Integracja źródeł generacji wiatrowej i słonecznej z krajową siecią energetyczną w oparciu o elektrownie szczytowo-pompowe

Transkrypt

1 Integracja źródeł generacji wiatrowej i słonecznej z krajową siecią energetyczną w oparciu o elektrownie szczytowo-pompowe Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie AGH University of Science and Technology Jakub Jurasz 1

2 The wind, as a direct motive power, is wholly inapplicable to a system of machine labour, for during a calm season the whole business of the country would be thrown out of gear. Before the era of steam engines, windmills were tried for draining mines; but though they were powerful machines, they were very irregular, so that in a long tract of calm weather the mines were drowned, and all the workmen thrown idle. William Stanley Jevons,

3 AGENDA Integracja OZE do KSE Elektrownie szczytowo-pompowe Symulacja i optymalizacja Praca układu PV-TW-ESP Wnioski możliwe kierunki działań 3

4 Integracja do KSE rozbudowa sieci przesyłowych; zarządzanie stroną popytową; magazynowanie energii w miejscu jej wytworzenia; przewymiarowywanie mocy zainstalowanej; prognozowanie uzysku; V2G; układy hybrydowe. Delucchi, M. A., & Jacobson, M. Z. (211). Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies. Energy policy, 39(3),

5 OZE w Polsce 5URE

6 Sieci przesyłowe Brown, T., Schlachtberger, D., Kies, A., & Greiner, M. (217). Sector Coupling in a Highly Renewable European Energy System. In 15th Wind Integration Workshop. 6

7 Power/energy delivered [-] Komplementarność Time I źródło II źródło Układ hybrydowy (I i II źródło) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Wind PV Load W ujęciu Godzinowym Dobowym Miesięcznym PV Obciążenie PV Obciążenie PV Obciążenie TW PV X.1835 X X Jurasz, J., Wdowikowski, M., Kazimierczak, B. & Dąbek, P. (217). Temporal and spatial complementarity of wind and solar resources in Lower Silesia (Poland). To be published in E3S Web of Conferences 7

8 Zapotrzebowanie na moc elektryczną [MW] Czerwiec Czerwiec 216 (kolejne dni w ujęciu godzinowym) 8

9 Zapotrzebowanie na moc elektryczną [MW] Zapotrzebowanie na moc elektryczną [MW] Czerwiec 216 moc a temperatura Od 6: do 18: Temperatura [ C] Od 19: do 5: Temperatura [ C] 9

10 Moc elektryczna [MW] Czerwiec 216 moc a generacja wiatrowa Czerwiec 216 (kolejne dni w ujęciu godzinowym) Zapotrzebowanie na moc Generacja wiatrowa 1

11 Genracja wiatrowa [MW] Czerwiec 216 moc a generacja wiatrowa cd Zapotrzebowanie na moc elektryczną [MW] 11

12 Nasłonecznienie [kwh]/m 2 ] Nasłonecznienie [kwh/m2] Nasłonecznienie [kwh/m2] Czerwiec 216 symulacja: wiatr a PV Temperatura [ C] Czerwiec Generacja wiatrowa [MW] 12

13 Czerwiec 216 symulacja: wiatr + PV a moc 13

14 Generacja PV [MW] Moc elektryczna [MW] Moc elektryczna [MW] Rynek bilansujacy [PLN/MWh] Czerwiec 216 wyniki Kolejne godziny doby Kolejne godziny doby Redukcja zapotrzebowania Cena energii na RB Cena energii na RB [PLN/MWh] 14

15 Elektrownie szczytowo-pompowe 15

16 ESP w Polsce Porąbka - Żar 16

17 Żarnowiec 17

18 Żydowo ENERGA 18 Hydro

19 Solina 19

20 Dychów Niedzica 2

21 Charakterystyka ESP 21

22 Potencjał ESP w Polsce ESP Sobel 1 MW; ESP Rożnów II 7 MW ESP Niewiastka 1 MW ESP Pilchowice III 612 MW ESP Kadyny 14 MW ESP Młoty 75 MW ESP Smolniki 2 MW ESP Żabnica? MW ESP Bełchatów(?)? MW 22JRC

23 ESP: moc a spad 23

24 ESP: pojemność energetyczna a spad 24

25 Koncepcja układu hybrydowego Moc [GW] 1:45 3:15 4:45 6:15 7:45 9:15 1:45 12:15 13:45 15:15 16:45 18:15 19:45 21:15 22:45 Strona popytowa Strona podażowa 6j LP Podaż Popyt Bilans PV TW j Przepływ energii

26 Koncepcja układu hybrydowego Strona podażowa FUNKCJA CELU: Strona popytowa Nadwyżka energii Deficyt energii E N E TW E D E Z PO: E PV E G E P E TW + E PV > E Z E TW + E PV < E Z 26

27 Współpraca z KSE 27

28 Scenariusz A 28

29 29

30 3

31 31

32 32

33 Dane wejściowe Capacity Factor Uzysk energii [GWh/MW] Generacja wiatrowa PV 2% 3% 4% 1.8% 1,75 2,63 2,5,95 Pojemność zbiornik górnego Moc pompowa/generatorowa,67 [GWh] 167 [MW] Sprawność cyklu 8 [%] Zapotrzebowanie Planowo pokrywane z KSE Całkowite A B C D 6 [GWh] 429 [GWh] 316,5 [GWh] 139 [GWh] 284,5 [GWh] 33

34 Energia [GWh] Energia [GWh] Energia [GWh] Wyniki LOLP=% LOLP 5% Wymiana z siecią Deficyt Generacja ESP Pokrycie TW Pokrycie PV Pobór planowany Bilans energetyczny. Scenariusz A_RWE_CF2%. Dla LOLP = %: PPV = 11 MW, PTW = 26 MW; dla: LOLP 5%: PPV = 13 MW, PTW = 1 MW, źródło: opracowanie własne LOLP=% LOLP 5% Wymiana z siecią Deficty Generacja ESP Pokrycie TW Pokrycie PV Pobór planowany Bilans energetyczny. Scenariusz C_RWE_CF2%. Dla LOLP = %: PPV = 65 MW, PTW = 12 MW; dla: LOLP 5%: PPV = 32 MW, PTW = 4 MW, źródło: opracowanie własne Wymiana z siecią 6 Deficty Generacja ESP Bilans energetyczny. Scenariusz E_RWE_CF2%. Dla LOLP = %: PPV =?? MW, PTW =?? MW niespełnione ograniczenie min LOLP dla: LOLP 5%: PPV = 41 MW, PTW =76 MW, źródło: opracowanie własne 4 2 Pokrycie TW Pokrycie PV LOLP=% LOLP 5% 34

35 Scenariusz: A_RWE_2%_LOLP=%_Styczeń 35

36 Scenariusz: A_RWE_2%_LOLP<5%_Styczeń 36

37 4,2 GWh Scenariusz: A_RWE_2%_LOLP=%_Lipiec 37

38 43,2 Scenariusz: A_RWE_2%_LOLP<5%_Lipiec 38

39 Wnioski» zrównoważony rozwój generacji słonecznej i wiatrowej;» spojrzenie systemowe niekoniecznie wyłącznie parametry ekonomiczne;» Lokalne obszary bilansowania w oparciu o PV-TW-ESP. 39