebný HW typicky PLC, které je fyzicky napojeno na ovládané zařízení. Provoz systému se neobejde ani bez dostatečně robustní komunikační infrastruktury, která zajišťuje trvalé a bezpečné spojení se zařízeními poskytujícími flexibilitu. Koncový uživatel (agregátor nebo poskytovatel flexibility) si může aktuální data za celý agregační blok i za jednotlivá zařízení zobrazit skrze SCADA modul řídícího systému. SCADA umožňuje obsluze systému dispečerské řízení, monitoring provozu i samotných aktivací včetně možnosti manuálního zásahu do provozu v případě nutnosti.

Pokud agregátor flexibility disponuje ve svém portfoliu zařízeními poskytovatelů flexibility, je potřebné, aby systém dokázal vyhodnotit poskytnutou flexibilitu v kontextu požadavků na jejich dodávku. V kontextu smluvního vztahu mezi agregátorem a poskytovatelem flexibility potom dojde na základě těchto podkladů k vlastní faktura­ci, která se typicky již řeší ve standardních fakturačních systémech.

Technologický pohled

V současnosti jsou k dispozici řešení, které umožňují mít celé řešení pro agregaci flexibility nasazeno a provozováno v cloudu, jehož výhody se projevují s rostoucím počtem zařízení v agregačním. Existují však i zákazníci, kteří vyžadují, aby část systému (typicky řídící systém) případně celé řešení bylo nasazeno a instalováno a provozováno na lokálních serverech pod správou a údržbou samot­né­ho zákazníka. Pro komunikaci mezi optimalizační částí systému a řídícím systémem se standardně využívá REST API a samotná data jsou posílána ve formátu XML nebo JSON. Velkou výhodou je, pokud se celý systém pro agregátora či poskytovatele flexibility vystaví v tzv. mikroservisní architektuře, která umožnuje snadnou integraci jednotlivých modulů do ICT prostředí klienta. Modularita takovéhoto řešení umožňuje snadné využití částí systému, které už klient vlastní typicky se jedná o řídící systém případně optimalizační nebo predikční funkce. Na těchto principech je vybudován i systém Flexigy společnosti Unicorn umožňující obchodní a provozní řízení flexibility z distribuovaných výrobních a spotřebních zařízení.