Ostrovní provozy ednášející: Vlastimil Novotný
Kontakt :
Ing. František Žák, Ph.D
EZ Distribuce, a.s.,
EGE, spol. s r.o.
www.cezdistribuce.cz
www.ege.cz
tel. +420 724 960 747 e-mail:
[email protected]
tel. +420 602 739 195 e-mail:
[email protected] 1
Vývoj pilotního projektu Smart Region Vrchlabí
V. Novotný, – EZ Distribuce, a.s.,
Sou asný stav
Cíle projektu • Automatizované ešení poruch na úrovni nn • Automatizované ešení poruch na úrovni vn • Automatizovaný ostrovní provoz
Ostrovní provoz
dálkov ovládaná DTS Rozpadová DTS Oblast ostrovního provozu
Po et Délka Délka Po et
DTS: 7 NN kabel : 26 km VN kabel www.grid4eu.eu : 3,9 km zákazník :1879
General Assembly, Madrid, Nov. 28th 2012
5
Velké výpadky… • •
• • • •
•
•
ezen 1999: Kolaps zasáhl energetickou sí v jižní Brazílii, bez proudu se na t hodin ocitlo podle odhad 75 až 97 milion lidí. V té dob se jednalo o nejv tší dosud zaznamenaný výpadek elekt iny. Srpen 2003: Na severovýchodním pob eží USA a Kanady bylo 55 milion lidí bez proudu dva dny. V menším rozsahu se pak výpadky n kolikrát opakovaly. Od té doby Spojené státy do své p enosové sít zna investovaly. Zá í 2003: Blackout zasáhl Itálii a na osmnáct hodin odst ihl od elekt iny celkem 56 milion lidí. Výpadek proudu pocítila na n kolik hodin i ást Švýcarska. ervenec 2004: síc p ed zahájením letní olympiády v Aténách postihl blackout 7 milion lidí v ecku. Jako d vod se mimo jiné uvádí p etížení sít v d sledku užívání klimatizace. Srpen 2005: Zhruba 100 milion lidí pocítilo masivní výpadek elekt iny na indonéských ostrovech Jáva a Bali. Trval n kolik hodin. Zá í 2011: Rozsáhlý výpadek proudu postihl Kalifornii. Skoro 7 milion lidí se muselo obejít bez elekt iny po dobu dvanácti hodin. Spekulace o tom, že energetický kolaps souvisel s desetiletým výro ím teroristických útok z 11. zá í 2001, se nepotvrdily ervenec 2012: V Indii zasáhl kolaps rozvodných sítí 670 milion lidí. To je 9 procent všech obyvatel planety – víc, než kolik má celá Evropská unie. Tento blackout bývá považován za v bec nejv tší hromadný výpadek proudu v historii. A pro druhou nejlidnat jší zemi sv ta pravd podobn nebyl posledním, tamní zastaralá infrastruktura totiž nezvládá pokrývat pot eby rychle rostoucí indické ekonomiky Únor 2014: Nezvykle mrazivé po así s p ívaly sn hu poni ilo na tisíc kilometr elektrických sítí ve Slovinsku. Zp sobilo rozsáhlý kolikadenní výpadek proudu, který zasáhl více než 50 000 domácností. 6
http://www.ceskatelevize.cz/ct24/ekonomika/264504-blackout-v-cesku-stoprocentne-nebudeme-pripraveni-nikdy/
Krátkodobý ostrovní provoz Ostrovní provoz Synchronní propojení lokální sí
G
Elektriza ní soustava ES
Frekvence f vliv aktuální dodávky P a její spot eby Nap tí U ovlivn no jalovým výkonem Q ( U,f – SN EN 50160 )
MO
Produkce
[GWh]
Podnikatelé [GWh]
Dom. [GWh]
[mld K ]
Produkce [K /kWh]
2006
34594,0
8062,3
15197,8
3352,6
78,60
94,55
2008
35768,1
8470,2
14702,9
3848,4
86,99
95,57
2010
34162.1
8478,4
15.027,5
3790,8
88,90
94,52
2012
34613,8
8100,6
14580,7
3845,9
90,04
91,30
2013
34146,2
8172,0
14715,5
3883,7
91,8
91,77
rok
HDP
VO
Zdroj: ERÚ - spot eba Zdroj: SÚ - HDP
ep. na ceny 2013 [K /kWh]
Míra inflace v R (%)
Míra inflace v R
7
6,3
6 5
