Hospodárný průřez elektrického vedení Obecný postup dimenzování základního parametru dopravního systému: 1) Ekonomický propočet a návrh optimální hodnoty z ekonomického hlediska 2) Kontrola navrženého parametru z technického hlediska Poznámka: Postup je opačný než když se generují varianty podnikatelských záměrů. Ty se generují tak, aby splňovaly technická hlediska, tzn. byly realizovatelné fyzikálně. Pak se z těchto možných technických variant vybírají ekonomicky optimální např. dle kritéria NPV či IRR.
Předpoklady pro výpočet hospodárného průřezu Neřešíme problém ano či ne, tedy neuvažujeme nulovou variantu. Vedení je prostě třeba postavit, jde jen o to s jakým průřezem. Varianty se neliší energetickým efektem. Každý z uvažovaných průřezů lze pro předpokládaný průběh zatížení použít. Tyto předpoklady umožňují použít nákladového (resp. přesněji výdajového) typu kritéria. Varianty posuzujeme ze systémového hlediska, tzn. z hlediska projektu nikoliv investora, tzn. nerespektujeme původ prostředků na investice, formu podnikání a vztah ke státnímu rozpočtu (daně). Ekonomické hodnocení oceňuje celý investovaný kapitál pomocí opportunity cost. Životnost všech variant je stejná.
Kritérium výrobních nákladů
Elektrické stanice – ucelená zařízení uzlu elektrizační soustavy transformovny slouží ke změně elektrického napětí při stejném kmitočtu a jeho rozvádění nebo galvanickému oddělení jedné části sítě od druhé rozvodny slouží k rozvádění elektrické energie téhož napětí bez transformace a přeměny měnírny slouží k přeměně druhu proudu (AC/DC) nebo ve speciálních případech jeho kmitočtu kompenzátorovny slouží k vyrovnání jalových složek střídavého proudu jako zdroje jalové složky elektrické energie buď kapacitního nebo induktivního charakteru Denní diagram zatížení ES základní zatížení střední zatížení špičkové zatížení různé zdroje ES
Zdroje ES: základní – jaderné elektrárny, průtočné vodní elektrárny, moderní kondenzační elektrárny, teplárny s protitlakými turbínami, nákup z UCTE pološpičkové – kondenzační elektrárny, akumulační vodní elektrárny (Vltavská kaskáda) špičkové – přečerpávací elektrárny, PPC (Vřesová, Trmice) akumulátory - přečerpávací vodní elektrárny (PVE) nezávislé - malé výkony, závodní a OZE, nepodléhají dispečerskému řízení OZE - základní, pološpičkové i špičkové zdroje (vodní a větrná energetika, biomasa, fotovoltaika, geotermální energie)
Výkonové zálohy v elektrizační soustavě Výkonová záloha ES Systémová výkonová záloha Národohospodářská záloha Záloha provozní Záloha na BO a GO Záloha poruchová Záloha na zatížení Dispečerská záloha
Ztráty ve vedeních třífázová vedení : k = 3 … odběr na konci k = 1 … rovnoměrné zatížení Je třeba si uvědomit, že činné ztráty způsobuje zdánlivý (celkový) proud protékající činným odporem vedení (rezistancí), nikoliv pouze jeho činná složka (I cosφ)! Na dlouhých VN a VVN se někdy uvažují i jalové ztráty vznikající na induktivní reaktanci vedení ωL = XL, Qztr= XL I2 , které jsou kompenzovány kapacitní admitancí vedení, jenž naopak jalový výkon dodává (-Qztr = XC I2 = I2 / BC )
Doba využití maximálního zatížení je doba, za kterou by se při maximálním výkonu spotřebovalo, resp. vyrobilo stejné množství elektrické energie jako při proměnlivém zatížení během sledovaného období. Doba plných ztrát je doba, za kterou by se při maximálním přenášeném výkonu ztratilo ve vedeních stejné množství elektrické energie jako při proměnlivém zatížení během sledovaného období. Přibližný výpočet Tz z Tm dle normy: T … délka sledovaného období
Křivka MC odpovídá směrnici tečny křivky TC v příslušném bodě AC jsou odvozeny z tangenty úhlu spojnice vedené z počátku souřadnic do příslušného bodu křivky TC Křivka MC odpovídá směrnici tečny křivky TC v příslušném bodě Křivka MC se protíná s AC v minimu AC Je-li MR = MC, je zisk maximální Inflexní bod VC FC E (MWh) AC MR = AR = P MC E (MWh) Eopt
