Mit termelne a magyar rendszer ugyanebben az időjárásban más kapacitásokkal?
A GHS villamosenergia-rendszermodell óráról órára kapcsolja össze a magyar villamosenergia-igényt, a meteorológiát, a Nap helyzetét, a napelem- és szélerőművi kapacitásokat, valamint az energiatárolók töltöttségi állapotát. A cél nem egyetlen „jövőszám” előállítása, hanem ellenőrizhető szcenáriók összehasonlítása.
1. Milyen kérdésre válaszol a modell?
A modell alapegysége az egy óra. Minden órában ismert vagy modellezett a villamosenergia-igény, a PV- és széltermelés, valamint a tároló állapota. A modell ezután megmutatja, mennyi megújuló energia használható fel közvetlenül, mennyi tölthető tárolóba, mennyi marad többlet, és mennyi további villamos energia szükséges más forrásból.
A legáltalánosabb formában:
2. Milyen adatokból dolgozunk?
| Adat | Jelenlegi forrás / mező | Szerep | Adatjelleg |
|---|---|---|---|
| Villamosenergia-igény | total_demand_extended_mw | A bővített rendszerigény órás sorozata. | forrás + GHS rendszerhatár |
| Tényleges PV | pv_total_mw | Az ipari, SCTE- és HMKE-PV-val kibővített órás PV-sor. | MAVIR-alapú |
| Tényleges szél | wind_mw | A magyar szélerőművi termelés órás referencia-sora. | MAVIR-alapú |
| Meteorológia | Open-Meteo / ECMWF IFS HRES | Hőmérséklet, felhőzet, GHI/DNI/DHI, 100 és 200 m-es szél stb. | modell-forrásadat |
| Napgeometria | Idő + földrajzi koordináta | Napmagasság és azimut az energiaóra közepén. | determinista |
| PV/szél fizikai paraméterek | vre_physics_settings_hu | Dőlés, tájolás, NOCT, derate, agymagasság, turbinagörbe stb. | modellfeltevés |
| Szcenáriókapacitások | vre_scenarios_hu | PV MW, szél MW, tároló MW/MWh, nukleáris és egyéb feltételek. | szcenárió |
Nyolc meteorológiai régió
Az országot jelenleg nyolc reprezentatív pontra bontjuk: Győr, Szombathely, Pécs, Budapest, Kecskemét, Szeged, Miskolc és Debrecen. A fizikai V0.1 modul először régiónként számít kapacitástényezőt. Az országos PV- és szélerőművi eredmény csak a következő lépésben készül el, amikor a régiós beépített kapacitások vagy kalibrált kapacitássúlyok is rögzítve lesznek.
3. Időillesztés: melyik időponthoz tartozik a napsugárzás?
Ez apróságnak tűnik, de egy PV-modellben egyórás eltolás komoly hibát okozhat. Az Open-Meteo ECMWF felületén használt GHI, DNI és DHI sugárzási mezők az adott időbélyeget megelőző óra átlagát jelentik. Emiatt a modell a meteorológiai időbélyeget egy órával visszatolja az energiaórához.
Példa: a 07:00 időbélyegű 70 W/m² sugárzási érték a 06:00–07:00 közötti órát írja le. A hozzá tartozó PV-termelést ezért a 06:00-kor kezdődő energiaórával kell összevetni.
4. Napelem: meteorológia + csillagászat → PV-kapacitástényező
A napelemes modellnek két külön problémát kell megoldania: hol van a Nap, és mennyi sugárzás jut a panel síkjára. Az időjárási modell a légkör hatását írja le; a napgeometria azt, hogy ugyanaz a besugárzás milyen szögben éri a panelt.
4.1. Napmagasság és azimut
A V0.1 egy NOAA-jellegű csillagászati közelítéssel számítja a Nap magasságát és azimutját az adott régió földrajzi szélességéből, hosszúságából, dátumából és UTC-időpontjából. A modell nem becsüli meteorológiai adatokból a Nap helyét: a napgeometria determinisztikusan számítható.