(zdroj
4
SÚ)
3,3 2,5
3
2,8
1,9
1,9 1,5
2
1,4
1 1 0 2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Míra inflace v R (%) 6
5,7
5
(zdroj: www.kurzy.cz)
3,6
4 3
2,3
2,4
2,4
2 1,7
1,4 1
1 0 2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2014
Ostrovní provoz Náhodný
ízený
ÍZENÉ OSTROVNÍ PROVOZY
OSTROVNÍ PROVOZ
Vyšší spolehlivost dodávky elektrické energie - Snížení následných ztrát v d sledku výpadku napájení - Snížení po tu výpadk místních zdroj - Zajišt ní provozu infrastruktury - Zajišt ní tržeb za elektrickou energii
Podíl EGE na realizaci ostrovního provozu (OP) v oblasti Smart region Vrchlabí • Studie – Návrh ešení OP – Stanovení podmínek pro úsp šné zvládnutí projektu
• Konzultace se subdodavateli ešení problém b hem realizace
• Realizace ízení OP – Dodávka ídí automatiky ostrovního provozu AOP – Propojení díl ích systém
ízení zkoušek OP 13
Studie OP • Analýza sít – Posouzení vhodnosti sít – Doporu ení pro vybavení a ízení d ležitých bod v sítí
• Analýza p ipojených odb ratel – Analýza charakteru zatížení – Návrh možnosti eliminace prom nlivého zatížení v síti – Stanovení zp sobu ízení napájených odb
• Návrh ešení OP • Návrh za len ní díl ích systém do OP 14
ení v síti OP Oblast maloodb ru – byty a RD
Letní m ení: od 3.8.2010 v 10:21 a do 9.9.18.10
Zimní m ení: od 21.12.2010 do 14.1.2011 (na DTS 5663) do 3.2.2011 na TS 35kV /10 kV
inný výkon – denní diagram zatížení
LÉTO
Zimní m ení : 1. ást – váno ní svátky, zimní prázdniny • 21.12. 2010 až 1.1.2011
inný výkon - diagram zatížení
inný výkon - diagram zatížení
Zimní m ení: ást 2. 1.1. 2011 až 22.1.2011
inný výkon - diagram zatížení
Doba trvání zm ny zatížení dP/dt [kW/s] – dne 20.1.2011
Nutná p ídavná opat ení
V možnostech zdroje - Vhodná p ídavná opat ení
V možnostech zdroje
99.997%
Odb ratelé v nn síti – podle velikosti jisti e 125 100 80 75 63 60 50 46 43 42 40 33 32 25 24 21 20 18 16 15 14 10 6 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
[%]
75
PROJEKT: OSTROVNÍ PROVOZ
Propojení systém
AOP ízení OP
komunikace
Monitoring Chrán ní
ení a zpracování dat
Záložní zdroje energie
Dálkové ovládání
komunikace Monitoring
DTS 10 kV/0,4 kV (35 kV/0,4 kV)
Chrán ní
ízení sítí
komunikace
Dálkové ovládání ení a zpracování dat
ení a zpracování dat
Zdroj energie: KGJ (1,6 MW)
Záložní zdroje energie Chrán ní Tepelná a vodní hospodá ství
komunikace ízení zdroje Plynové hospodá ství 24
OSTROVNÍ PROVOZ v ásti m stské sít Smart region Vrchlabí 25
Pro v m stské ásti? • •
Zajišt ní infrastruktury Vyšší spolehlivost zajišt ní napájení i v mimo ádných stavech (Kalamity, Teroristické útoky, …)
Pro v malé „nevýznamné“ m stské ásti? • •
Malá oblast vybavená pot ebnou technologií Instalovaný vhodný zdroj elektrické energie
• • •
Zajišt ní napájení v dob poruchy v ES i na napájecích linkách Odzkoušení nových technologií Analýzou ešení problém p i výstavb , výsledk zkoušek a zkušeností z provozu lze odvodit nutné p edpoklady pro realizování velkých OP v stských aglomeracích.
ekávaný p ínos:
26
Ostrovní provoz v síti 10 kV
27
lící místo I.
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
DTS 1030
DTS 1283
DTS 1283
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu lící místo II.
