Metoda przepływów granicznych

Metoda przepływów granicznych polega na okre leniu wpływu zmian obci e w złowych na przepływy graniczne sieci. W metodzie tej wymagane jest wielokrotne przeprowadzanie oblicze rozpływów mocy dla okresów szczytowego obci enia, pozwalaj ce uwzgl dni wpływ zmian obci e . W przypadku pojedynczego w zła wykonuje si dwa rozpływy: bazowy i po przyro cie mocy w danym w le. Opłata przesyłowa obliczana jest według zale no ci:

⋅ = = = = o w w n k k n k k T n k k k P P K u u k OP 1 1 1 ) ( , (4.38) gdzie:

OP(k) – opłata przesyłowa w w le k, no– liczba w złów w obszarze,

u_k– bezwzgl dna zmiana przepływu mocy w gał ziach granicznych, spowodowana jednostkowym przyrostem zapotrzebowania w w le k, okre lana według wzoru (4.38a),

K_T– całkowity roczny koszt stały,

P_k– warto mocy zapotrzebowanej w szczycie obci enia przez w zeł k, nw– liczba wszystkich w złów.

Warto u_k oblicza si na podstawie wzoru:

k L g g k P P u z ∆ ∆ = ∈ , ^(4.38a) gdzie:

∆Pg– zmiana przepływu mocy w gał zi granicznej g, L_z– zbiór gał zi granicznych danego obszaru,

∆P_k– przyrost mocy w w le k.

Zastosowane w metodzie podej cie, polegaj ce na okre leniu wra liwo ci danego w zła na przepływy pomi dzy obszarami, ogranicza wykorzystanie sieci przez ten w zeł jedynie do linii granicznych. Metoda mo e znale praktyczne zastosowanie jedynie w przypadku konieczno ci uwzgl dnienia wpływu danego w zła na powi zania graniczne, w celu przypisania opłaty, przesyłowej adekwatnej do stopnia ich wykorzystania. Dzi ki zastosowaniu metody w kalkulacji taryf przesyłowych mo liwe jest stymulowanie tych w złów, które swoj lokalizacj znacz co oddziaływuj na poł czenia mi dzyobszarowe lub

wskazywanie do dalszych analiz miejsc budowy nowych lub rozbudowy istniej cych poł cze . W przypadku obszaru utworzonego w wyniku ogranicze na liniach wymiany, metoda w łatwy sposób dostarcza informacj o wpływie danego w zła na ograniczenie przesyłowe, dzi ki czemu mo liwa jest redystrybucja kosztów tych ogranicze na te w zły, które je powoduj .

Obliczenie wska ników zmiany przepływów mocy w liniach granicznych, dla poszczególnych w złów, pozwoli na analiz jednorodno ci obszaru. Im bardziej warto ci wska ników zbli one s do siebie, tym bardziej jednolicie w zły wpływaj na poł czenia mi dzyobszarowe.

4.8.5. Metoda MW-km

Metoda MW-km jest pierwsz metod zastosowan w alokacji kosztów stałych sieci. Wykorzystuje si w niej gał ziowe przepływy mocy, okre lone w danym w złowym rozkładzie generacji i obci e oraz długo ci gał zi [82]. Ze wzgl du na to, e w metodzie obliczane s udziały danych u ytkowników w przepływach gał ziowych oraz wykorzystywany jest jednostkowy koszt poszczególnych gał zi, mo liwe jest jej zastosowanie zarówno w taryfie w złowej, jak i metodzie punkt-punkt.

Wyznaczanie udziałów poszczególnych w złów w przepływach gał ziowych realizowane jest na dwa sposoby, ró ni ce si zasadniczo podej ciem. Pierwszy sposób, nazywany metod przyrostow , jest bardziej pracochłonny, wykorzystuje bowiem zmiany w przepływach gał ziowych, wywołane niewielkimi zmianami mocy w w złach. W drugim podej ciu, nazywanym metod ledzenia rozpływów, analizie poddaje si przepływy gał ziowe, wykorzystuj c zasad idealnego wymieszania mocy. W obu podej ciach wykorzystywane s rozpływy mocy, zarówno stało- jak i zmiennopr dowe. Badania wykazuj brak wra liwo ci wyników oblicze na stosowan metod rozpływow , jednak rozpływ zmiennopr dowy uwzgl dnia wpływ mocy biernej na przepływ mocy czynnej, co wykorzystywane jest w metodzie ustalania opłat za moc biern [60].

