Analiza statystyczna oraz prognozy miesięcznego zapotrzebowania na energię elektryczną (część 1)

Szybkie zmiany dokonujące się na krajowym rynku energetycznym  sprawiają, że precyzyjne średnioterminowe prognozy m.in. miesięcznego zapotrzebowania na energię elektryczną stają się ważne zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia [1, 2]. Dokładne prognozy wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną umożliwiają spółce dystrybucyjnej m.in. lepsze oszacowanie zysków w kolejnych miesiącach, a także planowanie inwestycji związanych z rosnącym wieloletnim trendem w zużyciu energii elektrycznej. Dla krajowych spółek dystrybucyjnych prognozy średnioterminowe nabierają więc coraz większego znaczenia. Sumaryczne miesięczne zużycie energii w spółce dystrybucyjnej to suma, na którą składa się zużycie przez wiele grup odbiorców energii elektrycznej (odbiorcy indywidualni, przemysł, oświetlenie ulic, biura, sklepy, supermarkety itd.). Każda z tych grup (często także podgrupy) ma swoje unikalne profile rocznego oraz miesięcznego zużycia energii elektrycznej i ewentualnie trendy wieloletnie (w większości przypadków trend ten jest rosnący). Czy tendencja rosnąca w zapotrzebowaniu na energię elektryczną dotyczy również odbiorców indywidualnych z grupy taryfowej G11? Zdania są podzielone, a większość uznaje, że tendencja rosnąca nie zawsze występuje. Pewną uwagę warto zwrócić na zmiany zachodzące w profilach rocznych miesięcznego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Szczyt zapotrzebowania jest oczywiście związany z miesiącami zimowymi, natomiast tendencją widoczną od dobrych kilku lat jest rosnący popyt na energię elektryczną w miesiącach letnich, szczególnie w przypadku występowania wysokich temperatur. Wynika to jak można przypuszczać w największym stopniu z coraz bardziej masowo używanych urządzeń klimatyzacyjnych w miesiącach letnich. Stwarza to zupełnie nowe sytuacje dla spółek dystrybucyjnych (niespodziewane awarie i wyłączenia w sieci energetycznej z uwagi na bardzo duże zapotrzebowanie na energię elektryczną, tak jak np. awaria z 26 czerwca 2006 roku).

Czy powodem corocznego wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną w aglomeracjach miejskich jest rosnące zużycie energii elektrycznej u odbiorców, czy raczej wzrost ich liczby? Wydaje się, że oba czynniki mają znaczenie, ale ten drugi jest raczej dominujący. Rozwój aglomeracji miejskiej generuje powstawanie nowych odbiorców, często o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, co wpływa na wzrost zużycia energii elektrycznej [9]. Konieczne stają się więc inwestycje w nowe elementy sieciowe w przypadku rozwoju urbanistycznego w rejonie dotychczas pozbawionym zasilania, zmiany tras prowadzenia kabli już istniejących, wymiany transformatorów, a także coraz częściej wymiany linii napowietrznych wysokiego napięcia na linie kablowe, w celu uzyskania nowych terenów pod zabudowę dla nowych potencjalnych odbiorców energii elektrycznej. Niestety, inwestycje tego rodzaju są kosztowne, a okres ich realizacji jest długi.

Jak długo będzie trwała tendencja rosnąca w zapotrzebowaniu na energię elektryczną? Zapotrzebowanie na energię rośnie w Warszawie od 1945 roku. Po roku 1990 nastąpił lekki chwilowy spadek, ale od tamtej pory tendencja jest cały czas rosnąca. Porównując roczne zużycie energii na mieszkańca w Polsce i w innych krajach europejskich, zużycie w Polsce jest stosunkowo niskie. Przykładowo zużycie roczne na mieszkańca w Niemczech jest 2 razy wyższe, we Francji 2,3 razy wyższe, a we Włoszech 1,5 razy wyższe niż w Polsce. Powstaje pytanie, czy i kiedy osiągniemy poziom np. Włoch? Decydujący wydaje się jednak wpływ rozwoju przemysłu i innych energochłonnych dziedzin gospodarki.

Nie brakuje również pesymistów odnośnie dalszego wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną w kolejnych latach. Odbiorcy indywidualni starają się wykorzystywać technologie energooszczędne w odbiornikach energii (świetlówki, diody LED, energooszczędne pralki, lodówki, telewizory itp.), co hamuje wzrost ich zapotrzebowania na energię elektryczną. Rosnące bardzo silnie ceny energii elektrycznej również działają na zachowania odbiorców w zakresie jej oszczędzania.

Należy także wspomnieć o prognozach zapotrzebowania dla całego kraju. Krzywa zapotrzebowania na moc z rysunku 1. ma od ponad 10 lat prawie wyłącznie tendencję rosnącą. Zakładając roczny krajowy przyrost zapotrzebowania na podobnym poziomie jak w latach ubiegłych (około 1,5%), najpóźniej za kilka lat zabraknie w Polsce energii elektrycznej, jeśli nie powstaną nowe elektrownie (a na pewno nie powstaną w tak krótkim czasie) lub nie rozpoczniemy importu energii elektrycznej. Gdyby nie kryzys w Polsce w roku 2009, gdy nastąpił jednoroczny, dość silny spadek zapotrzebowania (produkcji również), energii zabrakłoby już prawdopodobnie w obecnym roku lub kolejnym (nie został jeszcze przekroczony poziom zapotrzebowania z roku 2008, czyli najwyższy do tej pory). Ryzyko deficytu mocy w KSE, szczególnie w przypadku gorących miesięcy letnich, jest obecnie stosunkowo wysokie.

Czynnik spodziewanego deficytu energii w najbliższym czasie również może być pewną barierą w dalszym wzroście zapotrzebowania na energię elektryczną o podobnej dynamice jak w ostatnich latach.

Patrząc z kolei bardziej globalnie na problem zapotrzebowania na energię – poziom wzrostu zapotrzebowania na energię wiąże się z prognozami tempa wzrostu gospodarczego poprzez tzw. współczynniki energochłonności PKB lub produktywności energii (odwrotność energochłonności). Energochłonność (energochłonność pierwotna), czyli stosunek zużywanej energii pierwotnej do PKB, w skali globalnej ulega stałemu obniżeniu. Według danych Komisji Europejskiej energochłonność PKB w skali globalnej z wartości ok. 0,26 toe/tys. USD (1990) ppp w 2000 r. obniży się do poziomu 0,21 toe/tys. USD (1990) ppp w 2020 roku [18]. W tym czasie równocześnie zużycie energii pierwotnej na mieszkańca globu ma wzrosnąć z poziomu ok. 1,55 toe/cap w 2000 r. do wartości ok. 1,88 toe/cap. Według prognoz tempo zmian liczby mieszkańców w różnych regionach świata będzie silnie zróżnicowane [18]. Dla krajów Unii Europejskiej przewiduje się stabilizację liczby mieszkańców już od 2010 roku.

Po tym okresie możliwy jest nawet jej spadek w tej części świata, aczkolwiek będą temu przeciwdziałać przewidywane zjawiska migracji ekonomicznej. W Polsce liczba ludności ma zmaleć według prognoz od wielkości 37,9 mln do 36,6 mln w roku 2025 [19]. Natomiast prognoza krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną opracowana przez Ministerstwo Gospodarki i Pracy podaje, że do roku 2025 nastąpi wzrost zapotrzebowania do wartości około 250–280 [TWh].