29
30
Informa ní display
Dálkov ovládané jisti e až 12 vývod nn v DTS Ovládání: - Dispe ink - AOP
31
Automatika OP
AOP BA
G
Za ízení pro eliminaci prudkých zm n zatížení a stabilizaci chodu zdroje
Zdroj: kogenera ní jednota 1600 kW
33
ídící sk ín KGJ ízení OP - AOP
34
Možnost nouzového ovládání – zabezpe eno klí em 35
Automatika AOP SW ení Komunikace IEC 61850 – pro oblast OP IEC 60870-5-104 – dispe ink (IEC 60870-5-104 – nn slabé vazby) MODBUS – zdroj KGJ ímé ovládání KGJ ímé ovládání eliminace zm n zatížení
36
Nouzový zdroj energie pro „start ze tmy“
37
stská rozvodna 10 kV Sada Sada základní
OP
AOP
G V dob OP - Zm na nastavení ochran
Ochrany
1. Etapa zkoušek • Bez ovlivn ní odb ratel • Testy AOP, simulace provozních stav • Testy zdroje
39
ROZPOJENO
ÍZENÍ ZDROJE
AOP BA
G
Sí 10 kV Kotelna
Povel na zapnutí ídavné zát že
Maximální úrove frekvence
1000 kW
Odpojení od sít
216 kW+45 kW Zapnutí p ídavné zát že
41
Odpojení od sít
Povel na zapnutí ídavné zát že
Zapnutí p ídavné zát že
42
Testy reak ních as : as odpojení od sít :
13:49:58,96967
Povel na p ídavnou zát ž: 13:49:59,02323 ipnutí p ídavné zát že:
13:49:59,03394
t 66,5 ms 10,71 ms ________ 77,21 ms
Výsledek: reak ní doba AOP cca 55 ms až 85 ms doba spínání p ídavné zát že cca 9 ms až 15 ms doba odpojení p ídavné zát že cca 15 až 25 ms
43
2. Etapa zkoušek
Ostré zkoušky reálného ostrovního provozu
Start OP p i úplné ztrát napájení 44
Automatický start OP AOP ízeno AOP
lící místo
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
DTS 1030
Výchozí 1. Krok stav -- Vyd Oblast OPoblasti bez napájení lení OP - Odstavný zdroj
DTS 1283
DTS 1283
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu lící místo
Automatický start OP ízeno AOP
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
DTS 1030
DTS 1283
DTS 1283
2. Krok - Odpojení vývod v DTS
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
DTS 1030
DTS 1283
DTS 1283
3. Krok - Start zdroje
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu
OSTROVNÍ PROVOZ
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
DTS 1030
6. 5. Krok 4. Krok -- Zapnutí vývod DTS Zapnutí NN VN sít generátoru
Spot eba: 300 kW až 1200 kW DTS 1283
DTS 1283
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu
ení na zdroji Zapnutí zdroje do sít nn
ipnutí p ídavné zát že – stabiliza ní ást
ipnutí p ídavné zát že – tlumící ást
49
ení na zdroji
Zapnutí vn sít - proudový ráz
ipnutí p ídavné zát že – stabiliza ní ást
Op tné p ipnutí p ídavné zát že – tlumící ást
50
ení v síti vn – 10 kV
Zvýšení frekvence po proudovém rázu Pokles frekvence vyvolaný proudovým rázem
51
Zapnutí zdroje do sít nn
Zapnutí zdroje do sít vn Zapínání vývod z DTS
Stabilizace chodu zdroje
Stabilizace chodu zdroje
52
Zm ny nap tí a frekvence v vyvolané p ipínání jednotlivých vývod nn
53
asový pr
h nap tí, proud a frekvence v síti nn na výstupu ze zdroje
54
asový pr
h nap tí a proud v síti nn na výstupu ze zdroje Automatické odpojení zdroje od sít – ukon ení OP
Snížení zatížení - Vypnutí stabiliza ní zát že
Ukon ení OP na tmu
55
2. Etapa zkoušek
Ostré zkoušky reálného ostrovního provozu
echod ze synchronního p ipojení zdroje do OP 56
OSTROVNÍ PROVOZ
AOP
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
PW
DTS 1030
Spot eba: 300 kW až 1200 kW DTS 1283
DTS 1283
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu
58
t = 84,36 ms
59
60
61
2. Etapa zkoušek
Ostré zkoušky reálného ostrovního provozu
Automatické p ipojení oblasti OP k síti - bez synchronizace 62
OSTROVNÍ PROVOZ
AOP U=0
G DTS 0643
DTS 0648
DTS 1435
DTS 1030
PW
Stop ízení zdroje
Spot eba: 300 kW až 1200 kW DTS 1283
DTS 1283
DTS 1283
Oblast ostrovního provozu
Okamžik odpojení zdroje
Okamžik obnovení nap tí ze sít
64
Odpojení stabiliza ní zát že
Odpojení zdroje od sít
Obnovení nap tí v síti po zapnutí lícího místa
Proud vlastní spot eby zdroje 65
Po zkouškách Shrnutí poznatk 66
Cíl vytvá ení ostrovního provozu Kotelna
el. energie
plyn
G teplo
1. Zajišt ní napájení el. energií 2. Zajišt ní dodávky tepla 3. Ov ení možnosti budování OP
Nevýhoda: závislost na dodávce plynu
Další innost Modernizace m stské rozvodny echod na nap tí sít 35 kV Test funkce synchronizace celé oblasti OP na sí 68
SYN dU; df 5201
U,f
AOP IEC 61850
fázuj
G
MODBUS +P ÍMÉ ÍZENÍ
U,f
ízení zdroje
OSTROVNÍ PROVOZ SYNCHRONNÍ PROPOJENÍ
dU;df
Shrnutí poznatk • V praxi byla ov ena možnost vybudovat ostrovní provoz na sou asné technologické základn • Ekonomický význam pro výrobní sféru • Zajišt ní funkce infrastruktury • Velký význam pro domácnosti v p ípadech kalamit a dlouhodobého bezproudí
70
kuji za pozornost Prosím Vaše dotazy
