Zwiększenie przepustowości polskich sieci elektroenergetycznych i magazynowanie energii

Transkrypt

1 Zwiększenie przepustowości polskich sieci elektroenergetycznych i magazynowanie energii Seminarium eksperckie Kancelarii Prezydenta RP Rozwój rozproszonych źródeł energii Henryk Majchrzak Prezes Zarządu PSE S.A. 18 kwietnia 2013 r.

2 Definicje Efektywność energetyczna (z Ustawy z dnia ) Stosunek uzyskanej wielkości efektu użytkowego obiektu, urządzenia technicznego lub instalacji w typowych warunkach ich użytkowania lub eksploatacji, do ilości zużycia energii przez ten obiekt, urządzenie techniczne lub instalację, niezbędnej do uzyskania tego efektu. Smart Grid (Sieć inteligentna) Sieć inteligentna to sieć elektroenergetyczna, która w sposób inteligentny integruje zachowania i działania wszystkich przyłączonych do niej użytkowników - wytwórców, odbiorców i prowadzących obydwie te działalności w celu zapewnienia funkcjonowania ekonomicznie efektywnego zrównoważonego systemu, charakteryzującego się wysokim poziomem bezpieczeństwa zasilania. Źródło: Eurelectric (10 steps to Smart Grid) 2

3 Klasyczny łańcuch wartości dla energii elektrycznej Wytwarzanie Przesył Dystrybucja Odbiorcy 3

4 Smart Grid 3 Prosumenci 1 Bezpieczeństwo dostaw: Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną w porównaniu z ograniczonymi możliwościami dostaw. To sieć ma zapewnić potrzebę bezpiecznego, niezawodnego, wydajnego przesyłania i dystrybucji energii elektrycznej. 2 Farmy Słoneczne 1 Auta elektryczne 1 Sterowanie 2 Farmy wiatrowe 1 Magazyny Generacja Rozproszona/Kogeneracja Nowi gracze w łańcuchu wartości. Pojawienie się niewielkich wytwórców energii elektrycznej z promieniowania Mikro-generacja słonecznego, wiatru, wody, biomasy, kogeneracji wymaga inteligentnych, opomiarowanych sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Elektrownia Atomowa 3 Elektrownie węglowe Sieć przyszłości musi być: Zintegrowana Efektywna Elastyczna Niezawodna Bezpieczna Ekonomiczna 4 3 Aktywność Konsumentów: Konsumenci domagają się większego dostępu do wiedzy na temat źródeł energii (w związku z ochroną środowiska), kosztów i rzeczywistego wykorzystania w danym czasie. Pierwszy niezbędny krok: Inteligentna sieć elektroenergetyczna Źródło: SCD Analysis

5 Sieć inteligentna - funkcjonalności Inteligentne zarządzanie siecią klasyczny rozwój sieci wzbogacony o: - inteligentne opomiarowanie, - szybką identyfikację uszkodzeń i automatyzację sieci umożliwiającą minimalizację skutków awarii, - zaawansowane systemy zarządzania siecią pozwalające na optymalne jej wykorzystanie i poprawę niezawodności, mając na względzie generację rozproszoną, w tym prosumencką. Inteligentna zintegrowana generacja zdolność bilansowania systemu elektroenergetycznego przy dużym udziale niespokojnej generacji pochodzącej z OZE, w tym generacji rozproszonej i prosumenckiej, integracja z systemem elektroenergetycznym pojazdów elektrycznych oraz systemów ogrzewania i chłodzenia, inteligentne systemy magazynowania energii. Inteligentny rynek i klienci rozwój programów zarządzania popytem, w tym odpowiedzi strony popytowej, agregowanie źródeł generacji rozproszonej, w tym możliwości magazynowania energii przez pojazdy elektryczne. 5 Źródło: Eurelectric

