Του Χριστάκη Χατζηλαού*

*Ο Χριστάκης Χατζηλαού είναι Ηλεκτρολόγος Μηχανικός με πολυετή πείρα στη λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος

Το ηλεκτρικό σύστημα της Κύπρου είναι μικρό και απομονωμένο -χωρίς συστήματα διασύνδεσης και αποθήκευσης-  με μέγιστη ημερήσια ζήτηση ηλεκτρικής ισχύος που κυμαίνεται μεταξύ 450 - 1100 MW.

Η ζήτηση της ηλεκτρικής ενέργειας καλύπτεται σε ποσοστό 84% από συμβατική παραγωγή -με καύσιμο μαζούτ και πετρέλαιο- και σε ποσοστό 16% από παραγωγή ανανεώσιμων  πηγών ενέργειας (ΑΠΕ). Η διείσδυση ΑΠΕ πρέπει να αναπτύσσεται και να συνυπάρχει σε ισορροπία με τη συμβατική παραγωγή για σκοπούς εύρυθμης λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος. Η στιγμιαία μέγιστη επιτρεπόμενη ασφαλής διείσδυση ΑΠΕ είναι μεταβλητό μέγεθος που εξαρτάται βασικά από τη ζήτηση του ηλεκτρισμού  και τη σύνθεση των αναγκαίων συμβατικών μονάδων βάσης που παραμένουν σε λειτουργία για σκοπούς ευστάθειας του ηλεκτρικού συστήματος.

Στην περίπτωση που η διείσδυση ΑΠΕ υπερβαίνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη ασφαλή διείσδυση ΑΠΕ, τότε λαμβάνει χώρα περικοπή της ελεγχόμενης διείσδυσης ΑΠΕ για σκοπούς εύρυθμης λειτουργίας του συστήματος. Η περικοπή της ελεγχόμενης διείσδυσης ΑΠΕ είναι εφικτή με κατάλληλα διαμορφωμένο τεχνικό εργαλείο που τυγχάνει λειτουργίας από τον Διαχειριστή Συστήματος Μεταφοράς Κύπρου (ΔΣΜΚ) σε συνεργασία με τον Διαχειριστή Συστήματος Διανομής (ΔΣΔ). Στη συνέχεια θα αναλύσουμε εάν υπάρχουν καταστάσεις του ηλεκτρικού συστήματος κατά τις οποίες η υπέρβαση της μέγιστης επιτρεπόμενης ασφαλούς διείσδυσης ΑΠΕ δεν είναι εφικτό να περικοπεί στα πλαίσια της διαχείρισης της ελεγχόμενης διείσδυσης  ΑΠΕ. Η αδυναμία για περικοπή αυτής της υπέρβασης θα έχει ως αποτέλεσμα την πρόκληση ανισορροπίας μεταξύ παραγωγής και ζήτησης που ενδέχεται να θέσει σε κίνδυνο την εύρυθμη λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος. 

Δεδομένα λειτουργίας σε σχέση με τη διείσδυση ΑΠΕ 

Η επίκαιρη διείσδυση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ, της οποίας οι βασικές συνιστώσες είναι η αιολική (εγκατεστημένη ισχύς 157,5 MW) και η φωτοβολταϊκή διείσδυση (εγκατεστημένη ισχύς ~440MW), είναι της τάξης του 16% επί της συνολικής παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Σημειώνεται σχετικά ότι η διείσδυση ΑΠΕ προκαλεί ήδη αρκετά συμβάντα οριακής λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος που ενίοτε συνοδεύονται από  εκτεταμένες περικοπές ηλεκτρικής ενέργειας παραγόμενης από ΑΠΕ. Αυτά τα συμβάντα είναι ιδιαίτερα αισθητά κατά τις περιόδους χαμηλής ζήτησης ηλεκτρισμού που συνδυάζονται με  αυξημένη διείσδυση ΑΠΕ. Κατά τη χρονική στιγμή τέτοιων συμβάντων, παραμένει σε λειτουργία ελάχιστος αριθμός συμβατικών μονάδων βάσης που θεωρούνται αναγκαίες για την εύρυθμη λειτουργία του συστήματος. Με την περαιτέρω επέκταση της διείσδυσης ΑΠΕ      -χωρίς αποθήκευση- και κάτω από συνθήκες χαμηλής ζήτησης ηλεκτρισμού σε συνδυασμό με ταυτόχρονα ψηλή αιολική και φωτοβολταϊκή παραγωγή, η περικοπή της παραγωγής από ΑΠΕ θα αυξάνεται σημαντικά και αναμένεται να είναι συχνή και εκτεταμένη. 

