TENDENCJE ZMIAN WSKAŹNIKÓW NIEZAWODNOŚCIOWYCH KRAJOWEGO SYSTEMU WYTWARZANIA W LATACH

Transkrypt

1 ENDENCJE ZMIAN WSKAŹNIKÓW NIEZAWODNOŚCIOWYCH KRAJOWEGO SYSEMU WYWARZANIA W LAACH Autor: Adam WOJACZEK - Istytut Maszy i Urządzeń Eergetyczych, Politechika Śląska, Gliwice , Koarskiego 18 ("Eergetyka" - 11/2017) Streszczeie. Niezawodość systemu elektroeergetyczego zależy główie od iezawodości systemu wytwarzaia i przesyłu eergii. rzoem systemu wytwarzaia są zawodowe bloki eergetycze. W artykule przedstawioo wskaźiki iezawodościowe krajowych bloków eergetyczych oraz ich zmiaę w omawiaym okresie. Zamieszczoo rówież progozowae tredy zmia tych wskaźików w kolejych latach. 1. Wstęp Eergia elektrycza z uwagi a możliwość kowersji w ie rodzaje eergii oraz z uwagi a łatwość jej przesyłu jest ajbardziej pożądaą formą eergii. Jedakże, pomimo wieloletich badań, dalej ie może być magazyowaa a przemysłową skalę. Produkcja eergii elektryczej musi stale odpowiadać aktualemu zapotrzebowaiu, co wiąże się z koieczością ciągłej regulacji główych jedostek wytwórczych. Zapotrzebowaie a eergię elektryczą zmieia się w cyklu dobowym, tygodiowym i roczym. Dlatego waże jest aby podstawowe bloki eergetycze tworzące trzo systemu zapewiały bezpieczeństwo dostaw eergii elektryczej. Bezpieczeństwo eergetycze ależy rozpatrywać w długiej perspektywie czasu z uwagi a tempo prowadzeia owych iwestycji oraz iepewość iwestorów związaą z możliwymi obostrzeiami środowiskowymi Uii Europejskiej. Niezawodość systemu elektroeergetyczego opisaa jest jako zdolość do pokrycia zapotrzebowaia eergii o odpowiedich parametrach wszystkim odbiorcom. Na poziom iezawodości całego systemu wpływają wszystkie jego elemety, a w szczególości podsystem wytwarzaia i przesyłu. W przypadku podsystemu wytwarzaia decydującą rolę odgrywa iezawodość bloków eergetyczych. Na tą iezawodość wpływa rówież szereg czyików w tym m.i. czas eksploatacji bloków i gospodarka diagostyczo - remotowa. W przypadku polskiego systemu eergetyczego szczególego zaczeia abiera problem wieku podstawowych bloków. Bloki eergetycze w kraju, projektowae były początkowo a dwieście tysięcy godzi eksploatacji. Na rysuku 1 zamieszczoo liczości bloków eergetyczych w kokretym wieku. Rysuek przedstawia sta a dzień Jak moża zauważyć 70 bloków spośród 91aktualie użytkowaych przekroczyła już projektowy czas pracy. Kocery eergetycze prowadzą szeroko zakrojoe działaia remotowe aby wydłużyć trwałość bloków oraz dostosować je do orm emisji spali. Bloki których rewitalizacja okaże się ieopłacala zostaą permaetie odstawioe. Szacuje się, iż w ciągu ajbliższych 5 lat zostaie wygaszoych 30 bloków eergetyczych o mocach jedostkowych

2 125 i 200MW. Na ich miejsce zostaą oddae do użytku owe jedostki wytwórcze w techologii bloków adkrytyczych. Do 2020 roku powstaie co ajmiej 6 dużych bloków eergetyczych o łączej mocy zaistalowaej 4,7GW. W tablicy 1 wymieioo aktualie prowadzoe iwestycje. Rys. 1. Wiek zawodowych bloków eergetyczych (sta a ) [1] ablica 1. Aktualie prowadzoe duże iwestycje w polskiej eergetyce [2] Lokalizacja Iwestor Układ Moc Paliwo Plaowaa data uruchomieia Włocławek PKN Orle EC gazowo-parowa 463 Mwe Gaz 2017 Kozieice Eea E. parowa 1075MWe Węgiel kamiey 2017/2018 Opole PGE E. parowa 2x900MWe Węgiel kamiey 2018/2019 urów PGE E. parowa 450MWe Węgiel bruaty 2020/2021 Jaworzo auro E. parowa 910MWe Węgiel kamiey 2019/ Wskaźiki iezawodości krajowego systemu elektroeergetyczego W Polsce do opisu jakości eksploatacji elektrowi wykorzystuje się wskaźiki liczbowe zapożyczoe z North America Electric Reliability Corporatio (NERC). Wskaźiki te służą do opisu różych aspektów eksploatacji, między iymi do opisu: iezawodości bloków, działań remotowych oraz wydajości geeracji mocy. Wskaźiki wyzacza się dla pojedyczych bloków, elektrowi czy awet globalie dla całego systemu[3]. Wskaźik awaryjości FOR oraz dyspozycyjości AF to ajczęściej używae wskaźiki opisujące iezawodość.

3 FOR AF pi ai ai ki ri pi (1) (2) Wskaźik SOF to wskaźik remotów plaowych który opisuje jaką część roku kaledarzowego blok lub grupa bloków stała w remocie kapitalym, średim i bieżącym. SOF Kp s ki b (3) Wskaźik wykorzystaa mocy zaistalowaej GCF oraz wskaźik użytkowaia mocy osiągalej GOF mówią o wydajości geeracji eergii w stosuku do możliwości maksymalej bloku. Ei GCF (4) P ki zi Ei GOF (5) P pi oi Średi obliczeiowy czas pracy bloku pomiędzy odstawieiami wyzacza wskaźik AR. Z uwagi a procesy zmęczeia iskocyklowego, cieple bloki eergetycze powio się eksploatować z jak ajmiejszą liczbą odstawień i rozruchów, czyli ależy dążyć do maksymalizacji wskaźika AR. AR pi (6) L i

4 FOR [%] gdzie: a czas przestojów awaryjych w roku [h/a] p czas pracy w roku [h/a] r czas przestojów w rezerwie w roku [h/a] k czas kaledarzowy w roku [8760/a] liczba bloków Kp czas przestojów w remocie kapitalym w roku [h/a] s czas przestojów w remocie średim w roku [h/a] b czas przestojów w remocie bieżącym w roku [h/a] E wyprodukowaa eergia elektrycza w roku [MWh/a] P z moc zaistalowaa [MW] P o moc osiągala [MW] L liczba przestojów ogółem w roku [szt/a] Na rysukach 2-7 zamieszczoo zmieość wyżej wymieioych wskaźików w latach , wyzaczoych globalie dla wszystkich zawodowych bloków eergetyczych w Polsce. Dla wybraych wskaźików wyzaczoo rówież liię tredu którą ekstrapolowao jako progozę dla roku Na rysukach 2 oraz 3 moża zauważyć iepokojące zmiay. Wskaźik dyspozycyjości dla końca okresu aalizy z pomiięciem roku 2016 w stosuku do początkowej wartości spadł o prawie 6 puktów procetowych, atomiast wartość wskaźika awaryjości wzrosła poad dwu krotie Rys. 2. Wskaźik awaryjości FOR

5 SOF [%] AF [%] Rys. 3. Wskaźik dyspozycyjości AF W roku 2016 zaotowao odwróceie wieloletich tredów zmieości wskaźika awaryjości do poziomu ieobserwowaego od dekady. Wskaźik dyspozycyjości atomiast, w 2016 roku osiągął poziom ajwyższy od początku tego wieku. Przyczyą tak ieoczekiwaej zmieości jest spiętrzeie działań remotowych w latach które moża zaobserwować a rys Rys. 4. Wskaźik remotów plaowych SOF Rysuki 5 i 6 przedstawiają zmieość wskaźików GCF i GOF opisujących wydajość pracy bloków. Wartość wskaźika GCF fluktuuje w graicach 51 do 58%. Wskaźik GCF

