Czy bloki 200+ mogą być „podporą” w czasie transformacji energetycznej?

Przebudowa naszej energetyki, a szczególnie europejskiej, została zakłócona w efekcie przygotowań a następnie rozpoczęcia wojny przez Rosję. Użyta została nowoczesna broń jaką są paliwa i energia. Wcześniejsze ograniczanie dostaw gazu, a obecnie całkowite wstrzymanie, jest bardzo podobne do klasycznego testowania i użycia nowej broni w czasie działań wojennych. To próba burzenia budowanego nowego systemu energetycznego i zamach na „dobrostan” energetyczny zapewniający komfort i rozwój gospodarki. Okazuje się, że najbardziej skuteczną „podporą” w okresie transformacji będzie wykorzystanie węgla. Ale wykorzystanie tego paliwa musi być w źródłach wytwórczych spełniających aktualne wymagania środowiskowe i rynkowe. Użytkowana w kraju dywizja 40 bloków klasy 200 MW po odpowiednich modernizacjach stanowić może najskuteczniejszą „podporę” w okresie przebudowy krajowego systemu.

Zmiany w strukturze krajowej produkcji energii

Na początku komentarza zamiast oceny zmian produkcji do poprzedniego miesiąca, zwyczajowo spróbuję ocenić krajową strukturę produkcji energii narastająco za 4 miesiące 2022 r. w stosunku do roku ubiegłego. Analizując dane z ENTSO-E (ocenione już obok przez redakcje CIRE), zwróciłem uwagę na oczywisty wzrost produkcji z PV o 1,1 TWh (czyli o 117 proc.) narastająco r/r, dzięki istotnemu zwiększeniu mocy zainstalowanej oraz dodatkowo na jeszcze większy wzrostu wolumenu produkcji z wiatru, bo o ponad 2,9 TWh (+55 proc.) narastająco r/r. Oczywisty wydaje się spadek produkcji z gazu o 0,370 TWh (- 9,8 proc.) r/r ze względu na ceny tego paliwa.

Krajowe zapotrzebowanie r/r pozostało na zbliżonym poziomie narastająco. Zwiększyło się jedynie o 0,697 TWh tj. 1,1 proc.

Najbardziej istotna różniąca narastająco r/r to różnica w transgranicznej wymianie energii i zmianie kierunku przepływów. Z importera zrobiliśmy się eksporterem energii z różnicą r/r za 4 miesiące o ok. 3,5 TWh. To częściowo efekt naszej tańszej produkcji energii z węgla z własnych zasobów, pozwalających pokryć zwiększone krajowe zapotrzebowanie o 0,697 TWh i zmniejszenia produkcji z gazu o 0,370 TWh. Skąd więc dodatkowa energia? W uproszczeniu to dzięki zwiększeniu produkcji r/r ze źródeł OZE o ok. 4 TWh, pozwoliło odwrócić saldo wymiany transgranicznej za ten okres 4 miesięcy r/r o 3,5 TWh.

Oczywiste jest, że tak istotny wzrost produkcji źródeł OZE skutkuje zmniejszeniem udziału węgla w krajowej produkcji r/r, (z ok. 75 proc. do 71 proc.). Jak wielokrotnie już wcześniej sygnalizowałem, należy się spodziewać, że będzie to tendencja trwała, choć przy aktualnych problemach z gazem dynamika zmniejszania produkcji z węgla będzie mniejsza. Szczególnie, że źródła węglowe pozostają nadal jako podstawowe zabezpieczenie bilansowania niesterowalnych źródeł OZE. I raczej nie zmieni się to w okresie „kilku” następnych lat. Potwierdza więc to konieczność zadbania o utrzymanie we właściwej dyspozycyjności bloków węglowych, z możliwością przedłużenia ich pracy z dostosowaniem do wymagań regulacyjnych oczekiwanych przez Operatora KSE.

Przygotowanie dywizji bloków 200+ dzięki Programowi NCBiR

Podstawową częścią w strukturze mocy krajowych źródeł w KSE było i jest nadal ok. 40 eksploatowanych obecnie bloków węglowych klasy 200 MW (razem ponad 9 GW). W ostatnich kilku latach były coraz mniej doceniane jako niezbędne dla krajowego systemu. Teraz jednak, gdy w ciągu ostatniego roku radykalnie zmieniła się sytuacja rynkowa, inna jest również ocena dalszej przydatności tych wysłużonych źródeł wytwórczych. Dodatkowo właśnie w minionym miesiącu mieliśmy istotne wydarzenie dotyczące bloków 200 mające, w mojej ocenie, duże znaczenie dla sektora wytwarzania i dla całego systemu KSE. Jest to zakończenie komercjalizacji metod uelastyczniania pracy bloków węglowych klasy 200 MW dla zwiększających się wymagań Operatora KSE, zrealizowane w tzw. Programie 200+ NCBiR.

Czasowe zakończenie „walki z węglem”?

Wszystkim energetykom znane są zmiany w 2021 r. na rynku paliw pierwotnych, w szczególności gazu, a dodatkowo „skrzywionej” rzeczywistości europejskiego rynku energii, również dzięki utracie kontroli nad rynkiem EUA. A skutki rozpoczętej w lutym tego roku przez Rosję militarnej wojny na Ukrainie radykalnie zmieniły sytuację. Szczególnie, że gaz stał się również narzędziem/ bronią do prowadzenia wojny przez Rosję.

Niezależnie od realizacji obowiązującej w UE polityki klimatyczno-energetycznej i niezmiennych celów długoterminowych na rok 2040 czy 2050, aktualna sytuacja na rynku paliwowo-energetycznym wymusza na wszystkich członkach UE konieczność przygotowania korekty krajowych planów, szczególnie tych krótkoterminowych na okres 5-10 lat. MKiŚ już potwierdziło konieczność pilnej korekty Polityki energetycznej Państwa przyjętej przecież niedawno, bo ok. rok temu. Opublikowano już założenia aktualizacji PEP 2040. W tych założeniach zwróciłem uwagę oczywiście szczególnie na zapisy dotyczące energetyki węglowej. W mojej ocenie, bardzo istotne jest wskazanie w założeniach aktualizacji PEP 2040 na:

- utrzymanie gotowości do pracy jednostek węglowych zgodnie z ich technicznym czasem życia, który jest dłuższy niż wynika to z przesłanek ekonomicznych,

- potrzeby zweryfikowania możliwość modernizacji istniejących jednostek wytwórczych,

- przygotowanie planu wykorzystania istniejących jednostek wytwórczych wraz z niezbędnymi działaniami modernizacyjnymi i utrzymaniowymi na rzecz zapewnienia właściwego poziomu mocy stabilnych i właściwego bilansowania KSE.

W mojej ocenie oznacza to, że uwzględniono wyniki ubiegłorocznych raportów Prezesa URE jak i MKiS, oceny wystarczalności zdolności wytwórczych w okresie co najmniej najbliższych 10 lat i zmienione przez ostatni rok warunki na globalnym rynku paliw pierwotnych. Przy istniejącej strukturze wytwórczej i aktualnej dostępności paliw, wskazano na istniejące źródła węglowe jako jedyną, w mojej ocenie realną możliwość zapewnienia zbilansowania KSE.

Czy bloki z Programu 200+ zamiast bloków gazowych będą podporą na okres przejściowy

Super precyzyjnie wpisał się w możliwość realizacji takich celów właśnie zakończony sukcesem Program 200+ przeprowadzony przez NCBiR ze wsparciem takich firm jak: TGPE, EMKA, Termall, Energoterm, Energopomiar, Kancelarię CWW. W ostatnim czasie w różnych miejscach i branżowych mediach wystarczająco dużo przekazanych było informacji o zakończonym Programie 200+. Więc aby nie powtarzać kolejny raz informacji o uzyskanych efektach, pozwolę sobie tylko na porównanie podstawowych parametrów elastyczności pracy bloków po modernizacji wg Programu 200+ z nowymi blokami węglowymi i blokami gazowymi klasy 500.

Na poniższych wykresach przedstawione są średnie parametry uzyskane w 3 przeprowadzonych modernizacjach (Konsorcjum z liderem Polimex-Mostostal i udziałem Politechniki Warszawskiej, TT, Energoprojektu Warszawa, Rafako, Pronovum).

O przydatności bloku energetycznego do pracy elastycznej (szczytowej) ważne są krótkie czasy rozruchów bloków klasy 200 z różnych stanów cieplnych. Czas rozruchu określony jest od uruchomienia pierwszego wentylatora na kotle do momentu uzyskania minimum technicznego bloku. Na Wykresie 1 porównane są czasy rozruchów przed i po modernizacji 200+, do standardowych parametrów/czasów dla bloków klasy 360, bloków klasy 1000 MW i naszych nowych bloków parowo-gazowych klasy 500. Ocenę przedstawionych wielkości pozostawiam Czytelnikom.

Wykres 1
Czasy rozruchu z różnych stanów cieplnych

Kolejnym istotnym parametrem przydatności bloku do pracy elastycznej (szczytowej) jest zdolność do zmiany obciążenia (szczególnie ważny jest wskaźnik przyrostu mocy). Poniżej na Wykresie 2. Porównanie między różnymi blokami podobne jak poprzednio.

Wykres 2
Średni wskaźnik przyrostu mocy

Kolejnym parametrem bardzo mocno decydującym o możliwościach elastycznej pracy bloku jest wskaźnik minimum technicznego. Jak mocno może wpływać niska wartość tego wskaźnika na zmniejszenie ilości odstawień i uruchomień, a więc zmniejszanie zużycia podstawowych, krytycznych elementów bloku nie trzeba nikogo przekonywać. Dodatkowo może to w istotny sposób poprawiać dyspozycyjność bloków z niskim minimum technicznym, a więc z mniejszą ilością stanów mocno dynamicznych (wyłączenia/rozruchy).

Wykres 3
Minimum techniczne bloku

Czy możliwe jest wykorzystanie efektów Programu 200+

Wykonane są ekspertyzy potwierdzające możliwości wydłużenia pracy bloków w nowym reżimie o 30-50 tys. godz. (tj. 10-15 lat). Według uzyskanych metod Programu, zastosowanie dla tych jednostek odpowiedniej diagnostyki i predykcji badań oraz kontroli dostępnych rezerw technicznych pozwala na dalszą bezpieczną pracę. W ocenie UDT, będzie potrzebne budowanie odpowiednich modeli diagnostyki, monitoringu i predykcji dających gwarancje, że możemy to rozwiązanie dalej rozwijać.

Niezbędne zmiany w warunkach rynkowych dla wydłużenia pracy bloków klasy 200

To przede wszystkim konieczność skutecznego działania w celu zmiany w tzw. Rynkowym rozporządzeniu MSR Komisji Europejskiej, terminu obowiązywania limitu 550 z 2026 r. na przykładowo 2035 r. Wydaje się, że w aktualnej sytuacji na globalnym i europejskim rynku energetycznym, posiadane argumenty są wystarczająco mocne. Dodatkowym warunkiem ułatwiającym podejmowanie decyzji o modernizacjach będzie ograniczenie niepewności rynkowej w zakresie nieprzewidywalnych zmian cen EUA, poprzez nowelizacje Dyrektywy ETS w art. 29a.

Warunki dla modernizacji wg metod z Programu 200+

Jest konieczność szybkiej inwentaryzacji (ok. 40) bloków klasy 200 (stanu technicznego, ograniczeń,…) z próbą klasyfikacji kolejności realizacji modernizacji. Niezbędne jest też potwierdzenie przez PSE zapotrzebowania na elastyczną pracę bloków klasy 200 dzięki uzyskanym efektom Programu 200+, zarówno co do ilości takiej mocy jak i wystarczających parametrów/wskaźników. Kolejnym warunkiem dla przygotowania harmonogramu modernizacji jest ocena możliwości realizacji (harmonogramy uzgodnione z PSE z uwzględnieniem ograniczeń sieciowych i bilansowania systemu KSE oraz dostępność firm wykonawczych). Dla realności działań konieczne jest przecież zapewnienie finansowania modernizacji (70-100 mln/blok) i następnie zapewnienia wynagradzania za wykorzystywaną dla potrzeb KSE elastyczność bloków po modernizacji.

Kluczowa jednak w mojej ocenie to decyzyjność dla wykonania analiz i oceny możliwości realizacji takich modernizacji przed utworzeniem NABE. Później mniejsze możliwości, wyższe koszty oraz mniejsza szansa na podejmowanie decyzji właścicielskich Zarządu przyszłego NABE o możliwości implementowania rozwiązań z Programu 200+.

Może wydawać się, że większość tych warunków jest trudna do spełnienia, ale proszę o wskazanie obecnie innej alternatywy na okres przejściowy 10-15 lat zbilansowania naszego KSE. Czy są obecnie inne, realne rozwiązania, które będą łatwiejsze, tańsze, szybsze dla zapewnienia odpowiedniej ilości sterowalnej mocy regulacyjnej niezbędnej dla współpracy z dynamicznie rozwijającymi się niesterowalnymi źródłami OZE (PV i wiatr), niż utrzymanie istniejących węglowych źródeł wytwórczych wykorzystujących dostępne krajowe paliwo?

Czytaj również:

ENTSO-E: kwiecień z niższym zużyciem i produkcją energii elektrycznej w stosunku do marca