Konwersatorium...dziernik listopad grudzie Zapotrzebowanie w KSE [MW] ń Miesi ące 10 000 12 000 14...

Elektroenergetyka polska – wybrane zagadnienia

Maksymilian Przygrodzki

Katowice, 18.03.2015 r

Polskie Towarzystwo Fizyczne

Oddział Katowicki

Konwersatorium

• System elektroenergetyczny

• Zapotrzebowanie na moc i energię elektryczną

• Potencjał wytwórczy

• Odnawialne Źródła Energii

• Uwarunkowania pracy

• Zbilansowanie KSE

• Prognozy rozwojowe

• Wybrane kraje europejskie

Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów

2

Zakres tematyczny


3

System elektroenergetyczny (1)

System elektroenergetyczny (SEE) to zbiór wzajemnie powiązanych elementów realizujących funkcje:

• wytwarzania,

• przesyłania,

• rozdziału,

• użytkowania energii elektrycznej,

a także elementów niezbędnych do sterowania jego pracą, połączonych ze sobą w celu realizacji ciągłej dostawy energii elektrycznej odbiorcom.

Ze względu na niewielkie możliwości magazynowania energii elektrycznej, cała bieżąca produkcja energii jest natychmiast konsumowana. Ma to fundamentalne znaczenie dla procesu sterowania

pracą SEE.


4


Droga energii elektrycznej od

miejsc wytworzenia (elektrowni) do

miejsc konsumpcji (odbiorców)


5


65 %

400 i 220 kV5 %

25 %

30 %

40 %

2 %

3 %

30 %

110 kV

SN

0,4 kV

WYTWÓRCY RGETYCZNAELEKTROENE

SIEĆ

ODBIORCY

Źródło: ARE SA


6


Źródło: PSE SA

7

Zapotrzebowanie na moc i energię elektryczną (1)


8


19 000

20 000

21 000

22 000

23 000

24 000

25 000

po

nie

dzia

łek

wto

rek

śro

da

czw

art

ek

pią

tek

sob

ota

nie

dzie

laZa

po

trzeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Tydzień

19 000

20 000

21 000

22 000

23 000

24 000

25 000st

yczeń

luty

ma

rzec

kw

iecień

ma

j

czerw

iec

lip

iec

sierp

ień

wrz

esi

eń

paźd

zie

rnik

list

op

ad

gru

dzieńZ

ap

otr

zeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Miesiące

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

20 000

22 000

24 000

26 000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Za

po

trzeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Doba robocza letnia

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

20 000

22 000

24 000

26 000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Za

po

trzeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Doba świąteczna letnia

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

20 000

22 000

24 000

26 000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Za

po

trzeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Doba robocza zimowa

Maksymalne miesięczne zapotrzebowanie na moc Maksymalne tygodniowe zapotrzebowanie na moc (październik)

Doba Robocza Letnia (czerwiec) Doba Świąteczna Letnia (czerwiec) Doba Robocza Zimowa (grudzień)

Źródło: PSE SA


9


Źródło: PSE SA


10

Potencjał wytwórczy (1)


Podsystem wytwórczy – tworzą go wszystkie elektrownie krajowe, które ogólnie dzielą się na:

• elektrownie cieplne na węgiel kamienny i inne paliwa, np. gaz ziemny,

• elektrownie cieplne na węgiel brunatny,

• elektrownie wodne (w tym szczytowo-pompowe),

• elektrownie przemysłowe,

• źródła odnawialne.

Źródło: PSE SA

11



Źródło: PSE SAPrzebieg zapotrzebowania na moc w KSE w dniu, w którym wystąpiło maksymalne krajowe zapotrzebowanie na moc i sposób jego pokrycia

12



Źródło: PSE SAPrzebieg zapotrzebowania na moc w KSE w dniu, w którym wystąpiło minimalne krajowe zapotrzebowanie na moc i sposób jego pokrycia

13

Bilans mocy w KSE

Pmintech

PFW

Pozeinne

PPV

Zapotrzebowanie na

moc w KSE

Produkcja mocy

w KSE

Produkcja w źródłach PV

Produkcja w źródłach

odnawialnych innych niż

FW oraz PV

Produkcja w farmach

wiatrowych

Minimalne techniczne

obciążenia źródeł innych

niż OZE

Pobc


14

Odnawialne Źródła Energii


Źródło: URE

Odnawialne źródło energii – odnawialne, niekopalne

źródła energii obejmujące energię wiatru, energię promieniowania

słonecznego, energię aerotermalną, energię geotermalną, energię hydrotermalną, hydroenergię, energię fal, prądów i pływów morskich, energię otrzymywaną z biomasy, biogazu, biogazu rolniczego

oraz z biopłynów

15

Warunki wietrzne

4


6,2 29,3 59,3 60 64,9123,5 173,1

306,3451,1

724,7

1180,3

1616,4

2496,7

3390

3833,8

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Mo

c z

ain

sta

low

an

a [

MW

]

Rok

Moc zainstalowana w FW

Średniomiesięczne prędkości wiatru w Polsce

Źródło: IMGW

16

Generacja FW (1)

4


Średnie wykorzystanie mocy w FW w Polsce

Wybrane przebiegi wykorzystania mocy w FW

17

Generacja FW (2)

4


0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,3 0,3 - 0,4 0,4 - 0,5 0,5 - 0,6 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 0,8 - 0,9 0,9 - 1,0

Czę

sto

ść [

-]

Generacja FW [p.u.]

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,3 0,3 - 0,4 0,4 - 0,5 0,5 - 0,6 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 0,8 - 0,9 0,9 - 1,0

Czę

sto

ść [

-]

Generacja FW [p.u.]

Częstość występowania stopnia wyzyskania mocy zainstalowanej w farmach wiatrowych dla okresu wiosenno-letniego (kFW = 0,4)

Częstość występowania stopnia wyzyskania mocy zainstalowanej w farmach wiatrowych dla okresu jesienno-zimowego (kFW = 0,7)

18

Warunki nasłonecznienia

0

100

200

300

400

500

600

po

nie

dzia

łek

wto

rek

śro

da

czw

art

ek

pią

tek

sob

ota

nie

dzie

la

Na

tężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o[W

/m2]

Tydzień

Doba Robocza Letnia (czerwiec) Doba Świąteczna Letnia (czerwiec) Doba Robocza Zimowa (grudzień)

0

100

200

300

400

500

600

sty

czeń

luty

ma

rzec

kw

iecień

ma

j

czerw

iec

lip

iec

sierp

ień

wrz

esi

eń

paźd

zie

rnik

list

op

ad

gru

dzień

Na

tężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o[W

/m2]

Miesiące

0

100

200

300

400

500

600

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00N

atężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o [W

/m2]

Doba robocza letnia

0

100

200

300

400

500

6000

:00

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00N

atężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o [W

/m2]


0

100

200

300

400

500

600

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00N

atężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o [W

/m2]

Doba robocza zimowa

Miesięczne wielkości nasłonecznienia Tygodniowe wielkości nasłonecznienia (październik)

4

Źródło: www.mir.gov.pl


19

Analiza warunków nasłonecznienia (1)

19 000

20 000

21 000

22 000

23 000

24 000

25 000

sty

czeń

luty

ma

rzec

kw

iecień

ma

j

czerw

iec

lip

iec

sierp

ień

wrz

esi

eń

paźd

zie

rnik

list

op

ad

gru

dzieńZ

ap

otr

zeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]Miesiące

0

100

200

300

400

500

600

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

20 000

22 000

24 000

26 000

0:0

01

:00

2:0

03

:00

4:0

05

:00

6:0

07

:00

8:0

09

:00

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00 N

atężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o [W

/m2]

Za

po

trzeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Doba robocza letnia

0

100

200

300

400

500

600

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

20 000

22 000

24 000

26 000

0:0

01

:00

2:0

03

:00

4:0

05

:00

6:0

07

:00

8:0

09

:00

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00 N

atężen

ie p

ro

m.

sło

neczn

eg

o [W

/m2]

Za

po

trzeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Doba robocza zimowa

Zapotrzebowanie maksymalne na moc w KSE a średnie nasłonecznienie

Zapotrzebowanie dobowe na moc w KSE a średnie nasłonecznienie


20

Analiza warunków nasłonecznienia (2)

Pasmo efektywnej generacji (>70% Fmaxi)

Zapotrzebowanie dobowe na moc w KSE a średnie nasłonecznienie (lato / zima)


21

Analiza pracy źródeł konwencjonalnych

Minimalny poziom generacji w źródłach konwencjonalnych uwzględnia:• jednostki wytwórcze pracujące w układzie kogeneracji

(elektrociepłownie),• jednostki wytwórcze ESP,• jednostki wytwórcze w elektrowniach kondensacyjnych, których praca

jest wymuszona przyczynami leżącymi po stronie wytwórców ,• jednostki wytwórcze w elektrowniach kondensacyjnych, których praca

jest wymuszona ze względu na bezpieczeństwo pracy sieci,• jednostki wytwórcze, których praca jest niezbędna dla utrzymania

procesów technologicznych dużych odbiorców (elektrownie przemysłowe).

Analizowany stanPmintech [MW]

2015 2020 2025

Dni robocze w okresie wiosenno-letnim (szczyt

poranny)9 099,1 10 691,0 10 839,9

Dni wolne od pracy (weekend) w okresie wiosenno-

letnim (szczyt poranny)8 468,8 9 928,1 10 080,6

Dni robocze w okresie jesienno-zimowym (szczyt

poranny)12 266,7 15 168,1 14 798,4

Dni wolne od pracy (weekend) w okresie jesienno-

zimowym (szczyt poranny)11 744,2 14 519,0 14 152,3

W okresie Świąt Wielkiej Nocy (dolina poranna) 9 495,7 11 592,8 11 740,6


22

Analiza (współ)pracy źródeł odnawialnych


Ocena generacji w źródłach PV

techobcdopOZE PPP minmin −=

OZEinneFWdopOZEPV PPPP −−=

zFWFWFW PkP ⋅=

23Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów

Weryfikacja wyznaczonego bilansu (1)


Przebiegi zapotrzebowania na moc w KSE w dniu, w którym wystąpiło maksymalne krajowe zapotrzebowanie na moc i sposób jego pokrycia na tle krzywej natężenia promieniowania słonecznego

Weryfikacja wyznaczonego bilansu (2)


Przebiegi zapotrzebowania na moc w KSE w dniu, w którym wystąpiło minimalne krajowe zapotrzebowanie na moc i sposób jego pokrycia na tle krzywej natężenia promieniowania słonecznego

26

Wnioski

● Ocena dopuszczalnych wielkości produkcji OZE powinna być wielostronna, obejmując zarówno stronępopytową jak i podażową. Warto zauważyć, że mogą również występować takie dni, dla których wgodzinach południowych będą zachodziły jednocześnie dobre warunki wietrzności oraz dogodne warunkinasłonecznienia, szczególnie w okresie wiosenno-letnim. Godziny południowe będą w tym kontekściewnosiły znaczącą niepewność (ryzyko) co do poziomu mocy generowanej w źródłach fotowoltaicznych itym samym do sumy mocy generowanych w KSE.

● Znaczący udział źródeł PV będzie powodował zjawisko „wypierania” produkcji mocy w źródłachkonwencjonalnych, zwiększając tym samym nawet dwukrotnie zmienność obciążeń tych elektrowni wciągu doby, zmuszając do korygowania zakresu utrzymania rezerwy wtórnej i trójnej.

12 000

13 000

14 000

15 000

16 000

17 000

18 000

19 000

20 000

21 000

22 000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00Z

ap

otr

zeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]

Doba robocza letnia

bez PV z PV

12 000

13 000

14 000

15 000

16 000

17 000

18 000

19 000

20 000

21 000

22 000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00Z

ap

otr

zeb

ow

an

ie w

KS

E[M

W]


bez PV z PV


Prognoza rozwoju źródeł w KSE


Źródło: PSE SA

Wybrane kraje europejskie (1)


Sumaryczna moc zainstalowana w źródłach fotowoltaicznych na świecie, w MW

Sumaryczna moc zainstalowana w źródłach fotowoltaicznych w krajach europejskich, w MW

Źródło: EPIA



Prognoza sumarycznej mocy zainstalowanej w źródłach fotowoltaicznych w Europie, w MW

Źródło: EPIA



Procentowy udział źródeł odnawialnych w zużyciu energii elektrycznej przez odbiorców w Niemczech

Źródło: Fraunhofer Institute



Moc zainstalowana w Niemczech do lipca 2014 roku, w MW



Moc zainstalowana w Niemczech w źródłach PV

Źródło: Institute of Electrical Power Systems



Prognoza rozwoju mocy zainstalowanej w Niemczech w źródłach wiatrowych

Źródło: Institute of Electrical Power Systems



Procentowy udział źródeł odnawialnych w zużyciu energii elektrycznej brutto w Niemczech – założenia celowe

Źródło: Fraunhofer Institute / BDEW


DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!

Konwersatorium...dziernik listopad grudzie Zapotrzebowanie w KSE [MW] ń Miesi ące 10 000 12 000 14...

Documents

Transcript of Konwersatorium...dziernik listopad grudzie Zapotrzebowanie w KSE [MW] ń Miesi ące 10 000 12 000 14...