Master's Thesis

Assessment of Reactive Power Availability and Energy Supply in Distribution Networks

Final Thesis 7.52 MB Appendix 882.65 kB

Author of thesis: Ing. Matěj Kadlčík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lukáš Radil, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Klusáček, Ph.D.

Abstract:

This thesis analyzes possible options for providing reactive power. The power system has been undergoing a long-term transformation that has led to a steady increase in reactive power flow from distribution systems to the transmission system. The theoretical part of the thesis focuses on a review of foreign market mechanisms for reactive power trading and an analysis of possible approaches to securing reactive power. In the practical part, a selected section of the distribution network is modeled in the PSCAD environment to compile a sensitivity matrix and determine the efficiency factors for reactive power transmission. In the final part of the thesis, reactive power services are valued using the cost-based method, followed by a comparison with the investment in own compensation equipment.

Keywords:

market-based procurement of reactive power, reactive power, ancillary services, reactive power control, voltage control, reactive power flows, sensitivity matrix, reactive power transmission efficiency factor, reactive power valuation

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student představil komisi svoji diplomovou práci. Vedoucí práce a oponent přečetli posudky. Student pohotově odpověděl na otázky oponenta. S otázkou do diskuze se přihlásil profesor Drápela. Student pohotově odpověděl. S další otázkou se přihlásil doktor Vojtek. Student pohotově odpověděl. Předseda komise uzavřel diskuzi.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Vojtek, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Vyčítal, Ph.D. (člen)
Ing. Viktor Jankovský (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Radil, Ph.D.

Pan Kadlčík zpracoval svoji diplomovou práci na téma analýzy disponibility jalového výkonu a ocenění jeho dodávky v distribučních sítích, a to ve spolupráci se společností EG.D, s.r.o. Práce je členěna do deseti kapitol a všechny body zadání byly splněny.
Teoretická a rešeršní část (kapitoly 2 až 4) staví práci do velmi aktuálního kontextu rostoucích přetoků jalového výkonu z DS do PS a podává přehled tržních mechanismů obchodování s jalovým výkonem v Německu a Velké Británii včetně produktů, oceňování a poptávkových mechanismů. Část je věcně správná, dobře odcitovaná na primární zdroje (PPDS, kodex PS, zahraniční tendry) a cílená k dalšímu využití.
Těžiště práce tvoří kapitoly 5 až 9 a považuji je za nadprůměrné. Oceňuji zejména práci s reálnými daty EG.D při analýze disponibility Q v pásmu povinné podpory, sestavení modelu sítě 110 kV v PSCADu a z něj odvozenou citlivostní matici dU/dQ a faktory účinnosti přenosu jalového výkonu převzaté z britského trhu – včetně jejich korektní interpretace (tvrdost sítě, slabá závislost na zatížení, vliv elektrické vzdálenosti demonstrovaný na prodloužené síti, kde účinnost klesá až k 17,8 %). Navazující ocenění metodou cost-based a porovnání nákupu služby od zařízení SFC (STATCOM) s investicí do vlastní tlumivky je metodicky promyšlené a vede ke střízlivým, prakticky cenným závěrům – že výhodnost variant závisí na době aktivace a poloze zařízení a že optimem je kombinace obou. Student korektně přiznává zjednodušení (cenové stropy z německých tendrů místo skutečných nákladů u části studie, zjednodušený profil dostupnosti).
Po formální stránce je práce na velmi dobré úrovni (sazba v LaTeXu, přehledné tabulky a schémata); jako drobnost ruší ponechané označení „semestrální projekt" na titulní straně.
Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm A – 93 bodů. Points proposed by supervisor: 93

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Klusáček, Ph.D.

Práce se zabývá aktuální problematikou narůstajících přetoků jalového výkonu z distribučních do přenosové soustavy a technicko-ekonomickým pohledem na zapojování kompenzačních zařízení. Téma je multidisciplinární a student prokázal dobrou orientaci v jeho technické i ekonomické rovině. Práce se opírá o reálná data EG.D a reflektuje aktuální potřeby provozovatele distribuční soustavy, což výrazně zvyšuje její praktickou hodnotu. Výstup lze označit za hodnotný podklad jak pro strategické rozhodování PDS o způsobu zajištění jalového výkonu, tak pro cenotvorbu na straně poptávajícího i potenciálních poskytovatelů.
Velmi oceňuji profesionální přístup a to jak k rešerši zahraničních přístupů tak i zahrnutí prkatického testu disponibility jalového výkonu u provozovatele DS. Rešerše vychází z aktuálních zdrojů a tendrových dokumentací. Dále, analýza disponibility jalového výkonu v síti EG.D (kap. 5) vychází z reálné funkční zkoušky, model sítě v PSCAD je ověřen analytickým výpočtem a ekonomická část pracuje s metodikou cenové regulace ERÚ pro období 2026–2030.
K práci mám pouze několik připomínek, které sou spíše formálního charakteru a významně nesnižují význam práce. Rešerše by v některých místech získala na přehlednosti grafickým zpracováním. U popisu nákladů na přepínání schází odkaz na zdroj; u nákladů na ztráty pak chybí zmínka o transformátorech integrovaných v měničových blocích. Kapitole 5 by pomohla zřetelná formulace, že přetoky z distribuční dopřenosové soustavy mají kapacitní charakter — tato informace je klíčová pro pochopení logiky nastavení zkoušky. V tabulce 6.1 by mohlo být jednoznačně uvedeno, zda jsou náklady na údržbu roční nebo za dobu životnosti. Tabulky s faktory účinnosti (kap. 7) jsou méně přehledné a prodloužená síť použitá pro demonstraci není blíže popsána. V kap. 8 by bylo vhodné upřesnit, že SFC kompenzuje pouze jalového výkon (nejedná se tedy o plnohodnotný STATCOM) a doplnit metodiku stanovení disponibility jalového výkonu. Terminologie v práci je místy nepřesná nebo nejednotná.
Všechny body zadání byly splněny. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení: Výborně / A Topics for thesis defence:
  1. Kategorizace nákladů na dodávku jalového výkonu — lze platbu za ušlou příležitost v praxi při cenotvorbě považovat za podklad pro variabilní nebo fixní složku nabídkové ceny?
  2. Jak se liší časové členění trhu a kategorizace produktů v Německu a ve Velké Británii? Jsou tyto přístupy srovnatelné?
  3. Je modelovaná síť v PSCAD realistickým zjednodušeným modelem skutečné sítě EG.D, nebo se jedná o syntetickou síť s reálnými parametry? Je tento model reprezentativní pro vybrané distribuční území?
  4. Degradační model SFC vychází z dat pro fotovoltaické střídače pracující v režimu “Q at night”. Trakční SFC je provozováno 24/7 pro potřeby trakce. Jaký vliv by mělo realistické zohlednění této skutečnosti na výsledky ekonomického srovnání ve scénáři 2?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová