20. SVĚTOVÝ ENERGETICKÝ KONGRES 2007 Propojení soustav – elektrické sítě Energetický komitét ČR WEC EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační.

Prezentace na téma: "20. SVĚTOVÝ ENERGETICKÝ KONGRES 2007 Propojení soustav – elektrické sítě Energetický komitét ČR WEC EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační."— Transkript prezentace:

1 20. SVĚTOVÝ ENERGETICKÝ KONGRES 2007 Propojení soustav – elektrické sítě Energetický komitét ČR WEC EGÚ Brno, a. s. Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy

2 VÝBĚR TÉMAT V OBLASTI PROPOJENÍ ES A EL.SÍTÍ  PERSPEKTIVY INTELIGENTNÍCH SÍŤOVÝCH TECHNOLOGIÍ  TECHNICKÉ ASPEKTY SYNCHRONNÍHO PROPOJENÍ ELEKTRIZAČNÍCH SOUSTAVY IPS/UPS - UCTE  VIZE SAMOOBNOVUJÍCÍ SE ELEKTROENERGETICKÉ SÍTĚ  STIMULY PRO INVESTICE DO ELEKTRICKÝCH SÍTÍ V TRŽNÍM PROSTŘEDÍ  VÝZVY INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN

3 PERSPEKTIVY INTELIGENTNÍCH SÍŤOVÝCH TECHNOLOGIÍ

4  Program „SmartGrids“, Evropská technologická platforma (ETP) 7. operační program EU – řešení současných problémů přenosu  Sítě VVN by měly být dle tohoto konceptu: –Pružné (flexible) – plní nároky spotřebitelů a reaguje na budoucí změny a výzvy –Přístupné (accessible) – zaručí přístup k připojení pro všechny uživatele, včetně OZE a DE –Spolehlivé (realiable) – zaručí a budou zlepšovat bezpečnost a kvalitu zásobování –Ekonomické (economic) – zajistí „rovné hrací pole“ pro zákazníky

5 PERSPEKTIVY INTELIGENTNÍCH SÍŤOVÝCH TECHNOLOGIÍ  Návrhy mají účinně zvýšit přenosovou kapacitu a stabilitu sítí a bránit vzniku kaskádních poruch  Prostředkem má být např. aplikace stejnosměrných přenosů VVN (DC) a hybridních řešení AC – DC, dále  řízení toků výkonů pomocí vložených stejnosměrných spojek (Back-to-Back) k vyloučení úzkých míst a kruhových toků a umožnění přenosů na velké vzdálenosti  Inteligentní sítě mají reagovat na soudobé ekologické, sociální a politické požadavky, kladené na zásobování elektřinou  Řešení by mělo reagovat na současné „mega-trendy“ (asymetrický rozvoj populace, urbanizace, vznik mega-měst)

6 PERSPEKTIVY INTELIGENTNÍCH SÍŤOVÝCH TECHNOLOGIÍ  Současné sítě, zejména evropské, pracují na okrají svých omezení, signálem jsou velké výpadky (USA, Itálie 2003). Vyžadují restrukturalizaci a měly by získat „inteligentní (Smart) charakter“  První komerční aplikace SS přenosu byly spojeny s použitím delších podmořských kabelů, přenos AC nebyl možný nad 80 -120 km  SS články nulové délky (Back-to-Back) byly použity k propojení soustav pracujících s rozdílným kmitočtem a k připojení k velmi dlouhým přenosovým vedením  Nové aplikace budou důležité jako prvky integrace do rozsáhlých přenosových soustav AC  Technika DC omezuje zkratové proudy a slouží jako zábrana (firewall), omezující šíření kaskádních poruch. Tzv. technologie HVDC PLUS je technologií pro integraci ostrovních sítí (of-shore) farem větrných elektráren.  Poskytuje schopnost startu ze tmy a to pomocí pokročilých konvertorů napětí

7 PERSPEKTIVY INTELIGENTNÍCH SÍŤOVÝCH TECHNOLOGIÍ  Dozrály technologie flexibilních přenosových systémů AC (Flexible AC Transmission System Device - FACTS), –poskytují vysokou zatížitelnost/přenosovou schopnost, –jsou založeny na použití výkonové elektroniky, –zvyšují výkonnost tradičních soustav AC a –umožňují přenosy pomocí střídavého proudu na velké vzdálenosti  Systémy zahrnují řadu technologických řešení: –SVC (PLUS) – statickou (synchronní) kompenzaci jalového výkonu, –FSC – pevnou sériovou kompenzaci, –TCSC – sériovou kompenzaci řízenou tyristory, –TPSC - sériovou kompenzaci chráněnou tyristory, –GPFC – řízení toku výkonu v sítích (FACTS-B2B) –UPFC – unifikované řízení toku výkonu v sítích.