Definice marginálních nákladů (marginální = mezní, přírůstkový) Marginální náklady jsou definovány jako přírůstek nákladů vyvolaných mezním přírůstkem poptávky (produkce). tečnová definice sečnová definice Z krátkodobého hlediska: FC = konst Z dlouhodobého hlediska: FC ≠ konst Krátkodobé marginální náklady (SRMC … Short Run Marginal Cost) – definovány jako přírůstkové výrobní a dopravní náklady vyvolané přírůstkem dodávky při nezměněné kapacitě výrobního a dopravního zařízení. Obsah SRMC se často rozšiřuje o ztrátu způsobenou nedodávkou elektřiny
Dlouhodobé marginální náklady ( LRMC … Long Run Marginal Cost) - jsou přírůstkové výrobní a dopravní náklady vyvolané přírůstkem dodávky. Zahrnují i investici výrobce do potřebného zařízení výrobní a přepravní kapacity Pokud je elektrizační soustava optimálně rozvíjena, pak platí: DNpr … přírůstek poměn. provozních nákladů (náklady na ztráty) DNnd … přírůstek nákladů z nedodávky DNpst … přírůstek stálých provozních nákladů (oprava, údržba) DNiaTž … přírůstek anuitní hodnoty investičních nákladů Náklady z nedodávky na straně dodavatele: přímé – ztráty z tržeb, z obchodní marže,… nepřímé – nutné např. zapojit záložní zdroj nebo nutné přepojit na jiné vedení systémové – náklady na opravu zařízení, které neplánovaně vzniknou
Metody výpočtu marginálních nákladů Náklady z nedodávky na straně odběratele: přímé – ztráty z nerealizované výroby, ušlý zisk nepřímé – režimové ztráty systémové – náklady na opravu zařízení Metody výpočtu marginálních nákladů 1) Systémová metoda stálá složka výrobních nákladů ES nv národohospodářské náklady z nedodávky národohospodářské náklady na zajištění dodávky zvopt … optimální zabezpečenost dodávky 0,9 0,99 0,999 0,9999 zv zvopt
systémová metoda výpočtu MC spočívá v experimentech na matematicko - ekonomickém modelu ES model zahrnuje proměnné a stálé provozní náklady a anuitní hodnotu investičních nákladů všech zdrojů v ES metoda je velmi náročná na HW i SW 2) Metoda reprezentantů Předpokládá se vyrovnaná bilance spotřeby a výroby v ES. Další výroba bez zvýšení instalovaného výkonu není možná. Proto: Metoda počítá pouze s vybranými typy zdrojů – závěrné elektrárny (výstavba a provoz není v blízké budoucnosti omezen) Vylučující podmínky závěrných elektráren: nedostatek paliva nedostatek lokalit pro výstavbu ekologické problémy závislost výroby elektřiny na jiné hlavní výrobě (teplárny), na klimatických podmínkách
Obecný vztah: niE … měrné investiční náklady nových závěrných elektráren (kč/kW) niS … měrné investiční náklady nových sítí (kč/kW) km … koeficient účasti maxima odběratele na maximu soustavy (-) kvs … koeficient vlastní spotřeby (-) kzp, kzw … koeficient ztrát výkonu, resp. práce v sítích soustavy (-) kr … koeficient zálohy výkonu v závěrných elektrárnách (-) ppsE … roční poměrné stálé provozní náklady elektráren ppsS … roční poměrné stálé provozní náklady sítí Tm … roční doba využití Pm odběratele nwE … měrné proměnné náklady výroby elektřiny (Kč/kWh) aTžE, aTžS … poměrná anuita za ekonomickou dobu životnosti závěrných elektráren a sítí
Koeficient účasti maxima odběratele na maximu soustavy - km a) PPE jako závěrná elektrárna b) JE + PVE jako závěrné elektrárny pA … podíl JE na krytí zatížení odběratele pV … podíl PVE na krytí zatížení odběratele Koeficient účasti maxima odběratele na maximu soustavy - km výkon odběratele v okamžiku maxima soustavy maximum odběratele v roce km = 0 … odběratel v maximu soustavy má nulový výkon; jeho odběr nevyvolává žádnou stálou složku nákladů a „měl by platit jen za práci“
Proč marginální náklady? Cílem výpočtu LRMC je vyjádřit výrobní náklady na změnu spotřeby, resp. výroby elektrické energie z makroekonomického hlediska. Dále cílem je přímé použití pro účely výpočtů ekonomické efektivnosti v energetice, pro konstrukci a aktualizaci tarifního systému, dohadovaných výkupních cen elektřiny z nezávislých zdrojů a dovozu.