Elektrizační soustava ČR Miloslava Tesařová Západočeská univerzita v Plzni Katedra elektroenergetiky a ekologie
Funkce ES
-
Zajistit zásobování spotřebitelů elektrickou energií v požadovaném čase, množství a místě při dodržení požadované spolehlivosti, kvality, hospodárnosti a ekologických ohledů na straně výroby, rozvodu i spotřeby
2
Zjednodušené schéma ES
vn/400 V
3
Elektrizační soustava
4
Zjednodušené schéma ES VÝROBA
PŘENOS Dispečinky pro řízení ES
AKUMULACE DISTRIBUCE
SPOTŘEBA
Elektrická síť – část ES, el. stanice a vedení o stejné úrovni napětí - sítě jsou propojeny transformátory 5
Řízení elektrizační soustavy Hierarchická struktura dispečerského řízení
Podnikové dispečinky Rajónní dispečinky
Výroba Přenosová soustava 400, 220 kV
Ústřední energetický dispečink
ČEPS
PRE
ČEZ
KVa
Plz
Kla
EON
Distribuční soustava 110 kV 22 kV a nn
6
Řízení elektrizační soustavy Příprava provozu
Operativní řízení
Technicko- ekonomické hodnocení a statistika
Tendence: integrace - centralizace - požadavek na snižování provozních nákladů, zejména na náklady na lidské zdroje - nárůst objemu informací, - vyšší podíl počítačů na zpracování informací, IT 7
Elektrárenská soustava Výroba - velké (systémové) elektrárny - přenosová síť 400 kV a 220 kV - drobné elektrárny – distribuční síť 110 kV, vn, nn - závodní elektrárny – 110 kV, vn
~ 80% ~ 10% ~ 10%
8
Údaje o ES ČR
9
Údaje o ES ČR
10
Údaje o ES ČR
Tuzemská spotřeba bruto 70 200 GWh netto 58 700 GWh z toho 30 % v průmyslu a 20 % v domácnostech 11
Přenosová soustava
12
Přenosová soustava Přenosová soustava tvoří tzv. regulační oblast („Control area“), tj. je schopna regulovat vyráběný výkon tak, aby udržovala výkonovou rovnováhu na svém území v reálném čase (včetně plánovaných výměn elektřiny) a regulovala frekvenci v propojené soustavě. Přenosová soustava - sítě o napětí 400 kV a 220 kV Úkoly PS – regulace frekvence (disbalance činných výkonů – změna frekvence) - stabilita přenosu i při mimořádných stavech - spolehlivost přenosu Provozovatel PS - společnost ČEPS, a.s. (www.ceps.cz). ČEPS, a.s. - dispečersky řídí provoz zařízení přenosové soustavy a systémových zdrojů na území České republiky a zajišťuje bezpečný a spolehlivý přenos elektřiny pro uživatele přenosové soustavy v ČR i v rámci Evropského trhu s elektřinou. 13
Distribuční soustava
14
Distribuční soustava V ČR je téměř 300 držitelů licence na distribuci elektřiny, ale pouze 3 distributoři mají největší význam: ČEZ Distribuce, a.s., E.ON Distribuce, a.s., PRE distribuce, a.s. Ostatní distributoři mají pouze lokální charakter (např. velké průmyslové podniky). Distribuční soustava - sítě o napětí 110 kV, 35 kV, 22 kV, nn - výjimečně v městech např. 10 kV (Plzeň Bory) Úkol DS – dodávka elektřiny v požadované kvalitě - nepřetržitost dodávek - kvalita napětí – velikost (odchylky napětí) - stálost napětí - symetrie napětí - nedeformovaná křivka 15
Údaje o ES ČR Rozvinutá délka vedení 400 kV 220 kV 110 kV vn nn
3 510 km 1 910 km 14 000 km 76 500 km 148 100 km
16
Údaje o ES ČR
17
Údaje o ES ČR Počet transformátorů: 400/110 kV 220/110 kV 110 kV/vn vn/nn
46 21 630 67 620
18
Významná data v historii ES ČR 1919 - přijat zákon o všeobecné elektrizaci. Při vzniku republiky mělo přístup k elektřině 34 % obyvatel (na Slovensku pouze 2 %), ale pouze 11 % měst a obcí. 1920 - výnosem ministra veřejných prací zavedena třífázová soustava 50 Hz a napětí pro místní sítě 3 x 380/220 V, napětí primárních distribučních sítí 22 kV a 110 kV 1926 - dostavěna první velká elektrárna v českých zemích - Ervěnice (70 MW) 1936 - postavena první velká elektrárna na Vltavě – Vrané konec 30. let – elektrifikováno 70% obcí a přístup k elektřině mělo 90% obyvatel 1945 - první mezinárodní propojení s polskou elektrárnou ve Walbrzychu 1948 - první přečerpávací elektrárna ve Štěchovicích 1955 - elektrifikováno celé území českých zemí 19
Významná data v historii ES ČR 1949 – 1953 - radiální přenosové soustavy české a moravskoslezské se spojily na napěťové hladině 110 kV – rozvoj přenosové soustavy 1950 - 1960 – díky modernizaci se navýšil výkon elektráren 2-3x, avšak spotřeba rostla více než výroba – regulované vypínání elektřiny pro domácnosti, vznik státního energetického dispečinku (1958), výstavba vedení 400 kV (1959) 1960 – 1970 - uveden do provozu první elektrárenský blok o výkonu 110 MW – Tisová (1960) a o výkonu 20 0MW v Ledvicích (1967) 1970 – 1980 – počátkem 70. let ukončena výstavba sítě 220 kV –dnes plní funkci převážně záložních a doplňkových přenosových tras, začala výstavba Jaderné elektrárny Dukovany (1978) 1980 – 1990 – prakticky dokončena výstavba přenosové sítě 400 kV, uveden do provozu do současnosti největší elektrárenský uhelný blok o výkonu 500 MW v Mělníce (1981), uveden do provozu první blok Jaderné elektrárny Dukovany (1985), zahájena stavba Jaderné elektrárny Temelín (1987) 20
Významná data v historii ES ČR 1990- 2000 – založena propojená soustav CENTREL (1992), zahájila provoz přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně, největší současná vodní elektrárna v ČR s výkonem 650 MW (1996) 1997 - česká přenosová soustava byla trvale připojena k západoevropské soustavě UCTE, česká energetika jako první odvětví vstoupila plně do Evropy 1998 - dokončen rozsáhlý odsiřovací program českých elektráren, české elektrárny jsou z hlediska ekologie rovnocenné západoevropským 2000 a dále - zahájení zkušebního provozu prvního a druhého bloku Jaderné elektrárny Temelín (2002, 2003), distribuce rozdělena do ČEZ, E.ON a PRE (2003), boom výstavby fotovoltaických elektráren (2010) 25.11.- 16.12. 2011 – kritická situace, místo obvyklých 1000 MW se přes ČR valí 3500 MW (výroba z větrných elektráren na severu Německa) – hrozící blakcout
21
Vliv změn v okolních soustavách na ES ČR Přebytek výkonu 1000 MW
1500 MW
4000 MW 2000 MW 8500 MW
Nedostatek výkonu 22
Blackout – totální chaos?
Blackout – ihned výpadek komunikačních sítí, osvětlení, čerpacích stanic, dodávek vody, dopravy, průmyslu - po 6 h – rádiové spojení mezi úřady, baterie, akumulátory, záchranné složky, policie - do 24 h – kanalizace, odvoz odpadu, doprava, záložní agregáty - po 24 h – vojenské radiové spojení, vojenská vozidla Nedodávka delší než 24 h – sociální nepokoje Nedodávka delší než 5 dnů – dezintegrace společnosti 23
Propojené elektrizační soustavy Přenosová soustava ČR pracuje v režimu synchronního propojení s ostatními státy kontinentální Evropy v soustavě ETSO-E (European Transmission System Operators) – 42 provozovatelů PS z 34 států
1958 – MIR 1992 – CENTREL (ČR, SR, Polsko, Maďarsko) - cílem bylo připravit synchronní připojení jejich soustav k soustavám západoevropským 1995 – zahájen pokusný paralelní provoz s UCPTE (Union for the Coordination of Production and Transmission of Electricity) 1997 - česká přenosová soustava byla trvale připojena UCPTE 1999 – řádný člen UCPTE a od roku 2001 UCTE (Union for the Coordination of Transmissionof Electricity) 2008 – ETSO-E, která nahradila UCTE
24
Propojené elektrizační soustavy
25
Propojené elektrizační soustavy
26
Propojené elektrizační soustavy
27
Akumulace elektrické energie Přehled nejužívanějších způsobů akumulace elektrické energie
Supravodivý indukční akumulátor
Elektro chemické akumulátory
Olovněné akumulátory
Setrvačníkové akumulátory
Tlakovzdušné akumulační elektrárny
Přečerp. vodní elektrárny
Doba akumulace
ohraničeně
neomezeně
neomezeně
ohraničeně
ohraničeně
neomezeně
Doba přepnutí [s]
0,02
0,02
0,02
0,1
10
120
Objemová kapacita [J/m3]
106
107
106
106
106
103
Účinnost [%]
90 – 95
70 – 80
60 – 80
70 – 85
70
65 – 75
Reálná kapacita [MWh]
do 4000
20 – 50
20 – 50
10 – 50
200 – 1000
200 – 3000
28
Akumulace elektrické energie • Přečerpávací vodní elektrárny (PVE)
29
Akumulace elektrické energie • Tlakovzdušné akumulační elektrárny
30
Akumulace elektrické energie • Setrvačníkové akumulátory Setrvačníkový akumulátor s rotorem z uhlíkového kompozitu zavěšeného v magnetických ložiskách, otáčejícím se rychlostí 100 000 otáček za minutu.
31
Akumulace elektrické energie • Supravodivé indukční akumulátory SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage Kapacita do 1 MJ
Malý supravodivý akumulátor UPS.
32
Akumulace elektrické energie • Superkondenzátory
33
Děkuji za pozornost, doplnění prezentovaných informací a vaše dotazy.
Miloslava Tesařová Západočeská univerzita v Plzni Katedra elektroenergetiky a ekologie