6 Plan Rozwoju Sieci Przesyłowej Okres planowania do 2025 r. - szacowane nakłady ok. 23 mld zł (ceny stałe 2011 r.). Plan Zamierzeń Inwestycyjnych na lata szacowane nakłady 9,9 mld zł (ceny stałe 2012 r.). Projekt aktualizacji planu rozwoju został uzgodniony przez Prezesa URE w dniu 4 lutego 2013 r. w zakresie obejmującym lata Główne cele: Wzrost bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej. Przyłączenia i wyprowadzenie mocy z nowych elektrowni systemowych. Przyłączenia i wyprowadzenie mocy z OZE. Rozwój połączeń transgranicznych. 6

7 Lokalizacje nowych źródeł wytwórczych wnioskowanych do przyłączenia do sieci przesyłowej 7 160MW 1200MW 910MW 205MW 750 kv 400 kv 220 kv GLN HAG PLC REC LSN MIK 400 kv tymczasowo pracująca na napięciu 220 kv kabel stałoprądowy 450 kv ZUK DUN POM MON 240MW KRA VIE 760MW 2x432MW BCN 135MW GOR 120MW EIS 480MW Legenda: 830MW 244MW GUB stacja elektroenergetyczna kv CPC 108MW moc przyłączeniowa planowanych lądowych FW moc przyłączeniowa planowanych morskich FW moc przyłączeniowa planowanych elektrowni konwencjonalnych moc przyłączeniowa planowanych elektrowni na biomasę ZLG 1200MW 660MW 660MW CRN 166MW POL SWI BOG PLB 160MW PLE ZBK STO LES PAS WRC ZDK CZE 330MW PKW 240MW SLK PPD OSR BYD KRM 250MW 2x900MW 150MW DRG ZRC PAT DBN GDP PLP 2x1000MW 108MW 437MW JAS 500MW+456MW 425MW ADA KAL GRO TEL KON 250MW TRE GDA ANI HCZ WRZ GBL GRU WLA ROK 150MW BLA LAG KED KAT 250MW HAL WIE MOS BIR KOP 910MW PBO 225MW ALB KOM NOS LIS 1045MW 246MW PAB BEK ZAP 900MW+456MW 322MW 874MW PLO PDE JAN TCN JAM PRB CZT BUJ ZGI JOA OLM SOC PIO ROG LOS KHK SIE BYC ELB LUA OLS MSK OLT KIE 910MW WAN SKA 420MW 266,6MW 2x456MW +600MW MOR KPK WTO WSI PIA ROZ RAD 205MW KLA PEL OST WYS MIL TAW KOZ ATA STN 480MW 830MW OSC CHM LEM LMS 1000MW PUL RZE BGC 250MW KRI ABR SDU 1000MW STW ELK LSY ALY MKR 422MW 75MW NAR 500MW CHS ZAM CHA DOB

8 Planowane inwestycje w okresie oraz do roku 2025 STO ZRC ALY SLK DRG GDA Planowane efekty realizacji inwestycji w okresie : budowa około 4600 km nowych torów linii 400 kv, modernizacja istniejących linii 400 i 220 kv o długości około 2500 km, wybudowanie 17 nowych obiektów stacyjnych, modernizacja 21 istniejących stacji i rozdzielni. 750 kv 400 kv 220 kv PLC GLN POM POM VIE EIS HAG Legenda: REC KRA MON LSN MIK GOR ZUK CPC DUN 400 kv tymczasowo pracująca na napięciu 220 kv kabel stałoprądowy 450 kv BCN GUB stacja elektroenergetyczna kv ZLG POL PLE CRN SWI BOG ZYD PKW PLB LES WRC ZBK ZDK CZE PAS PPD KRM OSR BYD PAT DBN GDP JAS ADA KAL GRO PLP TEL WLA KON TRE ANI HCZ WRZ GBL GRU PAB BEK ZAP PDE ZGI JAN JOA LOS ROK BLA TCN LAG KHK KED KAT JAM HAL SIE WIE BIR BYC MOS KOP PBO PRB CZT ALB KOM BUJ NOS LIS ELB PLO OLM SOC PIO ROG OLS MSK OLT KIE LUA WAN SKA MOR KPK RAD WTO WPR WTO WSI PIA KLA OST WYS ROZ OSC PEL MIL WSI TAW STN KOZ CHM ATA ELK LMS NAR SDU LSY PUL ABR MKR STW RZE BGC KRI CHS ZAM DOB CHA inwestycje nowa inwestycja planowane do zrealizowania w latach modernizacja budowa/modernizacja stacji LEM 8

9 INTELIGENTNE ZARZĄDZANIE SIECIĄ ROZWÓJ SYSTEMÓW DYSTRYBUCYJNYCH 9

10 Aktywne zarządzanie systemem dystrybucyjnym (1) OSD są głównymi integratorami rozproszonych zasobów energii (GR) Wzrost penetracji niestabilnych źródeł GR w systemie elektroenergetycznym. Źródła GR są przyłączane głównie do sieci dystrybucyjnej SN i nn. GR sama w sobie nie redukuje kosztów sieci, a w rzeczywistości może je nawet zwiększać Budowanie źródeł GR blisko centrów jej zużycia nie redukuje kosztów sieci dystrybucyjnych chwilowa, lokalna kompensacja generacji i zapotrzebowania. Prowadzenie ruchu systemu z większym udziałem GR jest bardziej skomplikowane przepływy dwukierunkowe, ograniczenia sieciowe, wahania napięcia. Aktywne zarządzanie systemem dystrybucyjnym może pomóc OSD lepiej wykorzystywać istniejącą sieć Podejście dopasuj i zapomnij nie gwarantuje efektywności przy zdecentralizowanej produkcji energii projektowanie na obciążenie szczytowe. Kluczowym narzędziem będzie większa elastyczność, zarówno po stronie podaży (generacja), jak i po stronie popytu (odbiór). Elastyczność pomogłaby optymalizować wykorzystanie istniejącej sieci, a tym samym minimalizować rozbudowę sieci dystrybucyjnych. 10

11 Aktywne zarządzanie systemem dystrybucyjnym (2) Kluczowe elementy aktywnego zarządzania systemem dystrybucyjnym Planowanie rozwoju sieci i opcji dostępu, które ograniczą potrzebę inwestowania kontrakty na zmienny dostęp do sieci dla źródeł GR i odbiorców, na bazie zachęt finansowych (ograniczenia zwykle przez kilka godzin w roku). Odpowiednie wymagania dotyczące przyłączania GR do sieci odporność na spadki napięcia, zdolność do pracy wyspowej, opomiarowanie, SCADA, takie same koszty korzystania z sieci jak pozostali wytwórcy. Nowa rola usług w działaniu sieci dystrybucyjnej - usługi systemowe powinny powstawać na poziomie dystrybucji: Wykorzystanie elastyczności do rozwiązania kwestii ograniczeń w sieci dystrybucyjnej platformy elastyczności, rola agregatorów. Ulepszenie wymiany informacji przepływ informacji w relacji OSP->OSD->użytkownicy sieci dystrybucyjnej. Regulacja napięcia wykorzystanie najbardziej efektywnych opcji lokalnych. Narzędzia techniczne pozwalające OSD stać się prawdziwymi operatorami systemu - aktywne monitorowanie sieci na poziomie SN i nn, sterowanie rozpływami mocy, inteligentne liczniki. 11

12 Aktywne zarządzanie systemem dystrybucyjnym (3) Każda sieć dystrybucyjna powinna być oceniana indywidualnie, aby zapewnić akceptowalną technicznie i opłacalną równowagę pomiędzy inwestycjami infrastrukturalnymi i pozyskiwaniem nowych usług od użytkowników sieci. Regulacja musi umożliwiać wykorzystywanie najbardziej opłacalnych rozwiązań i innowacji - rewizja istniejących struktur taryf sieciowych. 5 głównych zadań dla decydentów: Prawidłowa implementacja istniejącej legislacji UE Drugi i Trzeci Pakiet Energetyczny oraz nowa Dyrektywa dotycząca Efektywności Energetycznej. Uwzględnienie doświadczeń zdobytych podczas realizacji projektów demonstracyjnych dotyczących inteligentnej sieci nowe Kodeksy Sieci. Stworzenie ram regulacyjnych, które umożliwią wdrażanie najbardziej efektywnych projektów i otrzymywanie wynagrodzenia poprzez odpowiednie opłaty sieciowe. Przyjęcie zasad dla przyłączania i dostępu do sieci rozproszonych zasobów energii, aby sprostać potrzebom związanym z elastycznością. Stworzenie standardów operacyjnych i uproszczenie procedury pozyskiwania usług elastyczności na rynku. 12

13 INTELIGENTNA ZINTEGROWANA GENERACJA ROZWÓJ ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII 13

14 Dopuszczalny poziom mocy zainstalowanej w źródłach wiatrowych i fotowoltaicznych ze względu na bilansowanie mocy w KSE Źródła wiatrowe: Moc farm wiatrowych przyłączonych w KSE wynosi około 2,8 tys. MW. OSP oraz OSD określili warunki przyłączenia dla farm wiatrowych o łącznej mocy przekraczającej 20 tys. MW (w tym OSP na około 9,1 tys. MW). Suma mocy farm wiatrowych, dla których określono warunki przyłączenia znacznie przewyższa wartości zawarte w dokumentach rządowych. Moc zainstalowana farm wiatrowych na poziomie 8 9 tys. MW praktycznie wyczerpuje możliwości przyłączeniowe dla kolejnych farm wiatrowych do roku 2020 przy zachowaniu bezpieczeństwa funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. Czynnikiem decydującym o powyższych wartościach jest brak możliwości odebrania wyprodukowanej energii elektrycznej z farm wiatrowych z przyczyn bilansowych. Źródła fotowoltaiczne: Moc źródeł fotowoltaicznych przyłączonych w KSE wynosi około 2 MW. Proces określania warunków przyłączenia dla źródeł fotowoltaicznych dopiero się rozpoczyna. PSE S.A. prowadzi analizy w celu określenia poziomu mocy źródeł fotowoltaicznych możliwego do przyłączenia do KSE. 14

15 Przykłady realizacji instalacji fotowoltaicznych w Polsce Elektrownia fotowoltaiczna w Wierzchosławicach o mocy 1 MW Elektrownia fotowoltaiczna w Jaworznie Sanktuarium Matki Bożej Nieustającej Pomocy o mocy 71,35 kw 15

16 Miesięczna produkcja energii elektrycznej w elektrowni fotowoltaicznej Jaworzno - Sanktuarium Produkcja energii elektrycznej (kwh) w dniach od 1 do 31 marca 2013 r. (źródło: sunnyportal.com) 16

17 Zmienność sezonowa generacji fotowoltaicznej w Niemczech Suma generacji fotowoltaicznej w Niemczech w dniach: 10 stycznia, marca, maja, lipca, września i listopada 2012 r. (źródło: eex.com) Przyrost mocy zainstalowanej pomiędzy styczniem a listopadem 2012 r. ok MW 17

18 Obszary wykorzystania technologii magazynowania energii elektrycznej 1. Działalność na potrzeby OSP: Świadczenie usług regulacyjnych programowych (regulacja częstotliwości i napięcia). Świadczenie usług systemowych w stanach awaryjnych (np. w postaci mocy interwencyjnych). Ograniczenie skutków zmienności generacji ze źródeł wiatrowych. Redukcja ograniczeń przesyłowych. 2. Działalność na konkurencyjnym rynku energii elektrycznej - gromadzenie energii w okresie pozaszczytowym i oddawanie jej do systemu w okresie szczytu zapotrzebowania. 18

19 Przykłady zastosowania zasobników bateryjnych Farma wiatrowa Laurel Mountain (USA) o mocy 98 MW z baterią 32 MW Farma wiatrowa Rakkasho-Futamata (Japonia) o mocy 51 MW z baterią 34 MW 19

20 Przykład zasobników sprężonego powietrza (CAES) w Huntorf (Niemcy) Podstawowe parametry: Moc maksymalna: 321 MW Moc kompresora: 68 MW Czas startu: 14 minut (normalny), 8 minut (szybki) Czas pracy z pełną mocą: 3 godziny 20

21 Samochody elektryczne ładowanie i stacje wymiany baterii w Chinach program obejmuje 36 prowincji, wybudowane 353 stacje ładowania i wymiany baterii oraz punktów ładowania, najbardziej rozbudowany system na świecie. 21 Źródło: State Grid Corporation of China

22 Rekomendacja PSE S.A. dotycząca proponowanych zmian w Prawie Energetycznym w zakresie magazynowania energii W przypadku braku dostępnej mocy przyłączeniowej, umożliwienie przyłączania źródeł wiatrowych pod warunkiem, że będą one wyposażone w instalację do magazynowania wytworzonej przez nie energii elektrycznej. Proponuje się aby instalacja umożliwiała zmagazynowanie energii elektrycznej wytworzonej w trakcie trwania tzw. doliny nocnej. Wprowadzenie zmagazynowanej energii do sieci elektroenergetycznej realizowane byłoby w pozostałych godzinach doby, poza doliną nocną. Proponuje się wprowadzenie powyższej rekomendacji w procesie wdrożenia nowych ustaw w ramach tzw. trójpaku energetycznego : Prawo Energetyczne (dotyczące elektroenergetyki), Prawo Gazowe i Ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii. 22

23 INTELIGENTNY RYNEK I KLIENCI PROGRAMY ZARZĄDZANIA POPYTEM 23

24 Reakcja strony popytowej (Demand Response - DR) w problematyce zarządzania stroną popytową (DSM) ZARZĄDZANIE STRONĄ POPYTOWĄ (DSM) Reakcja strony popytowej (DR) Kształtowanie krzywej obciążeń, poprzez sterowanie obciążeniem, czyli zmniejszenie obciążenia lub przesunięcie obciążenia na okres poza szczytem Efektywność energetyczna DR dobrowolne, tymczasowe dostosowanie zapotrzebowania na moc, realizowane przez użytkownika końcowego: Realizowane na podstawie umowy lub W odpowiedzi na sygnał cenowy energii elektrycznej (cena taryfowa lub rynkowa) [definicja: ENTSO-E] 24

25 Zaangażowanie OSP w budowę sieci inteligentnej Wdrożenie programów przeciwawaryjnych DR zakup usługi Praca Interwencyjna: Redukcja zapotrzebowania na polecenie OSP w realizacji (cel: 200 MW w 2013 roku). Pierwsze umowy na redukcję zapotrzebowania o 25/30 MW (zima/lato) podpisano r. z PGE GiEK S.A. Wdrożenie programów ekonomicznych DR wprowadzenie możliwości składania na rynku bilansującym ofert redukcji obciążenia przez odbiorców od 2014 roku. Rynek danych pomiarowych zaangażowanie w tworzenie Operatora Informacji Pomiarowej (od 2015), wspieranie rozwiązań w zakresie budowy inteligentnego opomiarowania. Wspieranie rozwoju infrastruktury pojazdów elektrycznych udział w pracach koncepcyjnych z Kancelarią Prezydenta RP, MG i NCBiR, wymiana doświadczeń w zakresie użytkowania samochodów elektrycznych. Zarządzanie infrastrukturą sieci przesyłowej automatyzacja Stacji Elektroenergetycznych (Systemy Sterowania i Nadzoru), budowa systemu monitorowania dynamicznej obciążalności linii, budowa rozległego systemu monitorowania sieci (Wide Area Measurment System). Nowe usługi wykorzystanie potencjału źródeł generacji rozproszonej do świadczenia usług systemowych w przygotowaniu, usługa rezerwy interwencyjnej w przygotowaniu. 25

26 Dziękuję za uwagę