ANALIZA WPŁYWU GENERACJI ŹRÓDEŁ WIATROWYCH

Transkrypt

1 S KATEDRA SIECI ELEKTRYCZNYCH I ZABEZPIECZEŃ P O L I T E C H N I K A L U B E L S K A WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A tel.( ) , fax (+48 81) we.kseiz@pollub.pl a i c i e d r l E te a e kt K ry c zn y c h e ń i i e cz Z ab e zp ANALIZA WPŁYWU GENERACJI ŹRÓDEŁ WIATROWYCH NA POZIOM REZERWY MOCY W KRAJOWYM SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM dr inż. Zbigniew Połecki kierownik pracy prof. dr hab. inż. Piotr Kacejko Autorzy: Lublin, 30 sierpnia 2016 r.

2 Spis treści 1. Wstęp Struktura mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym Obiekt i metoda badań Wyniki badań Wnioski

3 1. Wstęp Szybki rozwój energetyki wiatrowej powoduje zmianę struktury wytwarzania w krajowym systemie elektroenergetycznym (KSE). Rozwój ten wyprzedza znacznie rozwój innych źródeł energii, co skłoniło nas do wykonania analizy, której celem jest próba określenia strategii rozwoju KSE. Długoterminowe analizy pokrycia zapotrzebowania, wykonywane przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne SA (PSE SA), stanowią podstawę do opracowywania planów rozwoju sieci przesyłowej oraz perspektywicznej oceny stanu bezpieczeństwa dostarczania energii elektrycznej. Operator KSE prowadzi cykliczne badania, których wyniki publikowane są w formie Planów Koordynacyjnych Rocznych (PKR) oraz Planów Koordynacyjnych Miesięcznych (PKM). W roku obecnym opublikowano także opracowanie pt. Prognoza pokrycia zapotrzebowania szczytowego na moc w latach , w którym szczególny nacisk został położony na rozpoznanie zamierzeń rozwojowych sektora wytwórczego w związku z planowanym wdrożeniem konkluzji BAT do roku Dla potrzeb prognoz DAPZ (długoterminowych analiz pokrycia zapotrzebowania) przyjęto następujące scenariusze wpływu konkluzji BAT na sektor wytwórczy: scenariusz modernizacyjny BAT zakładający podjęcie działań inwestycyjnych w celu dostosowania jednostek wytwórczych do norm wynikających z konkluzji BAT, scenariusz wycofań BAT zakładający przyśpieszenie wycofań jednostek wytwórczych z eksploatacji. Tabela 1.1. Wyniki prognozy pokrycia zapotrzebowania szczytowego na moc w latach , wg danych PSE SA Rok do 2020 do 2025 do 2030 do 2035 Skumulowane wycofania mocy w scenariuszu MW modernizacyjnym BAT Skumulowane wycofania mocy w scenariuszu wycofań BAT MW Wyniki przedstawione w tym opracowaniu pokazują konieczność szybkiego wzrostu nowych mocy wytwórczych źródeł, o sumarycznej mocy ok. 5,8 GW. Zapewnienie bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej do roku 2035 wymaga, wg autorów, budowy nowych źródeł wytwórczych i tak wg scenariusza modernizacyjnego wypełnienia konkluzji BAT to 23 GW a w scenariuszu wycofań 30GW. W planach pokazanych w opracowaniu PSE zabrakło jednak docelowej struktury wytwarzania i udziału, jaki w nowych źródłach mogą zająć odnawialne źródła energii, w tym także elektrownie wiatrowe. 3

4 2. Struktura mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym Od 10 lat w Polsce obserwujemy szybki rozwój energetyki wiatrowej. W 2006 roku były to pierwsze, liczące się źródła, obecnie, na koniec obecnego roku będzie to ponad MW mocy zainstalowanej. W oparciu o Plany Koordynacyjne Roczne w tabelach 2.1 oraz 2.2. zostały opisane zmiany struktura mocy w KSE w latach Zmiany struktury mocy osiągalnej przedstawia rys. 2.1 a mocy dyspozycyjnej rys 2.2. W tym samym czasie moc osiągalna jednostek praktycznie pozostaje na poziomie poniżej MW. Rys Struktura mocy osiągalnej w KSE w latach 2010 oraz 2016 Rys Struktura mocy dyspozycyjnej w KSE w latach 2010 oraz

5 Tabela 2.1. Średnie miesięczne, prognozowane na koniec roku wartości mocy osiągalnej KSE w szczytach dobowym dni roboczych dla lat Rok Moc osiągalna elektrowni krajowych Moc osiągalna moc osiągalna W tym: moc osiągalna wodnych Moc osiągalna jednostek wytwórczych n (bez elektrowni ) moc osiągalna n moc osiągalna n wodnych W tym: moc osiągalna n inne odnawialne moc osiągalna elektrowni przemysłowych Moc zainstalowana elektrowni , , , , , ,00 598, ,00 755, , , , , , ,70 613, , , , , , , , ,00 615, , , , , , , , ,40 619,30 116, , , , , , , , ,80 642,50 425, , , , , , , , ,40 657,20 594, , , , , , , , ,20 644,20 576, , , , , , , , ,50 644,80 672, , , , , , , , ,50 646,50 841, , , , , , , , ,50 646,50 916, , ,00 5

6 Tabela 2.2. Średnie miesięczne, prognozowane na koniec roku wartości mocy dyspozycyjnej KSE w szczytach dobowym dni roboczych dla lat Rok Moc dyspozycyjn a elektrowni krajowych Moc dyspozycyjn a moc dyspozycyjna W tym: moc dyspozycyjna wodnych Moc dyspozycyjna jednostek wytwórczych n (bez elektrowni ) moc dyspozycyjna n moc dyspozycyjna n wodnych W tym: moc dyspozycyjna n inne odnawialne moc dyspozycyjna elektrowni przemysłowych Moc dyspozycyjna elektrowni , , , , , ,00 474, ,00 189, , , ,00 900, , ,00 481, ,10 279, , , , , , ,00 484, , , , , , , , ,10 471,20 65, , , , , , , , ,30 515,00 334, , , , , , , , ,40 493,60 376, , , , , , , , ,70 524,20 358, , , , , , , , ,00 512,50 445, , , , , , , , ,40 511,50 473, , , , , , , , ,90 523,10 588, , ,00 6

7 3. Obiekt i metoda badań W pracy została przeanalizowana praca elektrowni, w których paliwami są: węgiel brunatny, węgiel kamienny, biopaliwa, gaz ziemny, gaz koksowniczy; elektrownie korzystające z odnawialnych źródeł energii tj.: elektrownie wiatrowe, wodne przepływowe, wodne zaporowe, a także elektrownie szczytowo-pompowe. W tabeli 3.1 zostały wymienine jednostki grafikowe, których pomiary mocy są przekazywane bezpośrednio do PSE. Dane z pozostałych jednostek, w tym także elektrowni, zostały uwzględnione w postaci zagregowanej dla obszarów działania Oddziałów PSE (PSE Oddział w Warszawie, PSE Oddział w Bydgoszczy, PSE Oddział w Katowicach, PSE Oddział w Radomiu, PSE Oddział w Poznaniu). W tabeli 3.1 podano także możliwości świadczenia usług regulacyjnych w KSE. Badania objęły okres od 1 stycznia 2011 r. do 30 czerwca 2016 r. Dane, uzyskane dzięki uprzejmości PSE SA są danymi chwilowymi zapisywanymi w systemach informatycznych PSE z krokiem 15-minutowym. W pierwszej macierzy zamieszczono dane dotyczące wartości chwilowych prognozowanych w dobowych planach koordynacyjnych. Są to: Zapotrzebowanie KSE (bez pomp.) Saldo wymiany równoległej Saldo wymiany nierównoległej NN Saldo wymiany nierównoległej 110 kv Suma generacji zapl. do pracy Suma generacji wodnych zapl. do pracy Planowane pompowanie wodnych Bilans generacji zewnętrznej (w tym wiatr.) generacja el. dodatnia w ujemna w 7

8 dodatnia ujemna dodatnia dostępna wodnych () ujemna dostępna wodnych () zimna Oznacza to, że wymiar tej macierzy to elementów. Niestety dane dotyczące planów rezerw mocy w systemie informatycznym były zapamiętywane od maja 2013 r. Kolejne macierze danych o wymiarach to chwilowe obciążenie wszystkich źródeł, ich moce dyspozycyjne, moce osiągalne i chwilowe wartości planu rezerwy mocy. Druga baza danych obejmuje informacje nt. rzeczywistych wartości obciążeń zarejestrowanych w systemach pomiarowych 1. Data 2. Czas 3. Zapotrzebowanie KSE normalne 4. Saldo wymiany międzynarodowej 5. Suma generacji el. 6. Moc osiągalna elektrowni krajowych elektrownie zawodowe a. b. pozostałe elektrownie przemysłowe 7. Moc dyspozycyjna elektrowni krajowych: elektrownie zawodowe a. b. pozostałe elektrownie przemysłowe 8. Obciążenie elektrowni krajowych: elektrownie zawodowe a. b. pozostałe elektrownie przemysłowe 9. mocy w zawodowych:** 8

9 4. mocy w a. cieplne: i. rezerwa ii. rezerwa zimna b. wodne 5. mocy pozostała Metody badawcze Badane pliki zostały przeanalizowane w programach Statistica 12.5 oraz programie Gretl. Program Gretl, autorstwa Allina Cottrella z Uniwersytetu Wake Forest w Północnej Karolinie w Stanach Zjednoczonych, jest rozwijanym od kilku lat darmowym pakietem ekonometrycznym. Celem analizy było określenie istotności oraz siły wpływu, jaki ma generacja elektrowni na rezerwy mocy, zarówno dla zmiennych planu jak i ich realizacji. Poniżej w tabeli przedstawiono badane zmienne zależne oraz niezależne opracowanych modeli. MODEL 1 PLAN Zmienne niezależne generacja elektrowni Zmienne zależne rezerwa dodatnia rezerwa ujemna rezerwa przedział MODEL 2 REALIZACJA Zmienne niezależne Moc chwilowa elektrowni realizacja Moc osiągalna elektrowni Zmienne zależne mocy w realizacja w realizacja Dokonano analizy metodą eksploracji danych. Dla odpowiednio wybranego modelu, należy przeprowadzić szczegółową analizę zmiennych zależnych. Zmienne dotyczące rezerw mocy (zarówno planowanych jak i ich realizacji) są szeregami czasowymi o rosnącym trendzie wieloletnim, o silnej autokorelacji z sezonowością roczną, tygodniową oraz dzienną. Zawierają grupy obserwacji odstających, o rozkładzie istotnie różnym od normalnego. Dane pod taką postacią nie nadają się do analizy klasycznej, gdyż nie 9

10 spełniają założeń Gaussa-Markowa. W poniższych punktach przedstawiono wykresy i testy statystyczne świadczące o cechach zmiennej mocy w realizacja. Brak normalności rozkładu Zmienna: mocy w realizacja, Rozkład: Normalny d Kołmogorowa-Smirnowa 0,06265, p < 0,01, p Lillieforsa < 0,01 Test chi-kwadrat = 20400,58978, df = 42 (dopasow.), p = 0, Liczba obserwacji Kategoria (górna granica) W programie Statistica automatycznie obliczono wartości istotności dla testów normalności Kołmogorowa Smirnova (K-S) oraz testu Lillieforsa. Postawiono hipotezę: H0: Badana zmienna ma rozkład normalny Wobec hipotezy alternatywnej: H1: badana zmienna nie ma rozkładu normalnego W tabeli przedstawiono obliczone statystyki testów oraz empiryczny poziom istotności p-value. Testy na normalność rozkładu Test Statystyka p-value testu Kołmogorowa - Smirnova 0,06265 <0,01 Lillieforsa <0,01 Dla wszystkich testów hipotezę zerową należy odrzucić, zatem nie możemy twierdzić, iż rozkład badanej zmiennej jest rozkładem normalnym. Istotności różnic w grupach (analiza Anova) Dla wszystkich zmiennych opisujących pracę systemu elektroenergetycznego występują silne zmienności: dobowa, tygodniowa oraz sezonowa. Zmienności takiej nie podlega produkcja elektrowni. 10

11 Przykładowe wyniki analizy wpływu zmienności tygodniowej przedstawia poniższy wykres oraz wyniki pochodzące z pakietu Statistica dzien tygodnia; Oczekiw ane średnie brzegow e Bieżący efekt: F(6, )=5074,0, p=0,0000 Dekompozycja efektyw nych hipotez Pionow e słupki oznaczają 0,95 przedziały ufności mocy w realizacja sobota poniedzialek niedziela w torek sroda czw artek piątek dzien tygodnia Średnie w grupach wyznaczonych przez dzień tygodnia istotnie różnią się. Poniżej przedstawiono test U-Mana Whitneya na równość średnich z rozkładów, jednej wybranej pary. Różnica jest istotna na poziomie empirycznym istotności mniejszym niż 0,001. Dodatkowo sprawdzono, czy poziomy poszczególnych parametrów zmieniają się istotnie w badanych latach, wyniki przestawiono na poniższym wykresie oraz tabelarycznie. 11

12 12000 dzien tygodnia*rok; Oczekiwane średnie brzegowe Bieżący efekt: F(30, )=21,527, p=0,0000 Dekompozycja efektywnych hipotez Pionowe słupki oznaczają 0,95 przedziały ufności mocy w realizacja sobota poniedzialek niedziela wtorek dzien tygodnia sroda czwartek piątek rok 2011 rok 2012 rok 2013 rok 2014 rok 2015 rok 2016 Powyżej przedstawiono profile roczne dla zmiennej mocy w realizacja wraz ze zmienną grupującą dzień tygodnia rok; Oczekiw ane średnie brzegow e Bieżący efekt: F(5, )=1247,9, p=0,0000 Dekompozycja efektyw nych hipotez Pionow e słupki oznaczają 0,95 przedziały ufności 8800 mocy w realizacja rok 12

13 Różnice średnich dla zmiennej grupującej rok również są istotne statystycznie. Przeprowadzona wstępna analiza statystyczna pozwoliła na prawidłowe pogrupowanie danych i ich ocenę w różnych przekrojach. Badania zależności pomiędzy mocą planowana oraz rzeczywistą elektrowni przeprowadzono dla wszystkich badanych lat w grupach dni roboczych i świątecznych uwzględniajacych szczyty obciążeń przedpołudniowych (rannych) i wieczornych oraz dolin obciążenia. 13

14 Tabela 3.1. Obiekt badań (oznaczenia źródeł: WB węgiel brunatny, W K węgiel kamienny, GK gaz koksowniczy, GZ gaz ziemny, BM blok biomasowy, WI elektrownie wiatrowe, WS elektrownie szczytowo-pompowe, WP wodne przepływowe, WZ wodne zaporowe, oznaczenia dyspozycyjności: T, N n, typy C cieplne, W wodne, A wiatrowe) Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Typ Zawodowa Adamów B1 WB T C T Adamów B2 WB T C T Adamów B3 WB T C T Adamów B4 WB T C T Adamów B5 WB T C T Bedzin WK N C T Belchatów B01 WB T C T Bełchatów B02 WB T C T Bełchatów B03 WB T C T Bełchatów B04 WB T C T Bełchatów B05 WB T C T Bełchatów B06 WB T C T Bełchatów B07 WB T C T Bełchatów B08 WB T C T Bełchatów B09 WB T C T Bełchatów B10 WB T C T Bełchatów B11 WB T C T Bełchatów B12 WB T C T Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Dyspozycyjność Dyspozycyjność Typ Zawodowa Bełchatów B14 WB T C T Białystok WK N C T Bielsko Biała WK N C T Bielsko Północ WK N C T Blachownia GK N C T Bydgoszcz 2 WK N C T Chorzów - Pasywna WK N C T Czechnica WK N C T Dolna Odra B1 WK T C T Dolna Odra B2 WK T C T Dolna Odra B5 WK T C T Dolna Odra B6 WK T C T Dolna Odra B7 WK T C T Dolna Odra B8 WK T C T Dychów H1 WS T W T Dychów H2 WS T W T Dychów H3 WS T W T EC Fortum Częstochowa WK N C T 14

15 Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Typ Zawodowa EC Gorzów GZ N C T EC Rzeszów -Pasywna GZ N C T EC Wrotków -Pasywna GZ N C T EC Zielona Góra - Pasywna GZ N C T Farma wiatrowa Banie Farma wiatrowa Bardy Dygowo Farma wiatrowa Bukowsko Nowotaniec Farma Wiatrowa Bystra Farma Wiatrowa Chwiram Farma Wiatrowa Darłowo Farma wiatrowa Dobrzyn Farma wiatrowa Gnieżdżewo - Zdrada Farma Wiatrowa Golice Farma wiatrowa Ilza II Farma wiatrowa Jagniatkowo Farma wiatrowa Kamieńsk Farma wiatrowa Kamionka Farma wiatrowa Kanin Farma wiatrowa Karcino Farma wiatrowa Karnice Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Dyspozycyjność Dyspozycyjność Typ Zawodowa Farma wiatrowa Kisielice Farma Wiatrowa Kobylnica Farma wiatrowa Koniecwald Farma wiatrowa Korsze Farma wiatrowa Korytnica Farma wiatrowa Krobia I Farma wiatrowa Krzecin Farma wiatrowa Kukinia Farma wiatrowa Lebcz - Gniezdzewo Farma wiatrowa Legowo Farma Wiatrowa Linowo Farma Wiatrowa Lipniki Farma wiatrowa Lukaszów Farma Wiatrowa Margonin Farma wiatrowa Marszewo Farma wiatrowa Modlikowice Farma wiatrowa Moltowo Farma wiatrowa Orłowo Farma wiatrowa Osieki Farma Wiatrowa Pagów Farma wiatrowa Karscino 15