Istnieje kilka odmian metody MW-km, ró ni cych si innym ujmowaniem wykorzystanej i niewykorzystanej przepustowo ci gał zi oraz ró nym stopniem pokrywania przychodami z opłat kosztów funkcjonowania sieci. Rozwi zanie powoduj ce obci anie u ytkowników sieci tylko kosztami jej wykorzystania polega na ich alokacji do w złów proporcjonalnie do udziału w gał ziowych przepływach i przepustowo ci:

= = ^m i _i i i f k f K k OP 1 ) ( ) ( , _(4.39) gdzie:

OP(k)– koszt przypisany do w zła k, m– liczba wszystkich gał zi,

Ki– koszt gał zi i, )

(k

f_i – przepływ w gał zi i przypisany do w zła k,

i

Ze wzoru (4.39) wynika fakt, e obok wielko ci przepływów przypisanych danemu w złowi, czynnikiem powoduj cym zró nicowanie kosztu przesyłu jest jednostkowy koszt gał zi, w przepływie której w zeł ma udział.

W innym rozwi zaniu iloraz przepływów i przepustowo ci gał ziowych wzmacniany jest długo ci gał zi. Interpretowa to mo na jako zró nicowanie wykorzystania sieci, w zale no ci od długo ci zaanga owanych gał zi. T zale no przedstawia wzór o nast puj cej postaci:

= = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = _m i i i i m i i i k i k l f K l P K P k OP 1 1 , ) ( , (4.40) gdzie:

Pk– moc czynna w zła k,

Pk,i– udział w zła k w przepływie gał zi i, l_i– długo gał zi i.

Cech metody MW-km jest uwzgl dnienie bie cego stanu pracy sieci, jednak e cz sto krytykowany jest [9, 61, 87] brak mo liwo ci pełnego pokrycia kosztów jej funkcjonowania. Znacz ce ró nice pomi dzy gał ziowymi przepływami i przepustowo ci powoduj , e metoda ta nie daje oczekiwanego poziomu przychodów. Wada ta została usuni ta w kolejnej modyfikacji metody [60], polegaj cej na zast pieniu przepustowo ci gał zi jej bie cym przepływem. W wyniku tej zmiany otrzymujemy nast puj c zale no :

= = = ⋅ = ⋅ ⁿ i i i m k n i i i k l P l P w 1 1 1 , . (4.41)

Skutkiem zastosowanej zmiany jest nie tylko zwrot kosztów bie cego wykorzystania sieci, ale i w tej samej proporcji, jej niewykorzystanej rezerwy. Analizuj c mo liwo ci odwzorowania kierunków rozwoju sieci w metodzie MW-km, mo na stwierdzi , e rozpatrywanie okre lonego stanu jej pracy nie pozwala uwzgl dni czynnika, zwi zanego z rezerw w przepustowo ci sieci, niezb dnego w definiowaniu potrzeb jej rozbudowy.

Ze wzgl du na mo liwe skutki zmiany przepływów gał ziowych, polegaj ce nie tylko na zmianie warto ci (poziomu) mocy, ale i kierunku przepływu, uzyskuje si trzy rodzaje zmian, zale nie od relacji pomi dzy MW-km całej sieci i poszczególnych w złów. Przypadki takich zmian opisano poni ej.

A. Ujemna zmiana km. Wzrost obci enia gał zi powoduje zmniejszenie warto ci MW-km, co prowadzi do zmniejszenia opłaty lub nawet odwrócenia płatno ci. Ka de zmniejszenie warto ci MW-km interpretuje si jako zmniejszenie strat sieciowych. Uwzgl dnienie kierunku przepływów gał ziowych odwzorowuje zmienno warunków pracy sieci i ich wpływ na wysoko opłaty. Prowadzi to do zastosowania uproszcze w zasadach rozlicze , np. na tym samym poziomie napi cia sieci. W przypadku dwóch u ytkowników tej samej gał zi sieci, ró ni cych si przeciwnym kierunkiem przepływu mocy i jej warto ci , udział w przepływie ma ten u ytkownik, którego kierunek jest zgodny z saldem przepływu. Ten sposób podej cia został wykorzystany w metodzie saldowania przepływów.

B. Dodatnia i ujemna zmiana MW-km. W niektórych przypadkach do oblicze brane s bezwzgl dne zmiany warto ci MW-km, czego skutkiem s jedynie dodatnie opłaty. Ide tego sposobu jest zało enie, e sie jest wykorzystywana niezale nie od kierunku przepływu, wobec czego przepływy gał ziowe s sumowane niezale nie od znaku. Ł czna warto przepływów liczona w ten sposób podwy sza stopie wykorzystania sieci. Rozwi zanie to znalazło swoje odzwierciedlenie w metodzie modułowej.

C. Tylko dodatnia zmiana MW-km. Wszystkie przypadki ujemnych warto ci MW-km s pomijane. Ten sposób podej cia stosowany jest przy zało eniu uwzgl dnienia jedynie jednego stanu pracy sieci, w którym okre la si podstawowy stopie wykorzystania sieci przez u ytkownika. Nie uwzgl dnianie warto ci przepływów o przeciwnym znaku dyskryminuje tych u ytkowników, których lokalizacja i warunki współpracy z sieci skutkuj zmniejszeniem strat sieciowych. Jednak e rozwi zanie to znajduje zastosowanie w okre laniu opłat, przenosz cych koszty funkcjonowania sieci. Stan ten ma miejsce przy rozliczaniu opłat szczególnie na granicy obszarów lub stref.

Rozwa aj c okre lony stan obci e i konfiguracj sieci, zało one uproszczenia w metodzie MW-km mog by rozpatrywane jako optymalne rozwi zania problemu planowania pracy sieci [11, 43]. Opłaty przesyłowe kalkulowane według tej metody, z zastosowaniem w złowych przyrostów mocy, wykazuj stał jednostkow warto niezale nie od warunków obci enia sieci. W metodzie brakuje cech stymulacji zapotrzebowania oraz wzajemnej zale no ci pomi dzy obci eniami ró nych w złów i skutkami, wynikaj cymi z pojawienia si nowych u ytkowników sieci. Powy sza wada została usuni ta poprzez zastosowanie ledzenia rozpływów mocy, które charakteryzuje si siln zale no ci od warunków pracy sieci, a w szczególno ci wpływem na obci enia w złowe. Zwi kszenie przepustowo ci gał zi nie powoduje wzrostu opłat.

MW-km, liczone z wykorzystaniem mocy w złowych, nie daj pełnej informacji o wykorzystaniu zdolno ci przesyłowych danego elementu. Rozpatrzmy dwie takie same gał zie G1 i G2 (rys. 4.21) ka da o długo ci L, przez które płyn moce odpowiednio 50 MW i 150 MW. Z gał zi G1 korzysta u ytkownik O1, którego współczynnik udziału wynosi 0,5, a z gał zi G2 korzysta u ytkownik O2, równie o współczynniku udziału równym 0,5.

Rys. 4.21. Wykorzystanie linii o ró nych przepływach mocy przez u ytkowników.

Je eli porównamy długo ci przyporz dkowane tym u ytkownikom, to jest oczywiste na mocy wzoru (4.64), e obydwu u ytkownikom przyporz dkowana zostanie ta sama warto długo ci równa 0,5L, mimo e u ytkownik O1 przesyła lini G1 moc 25 MW, za u ytkownik O2 przesyła lini G2 moc 75 MW.

Innym podej ciem, niweluj cym powy sz wad , jest obliczenie MW-km na podstawie mocy płyn cej przez poszczególne gał zie sieci. W ten sposób definiowana jest warto MW-km u ytkowników, liczona po przepływach gał ziowych na podstawie wzoru

(4.79a). W ten sposób MW-km u ytkowników O1 oraz O2 (w przykładzie z rys. 4.21) wynosz odpowiednio 25L oraz 75L. U ytkownik O2 bardziej wykorzystuje sie dla swoich potrzeb, ni u ytkownik O1. Korzystaj c z przepływów gał ziowych, wykorzystuje si wi c dodatkowo informacj o stopniu obci enia sieci.