8 TECHNICKÉ ASPEKTY SYNCHRONNÍHO PROPOJENÍ ELEKTRIZAČNÍCH SOUSTAVY IPS/UPS - UCTE

9  Příprava synchronního propojení elektrizačních soustav SNS a Baltských států IPS/UPS se soustavami UCTE koresponduje s integračními procesy Evropy  V dubnu 2005 byla podepsaná dohoda o spolupráci na studii proveditelnosti mezi konsorciem UCTE (11 evropských TSO) a Skupinou společností IPS/UPS  Vedoucím konsorcia UCTE je společnost E.ON Netz, koordinátorem druhé strany je systémový operátor IPS/UPS  Složitost: rozdílný charakter sítí a výrobní základny, norem a standardů, pravidel a filozofie provozu

10 TECHNICKÉ ASPEKTY SYNCHRONNÍHO PROPOJENÍ ELEKTRIZAČNÍCH SOUSTAVY IPS/UPS - UCTE  Východní synchronní oblast zahrnuje státy SNS, má instalovaný výkon 335 GW a roční výrobu 1200 TWh (8 časových pásem, vedení 1050 kV)  Západní synchronní oblast zahrnuje ES 23 zemí Evropy při instalovaném výkonu 610 GW a výrobě 2500 TWh

11 TECHNICKÉ ASPEKTY SYNCHRONNÍHO PROPOJENÍ ELEKTRIZAČNÍCH SOUSTAVY IPS/UPS - UCTE

12  Provedené analýzy zahrnovaly čtyři oblasti technických problémů: –Analýza toků výkonů, –Výzkum dynamického chování propojených soustav –Studie mezioblastních oscilací –Studie regulace kmitočtu a výkonu, oddělení soustav a jejich restorace  Analýza toků výkonů určuje maximálně přípustné toky činného výkonu na rozhraní východ – západ v normálním provozním stavu a při údržbě  Cílem výzkumu dynamického chování bylo analyzovat dynamické chování propojení po vážných poruchách vč. verifikace automatických regulátorů  Studie mezioblastních oscilací analyzuje nebezpečí vzniku oscilací nízkého kmitočtu (0,2-2 Hz), které ovlivňují bezpečnost systému  Studie regulace kmitočtu a výkonu, oddělení soustav a jejich restorace byla zaměřena na přiblížení kompatibility, kvality a zásad regulace kmitočtu v soustavách UPS/IPS požadavkům UCTE

13 VIZE SAMOREGULAČNÍ ELEKTROENERGETICKÉ SÍTĚ

14 VIZE SAMOREGUlAČNÍ ELEKTROENERGETICKÉ SÍTĚ  Uvádějí se výsledky projektu ABB / EPRI InteliGrid, nové generace technologií monitorování a řízení ES  Pravděpodobnost velkých poruch zásobování narůstá. Jsou vyvolávány hlavně těmito okolnostmi: –potřebou přenosů elektřiny na značné vzdálenosti, –nedostatečnými investicemi do přenosové soustavy, –spojitým zvyšováním jejich zatížení, –výrazným kolísáním tvaru diagramu zatížení, které činí klasické plánovací analýzy neefektivními, –menším rozhodovacím prostorem a vyššími nároky na rychlost rozhodování –unifikací řídících entit

15 VIZE SAMOREGULAČNÍ ELEKTROENERGETICKÉ SÍTĚ  Takto vznikající prostředí vyžaduje intenzivnější on-line analýzu  Cílem je získat lepší koordinované řízení v celé šíři provozu sítí. Jde o monitorování a řízení široké oblasti (rekognoskaci vzniku problémů) např. pomocí –jednotek měření fázoru (Phasor Measurement Unit) –prostředků Flexibilních přenosových systémů střídavého proudu (Flexible AC Transmission System Device - FACTS), –jednotek distribuované výroby a akumulace.  „Samoregulační elektrická síť bude schopná automaticky reagovat na hrozbu poruch a další nestabilizující vlivy a omezit jejich šíření –využije výkonnou infrastrukturu IT

16 STIMULY PRO INVESTICE DO ELEKTRICKÝCH SÍTÍ V TRŽNÍM PROSTŘEDÍ

17  Cílem je definovat různá schémata stimulování investic v elektroenergetice v tržním prostředí - práce byla zahájena  Je tématem CIGRE, tématické skupiny C5-7.1, Studijní komise C5 – Trhy s elektřinou a regulace  Referát prozatím uvádí diskusi literatury (10 pramenů), analyzuje publikace, týkající se –výrobních kapacit, –infrastruktury spotřeby, –infrastruktury přenosových sítí –podpory OZ  Uvádí formulaci dotazníku připraveného studijní komisí

