Korszerű energetikai berendezések
BME OMIKK
ENERGIAELLÁTÁS, ENERGIATAKARÉKOSSÁG VILÁGSZERTE 44. k. 7. sz. 2005. p. 66–73.
Korszerű energetikai berendezések
Virtuális erőművek A területileg szétszórtan elhelyezkedő, viszonylag kis méretű helyi energiatermelő berendezések fajtánként integrálhatóak egy-egy virtuális nagyberendezéssé, amelyek fő jellemzői hűen tükrözik az összefogott eszközök tulajdonságait. A két fő csoport Németországban a nem túl nagy számú MW-os nagyságrendű szélerőművek és az igen nagy számú, néhány kW-os teljesítményű kapcsolt hő- és villamosenergia-termelő (KHV) berendezések. Az integrált irányítás nagy kommunikációs és számítási igényeket támaszt, a szükséges technológiák azonban már rendelkezésre állnak.
Tárgyszavak: virtuális erőmű; DEMS; irányítás; villamosenergia-termelés; teherelosztó; hálózatirányítás; villamoshálózat.
Az energiapiac liberalizálásának egyik eredmé-
alábbiakban következő összeállítás a decentrali-
nyeként Németországban már ma is jelentős
zált energiatermelés kézbentartásának, irányítá-
számban megtalálhatóak, de a jövőben várható-
sának kérdéskörét járja körül, német egyetemi
an tömegesen fognak megjelenni a kisméretű
kutatók eredményeire támaszkodva.
helyi energiatermelő berendezések, amelyek az általuk létrehozott villamos energia szeszélyesen
Intelligens decentralizált energiaellátó rendszerek
változó mértékű hányadát visszatáplálják a hálózatba. Az energiát ezeknél térben elosztottan, a felhasználás helyén, vagy ahhoz nagyon közel
A német gyakorlatban a kisméretű helyi ener-
termelik. Ez az elosztóhálózat megerősítésének
giatermelésnek két technológiája terjedt el
igényén túl további üzemviteli és menetrend-
jelentősebb mértékben: a szélenergiát felhasz-
tervezési, irányítási feladatokat is felvet. Az
náló és a kapcsolt hő- és villamosenergia-
66
Korszerű energetikai berendezések
• az esetleges régióközi energiacserét optima-
termelő (a továbbiakban KHV) rendszerek. A
lizálni a hálózattal;
napelemes rendszerek is szép számban díszítik ugyan a német tetőket, de azok a villamos
• a terület ellátását megadandó energetikai,
energia visszatáplálása szempontjából kevéssé
gazdasági és/vagy környezeti szempontok
jönnek szóba. A betáplálás teljesen spontán, a
szerint optimalizálni.
kistulajdonosok kénye-kedve szerinti alakulása jelentősen veszélyeztetné a hálózat stabilitását,
A decentralizált rendszert erősen meghatároz-
rossz esetben annak összeomlását is okozhatja.
za a villamos hálózat topológiája, ugyanakkor
A rendszer irányítása, a kis helyi energiater-
a modellezés leegyszerűsítése céljából a háló-
melők bekapcsolása a korábban teljesen cent-
zatot korlátozásoktól (szűk keresztmetszetek-
ralizáltan működő, jelenleg a szabad piac által
től) mentesnek lehet tekinteni. A megcélzott
meghatározott teherelosztás rendszerébe ko-
optimalizálásnak előfeltétele az intenzív kom-
moly szakmai kihívást jelent.
munikáció, adatcsere a termelők, a fogyasztók, a tárolók és a teherelosztó irányítóközpont
A megcélzott intelligens, nagy területen elosz-
között (1. ábra). A kommunikációnak valami-
tott, decentralizált energiaellátó rendszer sok
lyen nemzetközi szabvány alapján kell történ-
kis (akár fosszilis, akár megújuló energiaforrást
nie, ezen a téren egyelőre nincs kikristályo-
használó) energiatermelőből, különböző módon
sodott megoldás, számos protokoll szóba jö-
strukturált ipari és lakossági fogyasztókból és
het (ISDN telefon, GSM SMS-illesztéssel,
tárolókból áll. A villamos energia mellett a
internetes XML stb.). Szintén szükség van egy
KHV-berendezéseknél a hő is felmerül, mint a
decentralizált energiamenedzselő rendszerre
fogyasztóknak juttatott energia egyik formája.
(DEMS, decentralized energy management
A teljes körű decentralizált energiaellátási kon-
system), amely a prognóziskészítés, a menet-
cepció feladatai a következők:
rendtervezés és az on-line optimalizálás fel-
• az energiát lehetőség szerint ott termelni,
adatait is el tudja látni. Ennek segítségével
ahol azt felhasználják, illetve ott felhasz-
mind a kevesebb, de nagyobb teljesítményű
nálni, ahol termelik;
szélerőművet, mind a szétszórtan elhelyezkedő
• a rendelkezésre álló (amennyire csak lehet,
sok kicsi KHV-berendezést szerződéses alapo-
megújuló forrásból származó) energiát ah-
kon működő piaci szereplőkként lehet megje-
hoz a fogyasztóhoz juttatni, amelynek arra a
leníteni, aminek révén az energetikai hatásfok
felkínálás pillanatában a legnagyobb szüksé-
növekedése mellett a gazdasági hasznosítható-
ge van, vagy a legjobban tudja felhasználni;
ságuk is fokozódik. 67
Korszerű energetikai berendezések
68
Korszerű energetikai berendezések
A decentralizált energiamenedzselő rendszer
vissza kell ugyanazon az illesztésen keresztül
alapja a prognózis, amely számos befolyásoló
vezetni az irányítórendszerbe, ahol ezek alap-
tényező, legfőképpen az időjárás alapján meg-
ján lezajlik az on-line optimalizálás. A modell
határozza az összes felajánlott betáplálandó
(2. ábra) a KHV-berendezések miatt az elekt-
teljesítményt és az összes várható igényt. Eb-
romos gyűjtősínen kívül egy termikus gyűjtő-
ből a rendszerrel meg lehet határozni a ne-
sínt is tartalmaz, és a különböző energiahordo-
gyedórás felbontású menetrendet a szerződé-
zókat is leképezi. Az optimalizálás előfeltétele
sek és a tartalékok függvényében. A menet-
egy világosan definiált térrész a változók vir-
rendből adódó bertandó célértékeket egy fo-
tuális terében, azon peremfeltételek együttese,
lyamat-interfészen keresztül továbbítani kell
amely a változók által az optimum kialakítása
az összes termelőhöz, fogyasztóhoz és tároló-
során felvehető értékeket meghatározzák. Kell
hoz. A mért vagy becsült tényleges értékeket
továbbá optimalizálási lehetőség, vagyis olyan
alapterhelési szerződés
BES-berendezés
csúcsterhelési szerződés
exportszerződés
az export bizonytalansága
az import bizonytalansága
napenergiaberendezés szélpark
A nagyvevő
B nagyvevő
gázturbina éjszakai tároló
nem befolyásolható terhelés
tüzelőanyag-elem távfűtőmű hőfogyasztó fűtőmű
repceolaj beszerzése
földgáz beszerzése
biomassza beszerzése peremfeltételek
áram
elsődleges energia
hő
2. ábra Az optimalizálandó DEMS rendszer modellje
69
Korszerű energetikai berendezések
beavatkozó változók megléte, amelyek módo-
egységeknek a nagy kiterjedés miatt eltérő
sításával az optimum elérhető. A változókon
viszonyai miatt, illetve megfelelő mértékű
kívül természetesen szükség van az irányító-
tartalékképzés mellett a rendszer a piaci kö-
rendszer beavatkozási lehetőségére, optimali-
rülmények között is versenyképes lehet. A sok
zálási célra és stratégiára.
kis KHV-berendezés hasonló módon egyetlen nagy virtuális KHV-rendszerként kezelhető.