6 GOF [%] GCF [%] mówi o wykorzystywaiu mocy zaistalowaej, a dokładiej o wyprodukowaej eergii w stosuku do maksymalych roczych możliwości geeracji eergii. Wartość tego wskaźika może być papierkiem lakmusowym stau gospodarki krajowej i poziomu iwestycji. Moża p. zauważyć skutki kulmiacji kryzysu gospodarczego w 2009 roku. Kryzys spowodował spadek produkcji przemysłowej, a co za tym idzie spadek zapotrzebowaia a eergię elektryczą w Polsce. Wskaźik GOF ma ugrutowaą tedecję spadkową. Wskaźik iformuje as, że pomimo wzrostu czasu pracy bloków coraz częściej pracują oe z obciążeiami częściowymi. Jest to spowodowae koieczością współpracy źródeł kowecjoalych ze źródłami sektora OZE Rys. 5. Wskaźik wykorzystaia mocy zaistalowaej GCF Rys. 6. Wskaźik użytkowaia mocy osiągalej GOF

7 AR [h] Średi obliczeiowy czas pracy bloków pomiędzy odstawieiami (AR) a przestrzei aalizowaego okresu zmieiał się w zakresie ± 45h. Przebieg geeralie ie posiada ustabilizowaego tredu, jedakże moża się spodziewać dalszego spadku w przyszłości z uwagi a wzrost mocy geerowaej w sektorze OZE Rys. 7. Średi czas ruchu (obliczeiowy) AR 3. Podsumowaie Aalizując długofalowe zmieości wskaźika awaryjości i dyspozycyjości oraz ich progozy moża zauważyć bardzo egatywe tredy. Wskaźik awaryjości FOR wzrósł poad dwukrotie w stosuku do początku okresu aalizy, atomiast wartość wskaźika dyspozycyjości AF spadła o 6 puktów procetowych. W roku 2016 oba ww. wskaźiki zaotowały drastyczą poprawę spowodowaą dwoma czyikami. Pierwszy z ich to spiętrzeie się działań remotowych w okresie r. Czyik te możemy obserwować w wysokim poziomie wskaźika remotów plaowych SOF. Drugi czyik to wyjątkowo iskie zapotrzebowaie a eergię elektryczą w 2016r. Koleje lata są trude do przewidzeia z uwagi a rozpędzającą się gospodarkę, wzrost iwestycji, a co za tym idzie wzrost zapotrzebowaia a eergię. W latach oddae zostaą do użytku owe moce w systemie. Od ich początkowej iezawodości zależeć będą wskaźiki iezawodościowe całego systemu. Dalszy rozwój OZE będzie powodował użytkowaie bloków z obciążeiami częściowymi w skutek czego astąpi dalszy spadek wskaźika GOF oraz AR. Spadek średiego czasu pracy AR powoduje zwiększoą liczbę rozruchów czyli wzrost kosztów eksploatacyjych oraz wzrost itesywości procesów zużycia główie zmęczeia iskocykliczego.

8 Literatura [1]. Katalogi parametrów iezawodościowych bloków eergetyczych w latach Agecja Ryku Eergii S.A., Warszawa 2003, 2006, 2009, 2012, 2014, 2017 [2]. RUSIN A., WOJACZEK A.: Niezawodość krajowego systemu wytwarzaia eergii elektryczej w latach Wybrae współczese problemy eergetycze. Praca. Pod red. Małgorzaty Hauszkiewicz-Drapały oraz omasza Burego. Gliwice : Istytut echiki Cieplej Politechiki Śląskiej, 2015, s , bibliogr. 10 poz. [3]. RUSIN A.: Awaryjość, iezawodość i ryzyko techicze w eergetyce cieplej, Wydawictwo Politechiki Śląskiej, Gliwice 2008 RENDS OF CHANGES IN RELIABILIY INDICES OF NAIONAL POWER SYSEM IN HE YEARS Abstract. he reliability of the electrical power system depeds maily o the reliability of the system of power geeratio ad trasmissio. Stem of the geeratio system is collectio of the power uits. he paper discusses the reliability idices of atioal power uits, ad the chages i them which took place i the period of time. Forecasts of chages i these idicators i subsequet years were also preseted.