4.2. Beesési szög
Jelölje α a Nap horizont feletti magasságát, β a panel dőlésszögét, γs a Nap azimutját és γp a panel azimutját. A napsugár és a panel normálisa közötti beesési szög koszinusza:
Ha a Nap a panel hátoldalán lenne, a direkt komponenshez max(cos θi, 0) értéket használunk.
4.3. A panel síkjára eső sugárzás
A V0.1 az egyszerű, átlátható izotróp égbolt modellt használja. A panel síkjára eső teljes sugárzás (POA, plane of array):
A jelenlegi referencia-beállítás β = 30°, déli tájolás és ρ = 0,20. Ezek nem a teljes magyar PV-flotta pontos geometriai leírásai; induló referenciaértékek, amelyeket a tényleges országos termeléshez kalibrálunk.
4.4. Cellahőmérséklet
A modul hatásfoka magas cellahőmérsékleten csökken. A V0.1 egyszerű NOCT-közelítést használ:
Jelenlegi referencia: NOCT = 45 °C.
4.5. PV-kapacitástényező
Ha egy adott régióban az adott órára CF = 0,42, akkor 100 MW ott telepített névleges PV-kapacitás referencia-termelése:
Nem a 100 MW „42%-a működik”, hanem az egész állomány együttes órás teljesítménye a névleges kapacitás 42%-ának felel meg.
5. Szél: 100/200 m meteorológia → agymagasság → turbinagörbe
A szélerőművi termelés a szélsebességre erősen nemlineárisan reagál. Ezért a jövőbeli kapacitást nem helyes egyszerűen a mai termelési MW-sorral arányosan felszorozni, különösen akkor, ha a jövőbeli turbinák magasabbak.
5.1. Szélnyírás 100 és 200 méter között
Az ECMWF-bemenetből óránként rendelkezésre áll 100 és 200 méteres szélsebesség. A V0.1 ezekből hatványtörvényes szélnyírási kitevőt számít:
Numerikus biztonságként az értéket jelenleg 0 és 0,5 közé korlátozzuk. Ha a két szintből nem számítható stabilan, 0,14 fallback értéket használunk.
5.2. Szélsebesség a turbina agymagasságában
A jelenlegi flotta referencia-agymagassága a V0.1-ben 100 m; a jövőbeli referencia 150 m. Ez utóbbi szcenárióparaméter, nem állítás arról, hogy minden jövőbeli magyar turbina pontosan 150 méteres lesz.
5.3. Generikus teljesítménygörbe
A V0.1 még nem egy konkrét gyártó konkrét turbináját modellezi. Egy normalizált referencia-görbét használ:
6. A kapacitástényezőből hogyan lesz országos MW?
Ha egy régió időjárásából már megvan az órás kapacitástényező, a teljesítmény a régióban telepített kapacitással számolható:
Ezért a „12 GW PV” önmagában még nem teljes szcenárió. Az is számít, hol van ez a 12 GW. Ha Nyugat-Magyarországon felhős, a Dél-Alföldön pedig derült idő van, ugyanaz az országos kapacitás más órás termelést ad attól függően, hogyan oszlik meg térben.
A jelenlegi fejlesztési állapotban a nyolc régió CF-je készül el először. A régiós PV- és szélkapacitás-súlyokat csak ellenőrzött kapacitásadat vagy tényleges termelésre végzett kalibráció után rögzítjük. Addig nem állítjuk, hogy egy önkényesen választott egyenletes súlyozás a magyar rendszer fizikai leírása.
7. Energiatároló: két külön korlát, MW és MWh
Az energiatároló modellezésénél két teljesen különböző mennyiséget kell megadni:
Teljesítmény: MW
Azt korlátozza, hogy egy adott pillanatban milyen gyorsan tudjuk tölteni vagy kisütni a tárolót.
Energiatartalom: MWh
Azt korlátozza, összesen mennyi energia fér a tárolóba. 220 MW / 440 MWh például névlegesen kétórás tároló.
