Magazyny energii z nową rolą w strategii PSE. Przedstawiciele branży wskazują na grid-forming

Polskie Sieci Elektroenergetyczne przygotowują Krajowy System Elektroenergetyczny do funkcjonowania w warunkach coraz większego udziału źródeł odnawialnych. Zgodnie z założeniami operatora do 2035 roku polska sieć powinna być zdolna do bezpiecznej i stabilnej pracy przy niemal bezemisyjnym miksie energetycznym.

Prognozy PSE wskazują, że w 2035 roku ponad 60 proc. energii elektrycznej w Polsce może pochodzić z OZE. Jednocześnie coraz częściej będą występowały wielogodzinne okresy, podczas których źródła odnawialne pokryją większość krajowego zapotrzebowania.

W takim systemie magazyny energii nie będą pełniły wyłącznie funkcji bufora, który przechowuje nadwyżki produkcji i oddaje energię w godzinach zwiększonego popytu. Jak zauważa Rafał Kozieł, Senior Expert Photovoltaics & Standardization w SMA Solar Technology, coraz istotniejsze staną się ich zdolności do aktywnego wspierania pracy sieci, w tym funkcje grid-forming oraz udział w nowych usługach systemowych.

OZE muszą przejąć funkcje bloków konwencjonalnych

Transformacja sektora energetycznego nie sprowadza się jedynie do zastąpienia elektrowni węglowych farmami wiatrowymi i instalacjami fotowoltaicznymi. Wraz z wycofywaniem jednostek konwencjonalnych z systemu ubywa także generatorów synchronicznych, które dzięki swoim właściwościom fizycznym naturalnie wspierają stabilność sieci.

Zapewniają one między innymi inercję, moc zwarciową oraz możliwość regulowania napięcia. Parametry te mają kluczowe znaczenie podczas gwałtownych zmian zapotrzebowania, nagłych spadków produkcji czy awarii poszczególnych elementów systemu.

Zdaniem Rafała Kozieła rozwój energetyki odnawialnej musi więc iść w parze z zastępowaniem funkcji technicznych, które dotychczas zapewniały duże elektrownie konwencjonalne. Jeżeli magazyny energii mają stać się jednym z filarów przyszłego systemu, powinny być projektowane nie tylko jako instalacje służące do ładowania i rozładowywania, lecz także jako aktywa zdolne do aktywnego kształtowania parametrów sieci.

Grid-following nie zawsze wystarczy

Znaczna część obecnie działających instalacji odnawialnych współpracuje z siecią za pośrednictwem falowników pracujących w trybie grid-following. Takie urządzenia dostosowują się do już istniejącego napięcia i częstotliwości. Najpierw odczytują parametry systemu, następnie synchronizują się z nimi i wprowadzają do sieci odpowiednio sterowany prąd.

Oznacza to, że do prawidłowego działania potrzebują stabilnego punktu odniesienia, który musi być zapewniony przez inne elementy systemu elektroenergetycznego. Inaczej funkcjonują urządzenia wyposażone w zdolności grid-forming. Tego typu falowniki mogą aktywnie tworzyć i utrzymywać napięcie oraz częstotliwość, zachowując się jak kontrolowane źródło napięciowe. Dzięki temu są w stanie wspierać system również wtedy, gdy sieć jest osłabiona albo liczba pracujących generatorów synchronicznych jest ograniczona.

W zależności od zastosowanej konfiguracji, sterowania i dostępnego zasobu energii rozwiązania grid-forming mogą zapewniać syntetyczną inercję, uczestniczyć w regulacji napięcia, ograniczać oscylacje oraz stabilizować pracę systemu podczas zakłóceń.

Nie oznacza to jednak, że każdy magazyn energii automatycznie dysponuje takimi możliwościami. Moc wyrażona w megawatach oraz pojemność podawana w megawatogodzinach opisują skalę instalacji, ale nie odpowiadają na pytanie, jak zachowa się ona w sytuacji awaryjnej, jak szybko zareaguje ani czy będzie potrafiła samodzielnie wspierać napięcie i częstotliwość.

Rzetelna ocena projektu wymaga zatem analizy całego rozwiązania. Znaczenie mają nie tylko parametry baterii, lecz również architektura falowników, system sterowania, zabezpieczenia, infrastruktura średniego napięcia oraz sposób dostosowania instalacji do wymagań operatora sieci.

PSE przygotowują wymagania dla technologii grid-forming

Rozwój funkcji grid-forming przestaje być jedynie branżowym kierunkiem czy długoterminową wizją. Polskie Sieci Elektroenergetyczne rozpoczęły prace nad wymaganiami technicznymi dla zasobów przyłączanych do sieci za pośrednictwem układów energoelektronicznych, ze szczególnym uwzględnieniem magazynów energii. Według obecnych założeń projekt tych wymagań ma zostać skierowany do konsultacji z uczestnikami rynku w drugiej połowie 2026 roku.

Dla inwestorów jest to sygnał, że decyzje technologiczne podejmowane już dziś mogą mieć bezpośredni wpływ na przyszłą konkurencyjność projektu. Instalacje planowane na kilkanaście lub kilkadziesiąt lat powinny być przygotowane nie tylko do spełnienia aktualnych warunków przyłączeniowych, ale również do wdrażania kolejnych funkcji sieciowych, aktualizacji oprogramowania i uczestnictwa w nowych mechanizmach rynkowych.

Usługi stabilizacyjne powinny generować przychody

Strategia PSE obejmuje nie tylko rozwój nowych wymagań technicznych. Operator zapowiada również dalszą rozbudowę konkurencyjnego rynku usług systemowych.

W przyszłości rynek ten ma obejmować nie tylko energię i moc bilansującą, lecz także regulację mocy biernej oraz nowe produkty zwiększające elastyczność i odporność systemu. PSE przewidują również rozszerzenie aktywnego udziału w rynku bilansującym na kolejne grupy podmiotów, w tym mniejsze jednostki wytwórcze oraz magazyny energii.

Ma to istotne znaczenie z perspektywy ekonomicznej. Zapewnienie zaawansowanych funkcji sieciowych może wiązać się z dodatkowymi nakładami inwestycyjnymi, bardziej rozbudowanym systemem sterowania oraz koniecznością rezerwowania części mocy lub pojemności na potrzeby operatora. Aby zachęcić inwestorów do budowania instalacji wspierających stabilność KSE, rynek powinien precyzyjnie definiować nie tylko oczekiwane parametry techniczne, ale również sposób wyceny i wynagradzania poszczególnych usług.

Według eksperta SMA Solar Technology funkcje takie jak syntetyczna inercja, regulacja napięcia czy inne usługi stabilizacyjne nie powinny być traktowane wyłącznie jako dodatkowe obowiązki techniczne. Jeżeli operator oczekuje, że właściciel magazynu przeznaczy część dostępnych możliwości instalacji na potrzeby systemu, inwestor powinien znać zasady wynagrodzenia i móc uwzględnić potencjalne przychody w modelu finansowym projektu.

Przejrzystość regulacyjna oraz przewidywalność mechanizmów rynkowych będą więc jednymi z najważniejszych warunków rozwoju nowoczesnych projektów BESS.

Cena i pojemność nie przesądzą o wartości magazynu

Zmiany zapowiadane przez PSE oznaczają również konieczność innego podejścia do oceny inwestycji magazynowych. Sama cena urządzeń, moc przyłączeniowa czy liczba dostępnych megawatogodzin nie pozwalają już określić pełnej wartości projektu w całym okresie jego eksploatacji.

Coraz większe znaczenie będą miały między innymi dostępność techniczna, sprawność konwersji, czas reakcji, możliwość modernizacji i aktualizacji systemu sterowania, zgodność z wymaganiami operatora, jakość integracji poszczególnych komponentów oraz dostęp do długoterminowego wsparcia serwisowego.

To właśnie te cechy zdecydują, czy dana instalacja będzie mogła w przyszłości wejść do kolejnych segmentów rynku, świadczyć bardziej zaawansowane usługi i dostosowywać się do zmian regulacyjnych oraz technologicznych.

Zdaniem SMA Solar Technology w przypadku wielkoskalowych projektów rola partnera technologicznego nie powinna ograniczać się do sprzedaży i dostawy falownika. Powinna obejmować także dobór odpowiedniej architektury, konfigurację urządzeń, integrację wszystkich elementów systemu, przeprowadzenie testów oraz wsparcie na etapie projektowania, uruchamiania i dalszego rozwoju instalacji. Kluczowe jest również przygotowanie magazynu na przyszłe wymagania sieciowe oraz nowe modele przychodowe.

Najniższy koszt zakupu nie musi bowiem oznaczać najniższego kosztu całej inwestycji. W perspektywie 15–20 lat mogą zmienić się regulacje, standardy techniczne, zasady przyłączenia oraz dostępne źródła przychodów. Rozwiązanie, którego nie da się zmodernizować lub rozszerzyć o nowe funkcjonalności, może z czasem ograniczać rentowność całego projektu.

Dlatego magazyn energii już na etapie projektowania powinien być traktowany jako długoterminowe aktywo systemowe, a nie urządzenie stworzone wyłącznie do realizacji jednego, aktualnie opłacalnego modelu biznesowego.

BESS jako aktywny element przyszłego systemu

Strategia PSE pokazuje, że o dojrzałości rynku magazynowania energii nie będzie świadczyła wyłącznie liczba zainstalowanych jednostek ani ich łączna pojemność.

Znacznie ważniejsze staną się rzeczywiste zdolności sieciowe poszczególnych instalacji: jakość konwersji energii, zaawansowanie systemów sterowania, szybkość odpowiedzi na zakłócenia, możliwość świadczenia usług systemowych oraz gotowość do spełniania kolejnych wymagań operatora.

To właśnie te elementy rozstrzygną, czy magazyny BESS pozostaną przede wszystkim narzędziem do przesuwania energii pomiędzy godzinami, czy też staną się pełnoprawnym i aktywnym filarem przyszłego Krajowego Systemu Elektroenergetycznego.