Virtuális nagyberendezések Egységben az erő – az elosztott szélerőművek integrálása
Az imént vázolt elosztott rendszer – kiegészítve a központi irányítás és megfigyelés funkcióival – tekinthető egyetlen nagy virtuális
A viszonylag nagy teljesítményű, 100 MW-nál
erőműnek is. Ez a piaci környezetben ajánlatot
nagyobb beépített teljesítményű szélparkok
tehet a fölérendelt irányítórendszernek villa-
hálózatra kötése nagy kihívás a szakértők szá-
mos energia szállítására, majd a szerződés
mára, mivel számos problémát kell leküzdeni:
megkötése esetén attól megkapja szállítási
• A szél erősségétől függetlenül
menetrendjét, amelyet az on-line optimalizálás
– erősen változékony termelés a terheléstől
segítségével a lehető legjobban betart.
függetlenül, – erős eltérések a prognózistól és a tervtől. • Erős szélnél
Ha csak egyféle kiinduló energiahordozó van, például csak decentralizált szélerőművek ter-
– erős terhelés esetén a hálózati vezetékek
melik az energiát, az egész rendszer egyetlen
termikus túlterhelése,
nagy virtuális szélerőműként kezelhető. Ennek
– gyenge terhelés esetén stabilitási problémák a szabályozási
tagjai kivitelük és kommunikációs lehetőségeik szerint többfélék lehetnek:
teljesítmény/kiegyenlítő energia szű-
• szabályozható,
kös volta miatt,
• be/kikapcsolható,
meddő és zárlati teljesítmény hiánya,
• nem befolyásolható,
az automatikus lekapcsolás igénye vi-
• jósolható.
har esetén.
A széljárás szeszélyei miatt erősen változé-
A hagyományos eszközökkel ezek a feladatok
kony energiakínálat kiegyenlítődhet az egyes
nem, vagy nem megfelelően oldhatóak meg. 70
Korszerű energetikai berendezések
Új koncepciók és technológiák kidolgozása
szabályozási teljesítmény / kiegyenlítő energia
szükséges mind a rendszerintegráció, mind az
is rendelkezésre áll, szerződésekkel fedezett
üzemeltetés terén a kommunikációs és infor-
módon. Az ehhez a szinthez csatlakozó szél-
matikai lehetőségek maximális kihasználásá-
erőműveket transzformátorállomásokon ke-
val. A 3. ábrán látható többszintű struktúrában
resztül lehet a 110 kV–123kV feszültségű há-
a legalsó szinten az egyes területek középfe-
lózathoz csatlakoztatni. A szabályozási tarta-
szültségű hálózattal összefogott szélerőműveit
lékok lehetővé teszik azt, hogy még szélsősé-
és terheléseit kaszkádba kötve lehet egy-egy
ges körülmények között is (pl. erős szél és kis
távvezetékkel (és itt már az esetleges korláto-
terhelés) a költségek optimalizálásával lehes-
zásokat is figyelembe lehet venni) a föléren-
sen az üzemvitelt folytatni.
delt szinttel összekötni. Ez utóbbi szinten már műszaki korlátok vagy korlátozó megállapodások
exp./imp. szerződés
DEMS tervező és folyamatirányító rendszer
∼ GT
WP 1
valóságos tartalékszerződés a szabályozási teljesítményről/kiegyenlítő energiáról
UW 1
UWn
WP n
fölérendelt hálózati szint, pl. 110/123 kV
∼ bio
... DEMS tervező és folyamatirányító rendszer
elosztóhálózat üzemeltetője, pl. középfeszültségen
esetleges műszaki korlátok figyelembe vétele exp./imp. szerződé ∼ GT
WP 1
virtuális tartalék szerződés
terhelés
WP n
virtuális tartalék szerződés ∼ GT
tároló
WP 1
UW 1
terhelés
UW n
WP = szélpark; GT = gázturbina; UW = transzformátorállomás
3. ábra Kaszkádstruktúra modellje
71
WP n
tároló
Korszerű energetikai berendezések
Az egy-egy fokozatba összefogott 1 ... n sza-
és sokkal többet kell belőlük a jövőben össze-
bályozható szélerőmű és fogyasztó irányítását
fogni, mint a szélerőművekből. Az integrálás
a fokozat DEMS rendszere fogja össze, ennek
szempontjából éppen ez a nagy mennyiség
révén lehet a kaszkád menetrendjét a megala-
(akár több ezer is!) jelenti a kihívást, mivel ez
pozott prognózisok alapján összeállítani és
nagyon nagy mennyiségű kommunikációt és
optimalizált módon betartani. Az irányítórend-
számításigényt von maga után. Az üzemeltetők
szer folyamatos kommunikációt folytat a fölé-
általában a hőtermelést tekintik elsődlegesnek,
rendelt szint hasonló rendszerével, a teljesít-
a villamos energia visszatáplálása csak akkor
mény mindkét irányú cseréjét a piac viszonyai
jön szóba, ha a termikus igényeket már sikerült
között ugyanolyan szerződések szabályozzák,
kielégíteni.