7.1. VRE-többlet és VRE-hiány
7.2. Töltési korlát
7.3. Kisütési korlát
7.4. Töltöttségi állapot (SOC)
A jelenlegi referencia-hatásfokok ηc = 0,95 és ηd = 0,95, vagyis az egyszerű töltés–kisütés ciklus referencia round-trip hatásfoka körülbelül 90,25%.
7.5. Mi történik az induló SOC-kal?
Nem kezdhetünk minden vizsgált napot tele akkumulátorral, mert ezzel energiát teremtenénk a modellben. A SOC V0.1 ezért az egész szimuláció elején 50%-os induló töltöttséget feltételez, majd 14 napos bemelegítő időszakot használ. A bemelegítő napokat nem értékeljük végső eredményként.
Ráadásul az induló 50% töltöttséget külön könyveljük a később bizonyíthatóan PV+szél többletből betöltött energiától. Így két külön kérdésre tudunk válaszolni:
| Mutató | Mit állít? |
|---|---|
full_cover_storage_supported | A közvetlen PV+szél és a tároló összes kisütése együtt fedezte-e az adott órát? |
full_cover_renewable_origin | A közvetlen PV+szél és a bizonyíthatóan korábbi PV+szél többletből származó tárolói energia fedezte-e az órát? |
Hosszabb, például havi vagy éves összehasonlításnál külön ellenőrzés szükséges arra is, hogy a vizsgált időszak ne „fogyassza el” büntetlenül a kezdő készletet. Ennek egyik minőségbiztosítási feltétele a kezdő és záró SOC összevetése; fejlettebb optimalizált futásoknál alkalmazható közel ciklikus feltétel is: SOCend ≈ SOCstart.
7.6. A jelenlegi magyar MWh-kapacitás kezelése
A jelenlegi országos tárolói MW teljesítményre használható hivatalos nagyságrendi referencia körülbelül 220 MW (2026. januári kormányzati közlés). Az összesített, egységes országos MWh energiatartalom ugyanebből nem állapítható meg. Ezért nem találunk ki egyetlen „tény-MWh” számot. A SOC V0.1 jelenlegi érzékenységi esetei: 220 MW / 220 MWh, 220 MW / 440 MWh és 220 MW / 880 MWh, vagyis névlegesen 1, 2 és 4 órás tárolási időtartamok. Ezek közül a MW-rész referencia, a MWh-rész szcenáriófeltevés.
8. Órás energiamérleg: mit jelent a „hiány”?
A PV+szél+tároló modell maradékigénye:
Ez a mennyiség azt mutatja, hogy mennyi további teljesítményt kell biztosítani más forrásból. A „más forrás” lehet nukleáris, gáz, biomassza, vízenergia, import, keresletoldali rugalmasság vagy más szabályozható erőforrás.
A többlet tárolás után:
Ezt sem nevezzük automatikusan „elvesztegetett energiának”: a rendszer valós működésében lehet export, korlátozás, további tárolás, átalakítás vagy más rugalmas fogyasztás.
Energiaarány és időbeli megfelelőség nem ugyanaz
Egy hónapban a PV+szél termelése elérheti a fogyasztás nagy részét energiában úgy is, hogy az órák jelentős részében nem esik egybe a fogyasztással. Ezért legalább két külön mutatót közlünk:
9. Tényleges rendszer, 2030 és 2034: hogyan lesz belőlük összehasonlítható szcenárió?
Minden szcenáriónak explicit paraméterkészlete van. Egy „2030” címke önmagában nem elegendő. Legalább az alábbiakat rögzíteni kell:
| Paraméter | Mértékegység / típus | Miért kell? |
|---|---|---|
| PV-kapacitás régiónként | MW | A meteorológiai PV-CF országos MW-termeléssé alakításához. |
| Szélkapacitás régiónként | MW | A szél-CF térbeli súlyozásához. |
| Tárolói teljesítmény | MW | A maximális órás töltési/kisütési ráta. |
| Tárolói energiatartalom | MWh | A maximális SOC. |
| Tárolói hatásfok | ηc, ηd | A veszteségekhez. |
| Nukleáris termelés | MW / engedélyezett logika | Bekapcsolt, kikapcsolt vagy külön rendelkezésre állási profil. |
| Egyéb szabályozható forrás | MW / dispatch-logika | Gáz, biomassza, víz stb. kezeléséhez. |
| Import | engedélyezett / MW-korlát | A pozitív rendszer-maradék elláthatóságához. |
| Igény | órás MW-sor | Történeti visszajátszás vagy jövőbeli fogyasztási szcenárió. |
Két külön jövővizsgálatot érdemes szétválasztani
Történeti időjárás új kapacitásokkal
Ugyanazt a konkrét időjárási és terhelési időszakot játsszuk vissza például 2030-as PV/szél/tároló kapacitásokkal. Ez jó stresszteszt, mert a szcenáriók pontosan ugyanazzal a meteorológiai helyzettel hasonlíthatók össze.
Valódi jövőbeli előrejelzés
A meteorológiai előrejelzés mellé külön fogyasztási előrejelzés is kell. Ez már prognózis, ezért minden forecast run-t verziózva elmentünk és később a megvalósult értékekkel visszamérünk.
10. Kalibráció és validáció: honnan tudjuk, hogy a fizikai modell jó?
A fizikai modell célja nem az, hogy a referencia-panel vagy referencia-turbina elméleti termelését önmagában „igaznak” tekintsük. A következő lépés a modell országos kalibrációja a tényleges MAVIR PV- és széltermeléssel.
Az első, egyszerű kontroll:
Ehhez időben helyes, dátumhoz kötött beépített kapacitás szükséges. A modellezett országos teljesítmény ezután összevethető a tényleges órás termeléssel.
Tervezett hibamutatók
| Mutató | Képlet / jelentés | Mire jó? |
|---|---|---|
| Bias | átlag(Pmodel − Pactual) | Szisztematikus túl- vagy alulbecslés. |
| MAE | átlag(|Pmodel − Pactual|) | Könnyen értelmezhető átlagos órás abszolút hiba. |
| RMSE | √átlag((Pmodel − Pactual)²) | Erősebben bünteti a nagy órás hibákat. |
| Energiahiba | (Emodel − Eactual) / Eactual | Napi/havi összenergia torzítása. |
| Csúcshiba | max(Pmodel) vs. max(Pactual) | A maximális rendszerhatás visszamérése. |
A kalibráció során módosítható például az országos PV-geometria effektív reprezentációja, a rendszer-derate, a regionális súlyozás vagy a szélflotta effektív teljesítménygörbéje. A kalibrált paramétereket ugyanúgy dokumentálni kell, mint a mostani V0.1 referenciaértékeket.
11. VRE_PHYSICS V0.1 referencia-paraméterei
Az alábbi értékek a jelenlegi fejlesztési verzió explicit paraméterei. Nem rejtett konstansok: a modell az vre_physics_settings_hu táblából olvassa őket.
| Paraméter | V0.1 érték | Jelleg |
|---|---|---|
| Sugárzási időértelmezés | preceding-hour mean | forrásdefiníció |
| Energiaóra-eltolás | −1 h | determinista időillesztés |
| Napgeometriai középidő | −30 min | modellkonvenció |
| PV dőlésszög | 30° | kalibrálandó referencia |
| PV azimut | 180° északtól = dél | kalibrálandó referencia |
| Albedo | 0,20 | modellfeltevés |
| NOCT | 45 °C | modellfeltevés |
| PV hőmérsékleti együttható | −0,0035 1/°C | modellfeltevés |
| PV rendszer-derate | 0,86 | kalibrálandó referencia |
| Current wind hub | 100 m | referencia |
| Future wind hub | 150 m | szcenárió-referencia |
| Cut-in / rated / cut-out | 3 / 12 / 25 m/s | generikus turbinagörbe |
| Shear α korlát | 0…0,5 | numerikus safeguard |
| Shear α fallback | 0,14 | csak hiányos/instabil profilra |
| Power curve kitevő | n = 3 | generikus referencia |
12. Modellállapot
Tényleges igény, PV, szél, nukleáris és további technológiák.