18 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES

19  EU vytýčila cíl do roku 2010 podíl 12 % OZ na výrobě elektřiny. Větrná energie je nejvíce se rozvíjející oblastí zdrojové základny v Evropě  UCTE předpokládá do roku 2010 kapacitu větrných elektráren ve své svých sítích cca 55000 MW  Jejich instalovaný výkon ve světě k r. 2005 činí 59000 MW  Vattenfall Europe Transmission se podílí 18 % na spotřebě Německa a provozuje na 8000 MW větrných elektráren  Do r. 2015 by jejich výkon měl dosáhnout 17000 MW, v SRN celkem 36000 MW  Je to zdroj, který se vyznačuje značnými fluktuacemi, jeho výroba se obtížně předpovídá a nevykazuje žádnou korelaci s průběhy zatížení  Kromě vysokých nároků na rozvoj sítí tak vytváří značné nároky na řešení stability a vyrovnané bilance ES, jeho integrace do ES je složitá a náročná

20 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Rozvoj větrných elektráren v SRN (modrá - v distribučních sítích, světle modrá – pobřežní a žlutá – příbřežní v přenosových sítích) je dynamický  Od r. 2006 narůstá koncentrace velkých pobřežních a ostrovních farem PS - Offshore PS - Onshore Distribuční sítě

21  Plánovaný rozvoj příbřežních (off-shoreových )větrných farem v Severním moři

22 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Zákon o OZ SRN (EEG) platí od roku 2000 a odpovídá Direktivě 2001/77/EC. Podle tohoto zákona má TSO za povinnost:  připojit větrné elektrárny,  upřednostnit přenos větrné energie,  nakoupit elektřinu z OZ za cenu, stanovenou EEG,  zajistit navazující vybilancování výkonu,  prodat tuto elektřinu jako měsíční základní produkt všem dodavatelům elektřiny  V r. 2012 výroba z větrné energie v SRN bude činit 52000 GWh, bude stát 4,3 mld EUR, v průměru 83 EUR/MWh (cca 2240 Kč/MWh)

23 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Některé problémy rozvoje větrné energetiky: –Provozovatelům větrných elektráren je garantována po 20 let výkupní cena. Mají výhodu žádného investičního rizika a žádného rizika na trhu –Provozovatelé nemusí podrobit výrobu trhu, stimulem je maximální výroba. TSO musí vyrovnávat výkonovou bilanci nákupem bilanční energie –Rozvoj VTE si vyžaduje vysoké náklady na rozvoj sítí. Např. v SRN bude nutné do přenosových sítí do roku 2015 investovat více než 1,1 mld. EUR –Připojení 9800 MW pobřežních větrných farem Severního a Baltského moře do roku 2015 si vyžádá 5 mld. EUR –Růst kapacity větrných elektráren snižuje výrobu elektráren klasických, které však jsou nadále zapotřebí jako jejich záloha

24 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Předpověď větrné energie není možná s předstihem >24 hod a musí počítat se značnými okamžitými odchylkami – viz. 15. -17. prosinec 2005 (hnědá – předpověď, modrá – skutečnost). Odchylka k odregulování až +- 3000 MW

25 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Čtvrthodinové kolísání výkonu je značné, rozpětí mezi minimem a maximem je až 5000 MW, spolehlivě se dá počítat s 320-400 MW, minimum činí 2 MW!

26 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Toky výkonu z distribučních sítí do přenosové sítě vlivem vysoké výroby VTE (výroba z regionálních VTE musí být transportována do vzdálenějších oblastí)

27 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Rostoucí podíl OZE vyžaduje v Evropě společné aktivity s cílem udržovat spolehlivost elektrizačních provozu soustav. Tyto aktivity by měly zahrnovat: –harmonizaci schémat podpory OZE, –vytvoření společných autorizačních schémat zdrojů OZE, –transparentnost všech složek nákladů OZE, jejich zahrnutí do ceny energie, –regulaci rozvoje OZE s ohledem na bezpečnost zásobování, –harmonizaci nároků na sítě, vyvolaných OZE,

28 INTEGRACE MASÍVNÍHO ROZVOJE VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN DO ES  Rostoucí podíl OZE vyžaduje v Evropě společné aktivity s cílem udržovat spolehlivost provozu elektrizačních soustav. Tyto aktivity by měly zahrnovat (pokračování): –vytvoření dostatečné výkonové rezervy konvenčních elektráren k náhradě větrné energie v době poklesu jejich výroby –rozvoj a podporu technologií akumulace a regulace na straně zatížení (DSM), –regulaci jejich výroby podle potřeby ES a poskytování dat o výrobě on-line pro spolehlivější dispečerské řízení, –stimuly pro výrobu větrných elektráren pouze v době, kdy se jejich energie může zužitkovat k napájení spotřebitelů

29 Děkuji Vám za pozornost