mint a valóságos erőművek és fogyasztók esetében. Az összeköttetések túlterhelését, illetve
A városi hálózatra való visszatáplálásnak a sta-
a fölérendelt szint energiavételezési igényének
bilitás érdekében számos műszaki előfeltétele
esetleges csökkenését vagy hiányát a virtuális
van a berendezések oldalán is: lekapcsolhatóság,
szélpark „leszabályozásával” lehet követni. Ez
felharmonikusok és zavarok elleni védelem,
a rendszer stabilitásához is nagyban hozzájá-
meddő teljesítmény, szigetüzem stb. A hálózat
rul. Amennyiben elegendő szabályozási telje-
megerősítését célzó, általában mindenképp
sítmény/kiegyenlítő energia áll rendelkezésre,
szükségesnek tekintett beruházásokat el lehet
a virtuális szélerőművet nem kell leszabályoz-
kerülni azáltal, ha az irányítóközpont jogosult-
ni, a szél energiáját a műszaki lehetőségek
ságot kap a kisberendezések távirányítására, és
határáig ki lehet használni. A kaszkád DEMS
ezáltal az energiát mindig a helyileg legköze-
rendszere ciklikusan újraszámolja az optimu-
lebb eső fogyasztói igény helyére tudja „terel-
mokat, és az esetleg a területen belül változó
ni”. Ha erre nincs meg a lehetőség, könnyen
szélviszonyok figyelembevételével irányítja az
előállhat olyan helyzet, hogy az elosztóhálózat
egyes tényleges szélparkokat.
üzemeltetőjének egyik-másik közvetlen üzleti konkurense (az eddigi gázszolgáltató, vagy új független energiaszolgáltató) kezébe kerül a
Sok kicsi sokra megy – az elosztott KHV-berendezések integrálása
visszatáplálás irányítása. Ez a nyilvánvalóan ellenkező üzleti érdekek miatt jelentős mértékben veszélyeztetné a stabilitást, illetve túl nagy
A kapcsolt hő- és villamosenergia-termelő kis
bizonytalansági tényezőt vinne a virtuális rend-
berendezések néhány kW-os nagyságrendűek,
szer integrátorának irányítási stratégiájába. 72
Korszerű energetikai berendezések
A prognózisok reális mivolta, a tervezhetőség
lemzői hűen tükrözik az összefogott eszközök
jelentős szerepet játszik a sok kis házi beren-
tulajdonságait. A két fő csoport Németország-
dezés integrálásánál, különösen kiélezett piaci
ban a nem túl nagyszámú MW-os nagyságren-
viszonyok között. Mivel a termikus ellátás
dű szélerőművek és az igen nagyszámú, né-
előnyt élvez, gyakori az az eset, hogy a KHV-
hány KW-os teljesítményű kapcsolt hő- és
berendezés nem tudja követni a számára előírt
villamosenergia-termelő (KHV) berendezések.
elektromos energialeadási menetrendet. Az
Az integrált irányítás nagy kommunikációs és
ilyen helyzet gyors felismerése folyamatos
számítási igényeket támaszt, a szükséges tech-
mérést és kommunikációt tesz szükségessé a
nológiák azonban már rendelkezésre állnak.
fölérendelt szinttel. Az ezt a szintet irányító
Főleg a kommunikáció terén ugyanakkor
DEMS-rendszernek, mint adatkoncentrátornak
szükség lenne erőteljes szabványosításra, és az
összesítenie kell a sok kis termelő adatait, és
energetikai ágazatot szabályozó német törvé-
az adatokat feldogozott formában kell a kö-
nyeket is finomítani kell a hatékony és töme-
vetkező irányítási szintre továbbítania. A köz-
ges működés eléréséhez.
vetítő szerep mellett az első irányító szint az Összeállította: Kis Miklós
optimalizálási lehetőségek intelligens kihasználásával tompíthatja a sok kis termelő rendezetlen változásaiból eredő stabilitási probléIrodalom
mákat is.
[1] Bitsch, R.; Gjardy, G.; Woldt, Th.: Virtuelle grosse Kraftwerke – eine Möglichkeit zur netzverträg-
Összefoglalás
lichen Einbindung dezentraler Enerigeerzeugungen. = Forum der Forschung, 8. k. 17. sz. 2004. dec. p. 25–30.
A területileg szétszórtan elhelyezkedő, viszonylag kisméretű helyi energiatermelő be-
[2] Lange, M.: Virtuelle Kraftwerke. = http://genossen-
rendezések fajtánként integrálhatóak egy-egy
schaftstag.greenpeace-energy.de/downloads/
virtuális nagyberendezéssé, amelyek fő jel-
kongress_lange.pdf.
73
Korszerű energetikai berendezések
BME OMIKK FORDÍTÁSI SZOLGÁLTATÁSAI DÍJTÉTELEK 2004. február 1-jétől Alapdíj Ft/karakter
Fordítási szolgáltatás megnevezése FORDÍTÁS Szakszöveg fordítása magyar nyelvre
1,8
Szakszöveg fordítása magyarról idegen nyelvre
2,5
Szakszöveg fordítása idegen nyelvről idegen nyelvre
3,6
Szakszöveg fordítása képírásról magyar nyelvre
Megállapodás szerint
Fordítás megállapodás szerint
Megállapodás szerint
LEKTORÁLÁS Magyar nyelvű szöveg lektorálása
0,9
Idegen nyelvű szakszöveg lektorálása
1,25
Lektorálás idegen nyelvről idegen nyelvre
1,8
Lektorálás képírásról magyar nyelvre
Megállapodás szerint
Lektorálás megállapodás szerint
Megállapodás szerint
HELYSZÍNI SZAKFORDÍTÁS
Megállapodás szerint
PÓTDÍJAK
Az alapdíj százaléka (%)
Sürgős (8000 karakter/munkanap)
50
Expressz (14 000 karakter/munkanap)
100
Rendkívüli (14 000 karakter felett/munkanap)
200
Nem világnyelvről történt fordításnál, ill. lektorálásnál
25 vagy 50
Nehezen olvasható szöveg fordításánál, ill. lektorálásánál
25
Igen nehéz szakszöveg fordításánál, ill. lektorálásánál
25
Szerkesztett fordításnál (ábra, táblázat, képlet stb. az eredetivel teljesen azonos formájú anyag)
40
● Áraink az ÁFA-t nem tartalmazzák, amelyet 25%-os kulccsal számítunk fel.
● A fordítás terjedelmét karakterben (karakterek száma szóközökkel) határozzuk meg. ● FONTOS! 1150-nél kisebb karakterszámú fordítás esetén szabott ár érvényes: Idegen nyelvről magyarra: 2000,– Ft + ÁFA/oldal Magyar nyelvről idegenre: 2800,– Ft + ÁFA/oldal
Érdeklődni:
Tel.: 4575-314 Fax: 4575-317 e-postacím:
[email protected] http://www.info.omikk.bme.hu
74