16 Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Typ Zawodowa Farma wiatrowa Pelplin Farma wiatrowa Piecki Farma wiatrowa Potasznia Farma wiatrowa Rajgród Farma wiatrowa Rymanów Farma wiatrowa Scieki Farma wiatrowa Słupsk Farma wiatrowa Śniatowo Farma wiatrowa Szelf Farma wiatrowa Taciewo Farma wiatrowa Taczalin Farma wiatrowa Tolkowiec Farma wiatrowa Tychowo (1) Farma wiatrowa Tychowo (2) Farma wiatrowa Tymien Farma wiatrowa Wartkowo Farma wiatrowa Wronki Farma wiatrowa Zagórze Farma wiatrowa Zajączkowo Farma wiatrowa Zgorzelec Obiekt bilansu Farma wiatrowa Żuromin I Farma wiatrowa Żuromin II Rodzaj paliwa Dyspozycyjność Dyspozycyjność Typ Zawodowa Gdańsk 2 WK N C T Gdynia 3 WK N C T Gorzów GZ N C T Jaworzno 2 WK N C T Jaworzno 3 B1 WK T C T Jaworzno 3 B2 WK T C T Jaworzno 3 B3 WK T C T Jaworzno 3 B4 WK T C T Jaworzno 3 B5 WK T C T Jaworzno 3 B6 WK T C T Karolin WK N C T Karolin - Generator 3 WK T C T Katowice WK N C T Konin -Pasywna WB N C T Konin TG6 - Pasywna BM N C T Kozienice 1 B1 WK T C T Kozienice 1 B2 WK T C T Kozienice 1 B3 WK T C T Kozienice 1 B4 WK T C T 16

17 Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Typ Zawodowa Kozienice 1 B5 WK T C T Kozienice 1 B6 WK T C T Kozienice 1 B7 WK T C T Kozienice 1 B8 WK T C T Kozienice 2 B09 WK T C T Kozienice 2 B10 WK T C T Kraków Leg WK N C T Łagisza B10 WK T C T Łagisza B6 WK T C T Łagisza B7 WK T C T Łaziska 2 B1 WK T C T Łaziska 2 B2 WK T C T Łaziska 3 B09 WK T C T Łaziska 3 B10 WK T C T Łaziska 3 B11 WK T C T Łaziska 3 B12 WK T C T Miechowice WK N C T Niedzica WS N W T Nowa Sarzyna - Pasywna GZ N C T Opole B1 WK T C T Opole B2 WK T C T Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Dyspozycyjność Dyspozycyjność Typ Zawodowa Opole B3 WK T C T Opole B4 WK T C T Ostrołęka A - Pasywna WK N C T Ostrołęka B B1 WK T C T Ostrołęka B B2 WK T C T Ostrołęka B B3 WK T C T Pątnów 1 B1 WB T C T Pątnów 1 B2 WB T C T Pątnów 1 B3 WB T C T Pątnów 1 B4 WB T C T Pątnów 1 B5 WB T C T Pątnów 1 B6 WB T C T Pątnów 2 B9 WB T C T Połaniec B1 WK T C T Połaniec B2 WK T C T Połaniec B3 WK T C T Połaniec B4 WK T C T Połaniec B5 WK T C T Połaniec B6 WK T C T Połaniec B7 WK T C T Połaniec bl.9 - Pasywna BM N C T 17

18 Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Typ Zawodowa Pomorzany WK N C T Porąbka Żar H1 WS T W T Porabka Żar H2 WS T W T Porąbka Żar H3 WS T W T Porąbka Żar H4 WS T W T Rożnów WZ N W T Rybnik B1 WK T C T Rybnik B2 WK T C T Rybnik B3 WK T C T Rybnik B4 WK T C T Rybnik B5 WK T C T Rybnik B6 WK T C T Rybnik B7 WK T C T Rybnik B8 WK T C T Siekierki WK N C T Siersza B1 WK T C T Siersza B2 WK T C T Siersza B3 WK T C T Siersza B6 WK T C T Skawina 3 - Pasywna WK N C T Solina H1 WS T W T Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Dyspozycyjność Dyspozycyjność Typ Zawodowa Solina H2 WS T W T Solina H3 WS T W T Solina H4 WS T W T Stalowa Wola 2 - Pasywna WK N C T Stalowa Wola 3 B7 WK T C T Stalowa Wola 3 B8 WK T C T Suma el. Małych Bydgoszcz Suma el. Małych Katowice Suma el. małych Poznań Suma el. małych Radom Suma el. małych Warszawa Suma innych odnawialnych Bydgoszcz Suma innych odnawialnych Katowice Suma innych odnawialnych Poznań Suma innych odnawialnych Radom Suma innych odnawialnych Warszawa Suma małych w OAZW_BY_01 Suma małych w OAZW_KA_01 Suma małych w OAZW_PO_01 Suma małych w OAZW_RA_01 WK N C T WK N C T WK N C T WK N C T WK N C T BM I W N BM I W N BM I W N BM I W N BM I W N WI I A N WI I A N WI I A N WI I A N 18

19 Obiekt bilansu Suma małych w OAZW_WA_01 Suma małych wodnych Bydgoszcz Suma małych wodnych Katowice Suma małych wodnych Poznań Suma małych wodnych Radom Suma małych wodnych Warszawa Suma przemysłowych Bydgoszcz Suma przemysłowych Katowice Suma przemysłowych Poznań Suma przemysłowych Radom Suma przemysłowych Warszawa Rodzaj paliwa Typ Zawodowa WI I A N WP N W T WP N W T WP N W T WP N W T WP N W T WK I C N WK I C N WK I C N WK I C N WK I C N Turów B01 WB T C T Obiekt bilansu Rodzaj paliwa Dyspozycyjność Dyspozycyjność Typ Zawodowa Wrocław WK N C T Zabrze WK N C T Żarnowiec H1 WS T W T Żarnowiec H2 WS T W T Żarnowiec H3 WS T W T Żarnowiec H4 WS T W T ZEC Łódź-Pasywna WK N C T Zeran WK N C T Żydowo H1 WS T W T Żydowo H2 WS T W T Żydowo H3 WS T W T Turów B02 WB T C T Turów B03 WB T C T Turów B04 WB T C T Turów B05 WB T C T Turów B06 WB T C T Tychy WK N C T Włocławek WP N W T Włocławek B1 GZ T C T 19

20 4. Wyniki badań W tabelach 4.1, 4.2 oraz 4.3 przedstawiono wartości planowane i rzeczywiste (średnie, minimalne i maksymalne) mocy elektrowni, zapotrzebowania w KSE oraz poziomów rezerwy mocy w różnych źródłach w latach Te same wyniki zostały powtórzone dla wybranych grup dni tygodnia (dni roboczych i dni wolnych od pracy) oraz godzin szczytu wieczornego, przedpołudniowego i doliny nocnej. Tabele prezentują wyniki obliczeń uzyskane dla szczytów wieczornych dni roboczych; Tabele prezentują wyniki obliczeń uzyskane dla szczytów przedpołudniowych dni roboczych; Tabele prezentują wyniki obliczeń uzyskane dla godzin szczytu wieczornego dni wolnych od pracy; Tabele prezentują wyniki obliczeń uzyskane dla doli nocnych obciążenia. W tabelach określenie rezerwa szybka oznacza sumę rezerwy wirującej elektrowni oraz elektrowni szczytowo-pompowych, które jako jedyne są jednostkami centralnie dysponowanymi. 20

21 Tabela 4.1. Planowane i rzeczywiste średnie wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w różnych źródłach w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni realizacja Zapotrzebowanie KSE normalne mocy w realizacja Rzeczywista rezerwa w ,34 bd bd 345, , , , ,17 bd bd 529, , , , , , ,35 687, , , , , , ,54 865, , , , , , , , , , , , , , , , , ,29 21

22 Tabela 4.2. Planowane i rzeczywiste minimalne wartości mocy elektrowni i ich mocy osiągalnej, zapotrzebowania w KSE oraz minimalne poziomy rezerwy mocy w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni realizacja Moc osiągalna el. Zapotrzebowanie KSE normalne mocy w realizacja Rzeczywista rezerwa w ,00 bd bd 0,20 923, ,90 752,30 145, ,00 bd bd 0, , ,70 915,70 140, ,00-201, ,70 4, , , ,00 186, ,00-315, ,80 3, , , ,90 104, ,00-278, ,80 6, , , ,30 199, ,00-34, ,40 14, , , ,90 147,60 22

23 Tabela 4.3. Planowane i rzeczywiste maksymalne wartości mocy elektrowni i ich mocy osiągalnej, zapotrzebowania w KSE oraz minimalne poziomy rezerwy mocy w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni realizacja Moc osiągalna el. Zapotrzebowanie KSE normalne mocy w realizacja Rzeczywista rezerwa w ,00 bd bd 1 438, , , , , ,00 bd bd 2 009, , , , , , ,50 340, , , , , , , ,30 176, , , , , , , ,30 596, , , , , , , ,50 605, , , , , ,80 23

24 Tabela 4.4. Planowane i rzeczywiste średnie wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w źródłach w godzinach szczytu wieczornego dni roboczych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,20 bd db 356, , , , , , ,17 bd db 547, , , , , , , , ,02 686, , , , , , , , ,72 877, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,69 24

25 Tabela 4.5. Minimalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w KSE w godzinach szczytu wieczornego dni roboczych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd db 2, ,80 752,30 145,80 179,60 441, ,00 bd db 3, ,40 915,70 140,70 476,50 915, ,00 4,70-417,70 30, , ,00 269,20 264,60 941, ,00 11,00-339,00 13, , ,90 185,30 463, , ,00-131,50-56,70 31, , ,30 319,30 289, , ,50 600, ,90 23, , ,30 462,60 561, ,20 25

26 Tabela 4.6. Minimalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w KSE w godzinach szczytu wieczornego dni roboczych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd db 1 364, , , , , , ,00 bd db 1 956, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,30 26

27 Tabela 4.7. Planowane i rzeczywiste średnie wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w źródłach w godzinach szczytu przedpołudniowego dni roboczych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,96 bd bd 292, , , , , , ,90 bd bd 466, , , , , , , , ,08 583, , , , , , , , ,09 683, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,86 27

28 Tabela 4.8. Minimalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w KSE w godzinach szczytu przedpołudniowego dni roboczych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd bd 0, , ,20 202,90 291,60 587, ,00 bd bd 2, , ,30 196,90 501, , ,00 52,80 78,70 4, , ,10 248,00 612, , ,00 36,10-287,60 3, , ,80 133,50 837, , ,00 32,70-55,40 13, , ,40 355,10 789, , ,00 257, ,10 20, , ,90 359,10 726, ,10 28

29 Tabela 4.9. Minimalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowanie KSE oraz poziomy rezerwy mocy w KSE w godzinach szczytu przedpołudniowego dni roboczych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd bd 1 331, , , , , , ,00 bd bd 1 925, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,20 29

30 Tabela Planowane i rzeczywiste średnie wartości mocy elektrowni, zapotrzebowania mocy w KSE oraz poziomów rezerw mocy w KSE w godzinach szczytu wieczornego dni wolnych od pracy w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,17 bd bd 321, , , , , , ,72 bd bd 524, , , , , , , , ,94 707, , , , , , , , ,72 899, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,37 30

31 Tabela Minimalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowania mocy w KSE oraz poziomów rezerw mocy w KSE w godzinach szczytu wieczornego dni wolnych od pracy w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd bd 3, , , ,88 184,00 478, ,00 bd bd 14, , ,30 192,00 547,20 837, ,00-201,60 0,00 20, , ,70 327,60 597,80 925, ,00-219,10-913,00 27, , ,60 199,00 458,40 970, ,00 38,60-162,00 17, , ,30 375,50 363, , ,00 342,30-130,50 98, , ,50 263,10 216,50 770,10 31

32 Tabela Maksymalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowania KSE oraz poziomów rezerw mocy w KSE w godzinach szczytu wieczornego dni wolnych od pracy w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd bd 1 424, , , , , , ,00 bd bd 1 796, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,80 32

33 Tabela Planowane i rzeczywiste średnie wartości mocy elektrowni, zapotrzebowania mocy w KSE oraz poziomów rezerw mocy w KSE w godzinach dolin nocnych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,73 bd bd 365, , , , , , ,62 bd bd 558, , , , , , , ,93-790,16 720, , , , , , , , ,16 919, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,44 33

34 Tabela Minimalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowania mocy w KSE oraz poziomów rezerw mocy w KSE w godzinach dolin nocnych w latach w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd bd 5, , , ,60 770, , ,00 bd bd 18, , , ,60 731, , ,00 0,00 340,30 5, , , ,80 794, , ,00 712,30 176,90 11, , ,50 722,50 949, , , ,00 596,40 17, , , ,40 845, , , ,90 605,40 88, , , ,30 912, ,10 34

35 Tabela Maksymalne wartości mocy elektrowni, zapotrzebowania KSE oraz poziomów rezerw mocy w KSE w godzinach dolin nocnych w latach , w MW (bd - brak danych) Rok generacja el. dodatnia ujemna Moc chwilowa elektrowni Zapotrzebowa nie KSE normalne mocy w w () elektrownie wodne mocy (szybka) ,00 bd bd 1 411, , , , , , ,00 bd bd 1 955, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,80 35

36 Wyniki badań korelacji pomiędzy badanymi zmiennymi obserwowanymi dla szczytów wieczornych dni roboczych zaprezentowano na rysunkach Rys. 4.1 przedstawia wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni szczytach wieczornych dni roboczych. Na rysunku 4.2 przedstawiono wpływ elektrowni na całkowitą rezerwę wirującą w. Rys 4.3 i 4.4 przestawiają wyniki badania wpływu poziomu zapotrzebowania mocy w KSE na poziomy rezerwy wirującej w KSE. Rysunki 4.5, 4.6, i 4.7 to chronologiczne wykresy zmian poziomów generacji wiatrowej i rezerwy mocy w KSE w latach Kolejne rysunki przedstawiają korelacje dla poziomów mocy elektrowni i utrzymywanych rezerw wirujących dla godzin szczytu wieczornego dni wolnych od pracy (rys. 4.8 i 4.9) oraz doliny obciążeń (rys i 4.13). Rys i 4.11 oraz odpowiednio 4.14 i 4.15 pokazują wyniki obliczeń wpływu poziomu zapotrzebowania mocy w systemie na poziom utrzymywanej rezerwy wirującej w KSE. Rys Wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni roboczych 36

37 Rys. 4.2 Wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni roboczych Rys. 4.3 Wpływ wielkości zapotrzebowania mocy w KSE na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni roboczych 37

38 Rys Wpływ wielkości zapotrzebowania mocy w KSE na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni roboczych Rys Moce chwilowe elektrowni w KSE w szczytach wieczornych dni roboczych w latach

39 Rys Wartości chwilowe mocy rezerwy wirującej elektrowni w KSE w szczytach wieczornych dni roboczych w latach Rys Wartości chwilowe mocy rezerwy wirującej w w KSE w szczytach wieczornych dni roboczych w latach

40 Rys Wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni światecznych w latach Rys Wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni światecznych w latach

41 Rys Wpływ wielkości zapotrzebowania mocy w KSE na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w szczytach wieczornych dni światecznych w latach Rys Wpływ wielkości zapotrzebowania mocy w KSE na zmiany poziomu rezerwy wirującej w szczytach wieczornych dni świątecznych w latach

42 Rys Wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w dolinach obciążeń w latach Rys Wpływ pracy elektrowni na zmiany poziomu rezerwy wirującej w dolinach obciążeń w latach

43 Rys Wpływ wielkości zapotrzebowania mocy w KSE na zmiany poziomu rezerwy wirującej elektrowni w dolinach obciążeń w latach Rys Wpływ wielkości zapotrzebowania mocy w KSE na zmiany poziomu rezerwy wirującej w dolinach obciążeń w latach

44 5. Wnioski Analiza wyników badań pozwala stwierdzić, że w badanym okresie ( ) średni poziom utrzymywanej rezerwy mocy w KSE wzrósł o 13,5% dla elektrowni oraz o 27,5% dla wszystkich. W tym samym okresie nastąpił wzrost generacji wiatrowej o 270%. W okresach odciążeń szczytowych na poziom utrzymywanej rezerwy w ma wpływ obciążenie KSE. Zwiększenie się obciążenia w systemie skutkuje obniżaniem się rezerwy mocy w (średnio ok. 0,15 MW na 1 MW wzrostu zapotrzebowania w dniach roboczych oraz 0,21 MW w dniach świątecznych). Znacznie szybciej obniża się w wodnych. W dolinach obciążeń korelacja pomiędzy rezerwą mocy w KSE i zapotrzebowaniem mocy w systemie jest dodatnia. Najmniejsza rezerwa występuje wówczas, gdy ze względu na bardzo niskie zapotrzebowania część elektrowni zostaje odstawiona do rezerwy a elektrownie szczytowo-pompowe pracują w reżymie pompowym. Wzrost produkcji energii elektrycznej w w szczytach obciążeń jest skorelowany ze wzrostem poziomu rezerwy wirującej. Największy obserwowany wpływ, w badanym okresie, występował w szczytach obciążeń w dniach roboczych (wtorki, środy i czwartki). Wzrost mocy elektrowni wywoływał wzrost poziomu rezerwy wirującej elektrowni o 0,48 MW na 1 MW mocy elektrowni a dla całkowitej wirującej rezerwy mocy w systemie o 0,37 MW. Wyniki te obciążone są jednak duża niepewnością, gdyż kwadrat współczynnika korelacji Pearson a (R 2 ) jest w obu przypadkach niższy od 0,20. Można zatem, w tym przypadku, mówić o trendzie a nie o korelacji zjawisk. Dla pozostałych okresów doby nie występują istotne statystycznie korelacje pomiędzy badanymi zmiennymi, a współczynnik R 2 jest we wszystkich przypadkach mniejszy od 0,1. 44