Energiaarány, direkt felhasználás, többlet, teljesen lefedett órák.
MW/MWh korlát, veszteség, 14 nap warm-up, energiaeredet követése.
ECMWF/Open-Meteo forecast és reference snapshot gyűjtés.
Napgeometria + GHI/DNI/DHI + hőmérséklet.
100/200 m szélprofil + agymagasság + referencia-görbe.
Időben helyes PV/szél kapacitásadatok és kalibráció után.
PV, szél, tároló, nukleáris, egyéb termelés és import együttes órás szcenáriója.
13. Mit nem szabad kiolvasni a modellből?
Ez a jelenlegi formájában órás energiamérleg- és kapacitásszcenárió-modell, nem teljes villamosenergia-hálózati biztonsági szimulátor. Nem számol csomóponti hálózati áramlást, vezetékterhelést, N−1 biztonságot, feszültséget, meddő teljesítményt, frekvenciát, forgó tartalékot vagy rendszerinercia-követelményt. Ezek külön rendszerüzemeltetési kérdések.
| Állítás | Miért lenne hibás? |
|---|---|
| „A havi megújuló energiaarány 80%, tehát az órák 80%-ában nincs szükség más forrásra.” | Az energiaarány és az időbeli rendelkezésre állás külön mutató. |
| „Pozitív remaining deficit = áramszünet.” | A maradékigény más hazai termelésből vagy importból fedezhető. |
| „A tároló által kisütött minden energia megújuló.” | Csak a bizonyíthatóan VRE-többletből betöltött SOC nevezhető annak ebben a könyvelésben. |
| „A 150 m-es wind CF azt jelenti, hogy 2030-ban minden turbina 150 m-es lesz.” | Ez jelenleg jövőbeli referencia-paraméter. |
| „A 30°-os déli PV-panel a magyar napelempark pontos geometriája.” | Ez V0.1 referencia; a valós flotta különböző dőlésű, tájolású és technológiájú rendszerekből áll. |
| „Az ECMWF reference adat mérőállomási tényadat.” | Numerikus időjárási modellből származó referencia-pillanatfelvétel. |
| „A 2030 címkéjű szcenárió automatikusan 2030-as fogyasztást is tartalmaz.” | Csak akkor, ha külön 2030-as órás igénysor is bemenetként szerepel. |
14. Jelölések
| Jel | Jelentés | Egység |
|---|---|---|
| Dt | villamosenergia-igény az adott órában | MW |
| C | beépített névleges termelőkapacitás | MW |
| CF | kapacitástényező / névleges kapacitáshoz viszonyított referencia-teljesítmény | 0…1 |
| POA | panel síkjára eső sugárzási teljesítménysűrűség | W/m² |
| SOC | tárolóban lévő energiamennyiség | MWh |
| Pcharge,max | maximális töltési teljesítmény | MW |
| Emax | tároló maximális energiatartalma | MWh |
| ηc, ηd | töltési és kisütési hatásfok | 0…1 |
| Δt | számítási időlépés; jelenleg 1 óra | h |
15. Források és külső módszertani hivatkozások
- MAVIR ZRt. – magyar villamosenergia-rendszer publikus adatai
- Open-Meteo – ECMWF Forecast API és a meteorológiai változók időértelmezése
- NREL – Solar Position Algorithm (SPA), napgeometriai referencia
- NREL – PVWatts Version 5 Manual, egyszerűsített PV-teljesítménymodellezési referencia
- ENTSO-E Transparency Platform
- Magyarország Kormánya – 2026. januári tárolói kapacitásreferencia és programcél