Έλεγχος διείσδυσης ΑΠΕ 

Ο ΔΣΜΚ πρέπει να έχει επαρκή και αποτελεσματικό έλεγχο επί των συστημάτων ΑΠΕ, ώστε να μπορεί διαχειρίζεται την παραγωγή τους στις περιπτώσεις οριακών καταστάσεων του ηλεκτρικού συστήματος που τίθεται σε κίνδυνο ο ασφαλής εφοδιασμός των καταναλωτών με ηλεκτρική ενέργεια.

Για να γίνει πλήρως κατανοητή η ανάγκη για επαρκή έλεγχο των συστημάτων ΑΠΕ, ώστε να αποκόπτεται η οποιαδήποτε ανεπιθύμητη υπέρβαση της μέγιστης επιτρεπόμενης ασφαλούς διείσδυσης ΑΠΕ, θα μελετηθεί συγκεκριμένη οριακή κατάσταση του ηλεκτρικού συστήματος ελάχιστης ημερήσιας ζήτησης. Αυτή αφορά την ημέρα του Πάσχα  του 2023 κάτω από συνθήκες πλήρους ηλιοφάνειας και αυξημένου αιολικού δυναμικού. Σύμφωνα με εκτίμηση πρόβλεψης, η ημερήσια μέγιστη ζήτηση σε ηλεκτρική ισχύ για την ημέρα του Πάσχα, αναμένεται να είναι της τάξης των 450 MW. Λαμβάνοντας υπόψη  ότι η ελάχιστη επιτρεπόμενη ασφαλής φόρτωση των συμβατικών μονάδων παραγωγής, που θα παραμείνουν σε λειτουργία στην περίπτωση αυτής της οριακής κατάστασης, ανέρχεται στα 200 MW, προκύπτει ότι η μέγιστη επιτρεπόμενη ασφαλής διείσδυση ΑΠΕ θα είναι της τάξης των 250 MW. Ως εκ τούτου η ημερήσια μέγιστη ζήτηση των 450 MW θα καλύπτεται με 200 MW συμβατικής παραγωγής και 250 MW παραγωγής ΑΠΕ. Επισημαίνεται σχετικά ότι η υπέρβαση της διείσδυσης ΑΠΕ, που θα παράγεται πέραν του ασφαλούς ορίου των 250 MW, θα πρέπει να περικόπτεται για σκοπούς εύρυθμης λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος. 

Με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής της οριακής κατάστασης του ηλεκτρικού συστήματος για ελάχιστη ημερήσια μέγιστη ζήτηση ηλεκτρισμού της τάξης των 450 MW, συμπεραίνεται ότι η μέγιστη επιτρεπομένη ασφαλής διείσδυση ΑΠΕ των 250 MW, θα μπορούσε να αποτελέσει, κάτω από ιδανικές συνθήκες, το λειτουργικό όριο ασφάλειας της μη ελεγχόμενης  διείσδυσης ΑΠΕ. Όμως λαμβάνοντας υπόψη ότι οι συνθήκες δεν είναι κατά κανόνα ιδανικές, το λειτουργικό όριο θα πρέπει να μειώνεται σε ποσοστό που να διασφαλίζεται αξιόπιστα ακόμα και στην περίπτωση αστοχίας της πρόβλεψης και/ή του τεχνικού εξοπλισμού που σχετίζεται με την εκτέλεση της περικοπής. Με βάση αυτή την ανάλυση, κρίνεται ότι η επιβολή λειτουργικού ορίου ασφάλειας της μη ελεγχόμενης παραγωγής ΑΠΕ είναι αναγκαίο μέτρο για τη διασφάλιση της εύρυθμης λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος. 

Σύμφωνα με επίκαιρα στοιχεία που έχουν δει το φως της δημοσιότητας, ισχύουν τα ακόλουθα δεδομένα σε σχέση με τον έλεγχο της διείσδυσης ΑΠΕ.

• Η αιολική διείσδυση αφορά βασικά μεγάλα αιολικά πάρκα, που  ελέγχονται πλήρως από το Σύστημα Τηλελέγχου Διαχείρισης Ενέργειας (Scada) του ΔΣΜΚ.  
• Φωτοβολταϊκή διείσδυση της τάξης των 215 MW, που αφορά αρκετές δεκάδες μεγάλα εμπορικά φωτοβολταϊκά συστήματα (Ρ≥0,5MW), ελέγχεται πλήρως από το Σύστημα Τηλελέγχου Διαχείρισης Ενέργειας του ΔΣΔ. 
• Φωτοβολταϊκή διείσδυση της τάξης των 85 MW, που αφορά στην πλειοψηφία αρκετές εκατοντάδες εμπορικά φωτοβολταϊκά συστήματα (0,5MW>P>7,14kW), ελέγχεται με δυνατότητα αποσύνδεσης/σύνδεσης από το Σύστημα Τηλεχειρισμού Φορτίου (Ripple Control) του ΔΣΔ.    
• Φωτοβολταϊκή διείσδυση της τάξης των 140 MW, που αφορά μικρά φωτοβολταϊκά συστήματα δεκάδων χιλιάδων οικιακών καταναλωτών (P≤7,14kW), δεν ελέγχεται. 

Σε συνάρτηση με τα πιο πάνω επισημαίνεται ότι επί του παρόντος οι περικοπές της διείσδυσης ΑΠΕ βασικά αφορούν τα μεγάλα αιολικά και φωτοβολταϊκά συστήματα, των οποίων η παραγωγή   ελέγχεται πλήρως από τους Διαχειριστές χωρίς να αποσυνδέονται από το ηλεκτρικό σύστημα. Η αποσύνδεση των φωτοβολταϊκών συστημάτων που είναι συνδεδεμένα με το Σύστημα Τηλεχειρισμού Φορτίου λαμβάνει χώρα μόνο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μη ελεγχόμενη διείσδυση ΑΠΕ είναι της τάξης των 140 MW και σε συνδυασμό με τα εν εξελίξει ευρισκόμενα σχέδια χορηγιών του Υπουργείου για εγκατάσταση μικρών φωτοβολταϊκών συστημάτων δεκάδων MW, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το αμέσως επόμενο διάστημα θα ξεπεραστεί σημαντικά  το εγκριμένο λειτουργικό όριο των 145 MW. Συνεπώς -για σκοπούς συγκράτησης της υπέρβασης του λειτουργικού ορίου-  θα πρέπει άμεσα να ληφθούν μέτρα, ώστε ακόμα και τα μικρά φωτοβολταϊκά συστήματα  να είναι πλέον ελεγχόμενα. Μόνο με αυτό τον τρόπο θα μπορεί να διασφαλιστεί η συνέχιση της εγκατάστασης μικρών φωτοβολταϊκών συστημάτων στη βάση των σχεδίων χορηγιών του Υπουργείου χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο η εύρυθμη λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος. 

Συμπεράσματα, σχόλια και προτάσεις 

Ο ΔΣΜΚ πρέπει να έχει επαρκή και αποτελεσματικό έλεγχο επί των συστημάτων ΑΠΕ, ώστε να μπορεί διαχειρίζεται την παραγωγή τους στις περιπτώσεις οριακών καταστάσεων του ηλεκτρικού συστήματος που τίθεται σε κίνδυνο ο ασφαλής εφοδιασμός των καταναλωτών με ηλεκτρική ενέργεια.

Σύμφωνα με ανάλυση και αξιολόγηση δεδομένων λειτουργίας σε σχέση με τη διείσδυση ΑΠΕ, η επιβολή λειτουργικού ορίου ασφάλειας της μη ελεγχόμενης διείσδυσης ΑΠΕ θεωρείται ως αναγκαίο μέτρο για τη διασφάλιση της εύρυθμης λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος.  

Η μη ελεγχόμενη παραγωγή ΑΠΕ αφορά χιλιάδες μικρά φωτοβολταϊκά συστήματα οικιακών καταναλωτών (P≤7,14kW) με συμψηφισμό μετρήσεων (net metering), των οποίων η εγκαταστημένη ισχύς είναι επί του παρόντος της τάξης των 140 MW. 

Λαμβάνοντας υπόψη ότι το εγκεκριμένο από τη ΡΑΕΚ λειτουργικό όριο των 145 MW για τη μη ελεγχόμενη διείσδυση ΑΠΕ αναμένεται να ξεπεραστεί σύντομα, εάν εντωμεταξύ δεν έχει ήδη ξεπεραστεί, θα πρέπει να ληφθούν άμεσα μέτρα ώστε να συγκρατηθεί η αναμενόμενη υπέρβαση του λειτουργικού ορίου που έχει καθορίσει η ΡΑΕΚ. Τα μέτρα αυτά θα μπορούσαν να αφορούν την εγκατάσταση εξοπλισμού αποσύνδεσης/σύνδεσης μέσω του Συστήματος Τηλεχειρισμού Φορτίου (Ripple Control) του ΔΣΔ για μικρά φωτοβολταϊκά συστήματα με συμψηφισμό μετρήσεων (net metering) και την κατάλληλη ρύθμιση των μετατροπέων τάσης (inverter) αυτών των συστημάτων προσαρμοσμένη στα νέα δεδομένα λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος.