Dopad OZE na provoz distribučních sítí Ing. David Mezera, Ph.D., Ing. Martin Kašpírek, Ph.D. E.ON Česká republika, s.r.o.
[email protected] [email protected]
Distribuce včera-zítra 2
1882 osvětlení Městského divadla v Brně 1887 osvětlení ulic Jindřichova Hradce a Písku 1888 městská elektrárna Praha 1898 městská elektrárna Holešovice start elektrifikace Prahy 1919 Zákon o všeobecné elektrizaci ???-??
Přechod na 3x 220/380 50 Hz
2000-2008 Přechod na 3x230/400 50 Hz
2007 ES 20/20/20 energetický balíček EU (platnost od 2009) Nedávná minulost a současnost 2020 20% energie z OZE (závazné) 2030 27% energie z OZE (doporučený cíl)
Co to znamená v distribuční síti?
Kumulativní vývoj OZE v síti E.ON Distribuce: oproti r. 2008 více než 10x více OZE co do počtu výroben tak instalovaného výkonu 3
Aspekty které přinesly OZE
4
Zúžení prostory pro parametry kvality Změna zažitých pravidel toků energii Narušení business modelu Filosofie chránění a řízení sítí Řízení spotřeby (časová pásma NT, špičky DS…) BOZP
Energetická legislativa Energetický zákon 458/2000 Sb. v platném znění - ukládá PDS povinnost „připojit“ žadatele o připojení k DS - ukládá PDS povinnost dodržovat parametry kvality dodávek Vyhl. 540/2005 Sb. v platném znění - stanovuje v §8 standard kvality napětí jako velikosti a odchylky napájecího napětí a frekvence, které jsou v souladu s PPDS PPDS-příloha 3 - Jednotlivé charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě vycházejí z normy ČSN EN 50160 ČSN EN 50160 – viz její název „Charakteristiky napětí el. energie dodávané z veřejné distribuční sítě“ (kromě odchylek napětí i flicker, nesymetrie…) Pro odchylky napětí NN platí meze Un +10/-10% (pro 95% času, +10/-15% pro 100% času) Jediná 10min hodnota nad 110%Un znamená nedodržení ČSN EN 50160 a nedodržení standardu kvality napětí dle §8 vyhl.540
5
profil napětí v DS bez OZE (HRT 23,1kV ~ 105%Un)
6
profil napětí v DS s OZE
7
Posouzení praktického dopadu provozu OZE na odchylky napětí
8
Vytipováno 23 různých reprezentativních NN sítí s FVE NN Měřeno v trafostanici (NN rozvaděč) a na FVE NN Vyhodnocovány maximální odchylky napětí V100%max Jedná se o průměrné efektivní hodnoty za interval 10 min Žádná desetiminutovka nesmí překročit hodnotu 110%Un (253V) Jinak není dodržen standard kvality napětí dle §8 vyhl. 540/2005 Sb.
Parametry a schéma sítě
Místa měření: U2 (DTS) U4 (FVE na konci vedení NN)
9
Vyhodnocení měření 23 reprezentativních NN sítí
10
Vyhodnocení měřící kampaně (2011) V každé z 23 NN sítí proběhla současně 2 týdenní měření (DTS a FVE NN) V 6 sítích ( bylo zjištěno přepětí (U100%max>110%Un) V 1 sítí bylo přepětí současně v DTS i na FVE NN (chybně nastavená odbočka na DTR – vina distributora) V 5 sítích (22% sítí) bylo přepětí pouze na FVE NN (vliv provozu FVE) Bylo navrženo a provedeno nápravné opatření – snížení napětí na výstupu TR VN/NN přenastavením odbočky Bylo provedeno opakované měření na všech 23 sítích v roce 2012 (po regulaci u všech 6 NN sítí s přepětím)
11
Vyhodnocení měřící kampaně (2012)
Místa měření: U2 (DTS) U4 (FVE na konci vedení NN)
1 síť po nápravném opatření (regulace odbočky) nevyhověla na odchylky napětí
12
Shrnutí praktického dopadu provozu OZE Stížnosti zákazníků na přepětí v síti (praskání žárovek…) Stížnosti provozovatelů FVE NN na vypadávání střídačů Zvýšení provozních činností – přenastavování odboček na TR VN/NN Vyplnění prostoru pro odchylky napětí Větší rozkolísanost napětí během dne Nevyhovující odchylky napětí v 22% sítích s FVE NN Nápravné opatření typu regulace odbočky na TR VN/NN je účinné pro většinu sítí (ale ne pro všechny sítě), po snížení úrovně U v průměru o 2,5%Un ale větší riziko podpětí u venkovských sítí v době zatížení Potřeba hledání jiných „nestatických“ typů nápravných opatření pro zajištění požadovaných odchylek napětí (např. regulační TR VN/NN s regulací pod zatížením…)
13
Struktura vstupů do soustavy (MWh/rok) 16 000 000
14 000 000
Výroba do VN Výroba do VVN
NN Odběr z ostatních REAS
12 000 000
Výroba nn
10 000 000
VN Odběr z ostatních REAS
8 000 000 6 000 000
Odběr z PS (+ ost. REAS vvn)
Výroba do VN
4 000 000
Výroba do VVN
2 000 000
Odběr z PS (+ ost. REAS vvn)
0 14 000 000 12 000 000
Patrný nárůst zdrojů, zejména do vn. Přesto jasně dominuje odběr z přenosové soustavy.
10 000 000 8 000 000 6 000 000 4 000 000 2 000 000
14
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0
Struktura výstupů ze soustavy (MWh/rok) 16000000 14000000 12000000 10000000
Spotřeba nn (+ dodávka REAS)
Spotřeba nn (+ dodávka REAS)
Spotřeba VN (+ dodávka REAS)
Spotřeba VVN
8000000 6000000 4000000 2000000 Spotřeba VVN 0
Spotřeba VN (+ dodávka REAS)
Dodávka do PS (+ ost. REAS vvn)
7000000
Je patrné, jak se vyvíjí odběr z DS na jednotlivých hladinách a jak která hladina přispívá k poklesu v posledních letech.
6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000
15
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0
Struktura výroby FVE (dle dat ECE) v MWh/rok Dle poskytnutých dat se jeví, že převážná část výroby v FVE je dodána do DS (ať už jde o pevnou výkupní cenu nebo o zelený bonus). Nelze tedy usuzovat, že by pokles zatížení soustavy byl zapříčiněn nárůstem výroby ve FVE pro vlastní spotřebu.
1 200 000 1 000 000 800 000
Dodávka do DS Vlastní spotřeba Dodávka do DS
600 000 400 000 200 000 0
(viz také podíl výroby do nn a do vn – je patrné, že rozhodující je nárůst výroby do vn, kde jde o dodávku do DS).
2008
2009
2010
2011
2012
16
10 000 000
8 000 000
6 000 000
4 000 000
2 000 000
0
17
(MWh/rok)
12 000 000
Pinst (MW)
Porovnání zatížení transformace (MWh) a inst. výkonu Transformace vvn/vn
Transfromace vn/nn
Klíčové aspekty energetiky-rok 2010 Měnící se energetický mix Nárůst výkonu volatilních obnovitelných zdrojů (slunce, vítr)
Bilanční rovnováha Spotřeba energie roste, zatímco výroba z konvenčních zdrojů se zmenšuje-odklon od jádra?
Cena el. energie Využití energie spotřebiteli se mění E-Mobilita, µCHP, Storage, Energiemanagement Home automation
Klimatické změny Ochrana životního prostředí za účelem dlouhodobě udržitelného energetického hospodářství
Technologie a informace mění náš pohled na cenu a optimální využití energie-Energy efficiency
Rok 2030?dále?
Dr. Paskert (EEA): Energetika stojí na prahu změny, která vyžaduje zcela odlišná řešení a prostředky. Tato změna není odůvodněna v energetických sítích samotných, ale přichází ze strany obnovitelných zdrojů. 18
Proměna energetické sítě Současnost
Budoucnost
Centrální výroba Přenosová síť
Hnací člen Životní prostředí
Distribuční síť VN Distribuční síť NN
Prostředek Smart Grids=chytré sítě
Domácnosti Automatizace/Komunikace v síti
PV
Smart Home
E-Auto Storage MikroCHP
Smart Grid představuje výběr vhodných technologií na zvládnutí veškerých problémů a výzev, na které v rámci distribuce elektrické energie v budoucnosti narazíme!
Zatížení soustavy – měsíční maxima DS E.ON (MW) 2 500 2008 2 400 Dosažené zatížení (MW)
2009 2 300
2010
2 200
2011
2 100
2012
Pro hodnocení trendů byly křivky na následujícím snímku nahrazeny polynomickou regresí.
průměr
2 000 1 900 1 800 1 700 1 600 1
20
2
3
4
5
6 7 8 Kalendářní měsíc
9
10
11
12
Zatížení soustavy – polynomická regrese V dosaženém zatížení soustavy není patrný pokles, ale ani nárůst.
2500 2400
Polyg. (2008)
2300
Polyg. (2009)
2200
Polyg. (2010)
2100
Polyg. (2011)
2000
Polyg. (2012)
1900 1800 1700 1600 1
21
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Distribuce dnes Stávající síť se bez značných investic nedokáže vyrovnat s novým fenoménem, problém pro 20/20/20, vzniká opatření Smárt Grid
Výroba se nepřizpůsobuje spotřebě, ale spotřeba se přizpůsobuje výrobě.
22
Distribuce zítra EU vyhlašuje klimatický a energetický balíček 20/20/20 Pro distribuci to znamená: -snižování ztrát při přenosu- Amorfní transformátory….. -nové technologie Státní podpora: (odhad min 350 miliard CZK) -Zelená úsporám -Panel 2013+ -Operační program podnikání a inovace -? Zodpovědnost za opatření na straně spotřebitele? V případě nenaplnění kvóty 20% do 2017 za splnění odpovídá distributor.
23
Distribuční business zítra Zjednodušeně 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖č𝑛í + 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑜𝑧𝑛í 𝑛á𝑘𝑙𝑎𝑑𝑦 𝐶𝑒𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑢𝑏𝑢𝑐𝑒 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑜𝑣𝑎𝑛é 𝑘𝑊ℎ Distribuované množství klesá Investiční a provozní náklady stagnují
Cena distribuce stoupá Reakce zákazníka: Úspory, efektivita, výroba pro vlastní spotřebu Distribuované množství klesá 24
Dopad OZE na provoz distribučních sítí Ing. David Mezera, Ph.D. Ing. Martin Kašpírek, Ph.D. E.ON Česká republika, s.r.o.
[email protected] [email protected]
