Czy za wszystkie straty energii w sieci 110 kv odpowiada spółka dystrybucyjna?

Transkrypt

1 Czy za wszystkie straty energii w sieci 110 kv odpowiada spółka dystrybucyjna? Autorzy: Jerzy Szkutnik, Anna Gawlak, Stanisław Czepiel Instytut Elektroenergetyki Politechniki Częstochowskiej, Jerzy Zając Enion SA, Oddział w Częstochowie ( Energia Elektryczna wrzesień 2011) Straty w sieci 110 kv w spółce dystrybucyjnej (SD) zależą od parametrów sieci: jej długości, przekrojów przewodów, liczby punktów zasilających, a przede wszystkim od energii przesyłanej tymi sieciami. To jednak nie wyczerpuje problemu. Straty w sieci 110 kv zależą również od układu pracy i przepływającej przez tę sieć energii, o czym decyduje PSE Operator spółka dystrybucyjna nie ma na to wpływu. Oddział Częstochowa Enion SA ma dwa punkty zasilania z sieci 220/110kV stacje Wrzosowa i Aniołów. Sieć 110 kv ma powiązania z sieciami 110 kv PGE Dystrybucja SA Oddział Skarżysko Kamienna, PGE Dystrybucja SA Oddział Łódź-Teren, EnergiaPro Oddział w Opolu, Vattenfall Distribution Poland, Enion SA Oddział w Będzinie. W październiku 2010 r do sieci 110 kv został przyłączony generator o mocy 63 kva w centrum Częstochowy. Schemat sieci 110 kv pokazano na rysunku 1. W artykule pokazano wielkość strat energii w sieci 110 kv w ostatnich kilku latach i ich zależności od wielkości wprowadzanej energii elektrycznej z transformatorów 220/110 kv

2 stacji Wrzosowa i Aniołów, od wielkości energii wprowadzonej i oddanej z i od sąsiednich SD i oddziałów Enion SA oraz od wielkości energii dostarczonej do odbiorców częstochowskiego Oddziału Enion SA. Wydawałoby się, że straty energii powinny być w miarę stabilne i zależeć przede wszystkim od wielkości energii sprzedanej odbiorcom. Tak nie jest straty energii w sieci 110 kv w Oddziale w Częstochowie zależą przede wszystkim od wielkości energii wprowadzonej do sieci 100 kv z transformatorów 220/110kV E w220/110 i energii wprowadzonej liniami 110 kv od sąsiednich SD E wl110, w szczególności od PGE Dystrybucja SA Oddział Łódź-Teren. Natomiast relacja między tymi wielkościami zależy od ustawienia poziomów napięć w sieci 220 kv i 110 kv, za co odpowiada PSE Operator. SD nie ma na to wpływu i nie ponosi za to odpowiedzialności. Przykład rozpływu mocy w sieci 110 kv pokazano na rysunku 2. W przeszłości, a czasami nawet obecnie, napięcia w sieci 110 kv są tak ustawione, że punkt spływu mocy znajduje się w GPZ Kiedrzyn, mimo jego bezpośredniego sąsiedztwa ze stacją Aniołów, gdzie znajduje się autotransformator 220/110kV. Tak więc straty energii w sieci 110 kv są wyższe niż mogłyby być, gdyby nie konieczność zasilania odbiorców innych niż swoi. Zależności korelacyjne między stratami energii a energią wprowadzoną do sieci 110 kv Na rysunku 3 przedstawiono straty energii oraz energię wprowadzoną do sieci 110 kv w latach Jak wynika z rysunku 3 do 2007 r. energie wprowadzone do sieci 110 kv były znacznie wyższe niż w pozostałych latach, dlatego też analizy przeprowadzono za lata Sprawdzono zależności korelacyjne pomiędzy stratami energii w sieci 110 kv a pozostałymi parametrami. Wyniki zamieszczono w tabeli 1. Jak wynika z tabeli 1, na poziomie istotności α = 0,05 istnieje korelacja pomiędzy stratami energii a energią wprowadzoną do sieci r xy =0,620, jak również pomiędzy energią wprowadzoną liniami sieci 110 kv r xy = 0,541 oraz energią zakupioną tranzytem od SD Łódź r xy =0,467. Nie ma natomiast korelacji pomiędzy energią zakupioną tranzytem od EnergiiPro Oddział w Opolu, jak również pomiędzy stratami energii a średnią temperaturą w miesiącu.

3 Jest bardzo ciekawe, że nie istnieje korelacja pomiędzy stratami a energią wprowadzoną przez transformatory 220/110. Sprawdzono również zależności krzywoliniowe. Wnioski się pokrywają. Jak wynika z tabeli 2, korelacja jest wyższa, gdy weźmie się pod uwagę całkowity zakup energii od sąsiadujących spółek, mimo że nie ma korelacji pomiędzy stratami a zakupem od EnergiiPro Oddział w Opolu.

4 Określono zależności pomiędzy stratami energii w sieci 110 kv a energią sprzedaną tranzytem, co przedstawiono na rysunku 4. Sprawdzono, czy straty nie są zależne od kilku parametrów. W tym celu wykorzystano miarę informacyjną. Na podstawie badań nie można powiedzieć, że istnieje korelacja pomiędzy stratami a kombinacjami pozostałych parametrów. Otrzymane miary informacyjne są niższe niż współczynnik korelacji (0,620) dla energii wprowadzonej do sieci 110 kv. Zbadano zależność strat energii od energii wprowadzonej do sieci 110 kv przez transformatory 220/110, wprowadzonej liniami 110 kv, wprowadzonej przez OZE. Otrzymano współczynnik wyznaczania równy 0,602, co świadczy o wysokiej zależności pomiędzy stratami a zmiennymi niezależnymi. Zastosowano statystykę F do określenia, czy wyniki te, przy tak wysokiej wartości r2, wystąpiły przypadkowo. Ponieważ F = 4,412>0,999 można przyjąć, że na poziomie istotności α = 0,05 hipoteza o braku zależności między stratami energii a pozostałymi zmiennymi powinna być odrzucona. Sprawdzono również, czy F przyjmie większą wartość. Otrzymano wynik równy 0,000282, co świadczy, że równanie regresji jest przydatne do szacowania strat energii. Następnie wykorzystując test t sprawdzono, czy można wykorzystać wszystkie zmienne do oceny strat energii w sieci 110 k V. Na podstawie analizy można powiedzieć, że wszystkie pozostałe parametry, oprócz wartości stałej funkcji, nie wnoszą wystarczająco dużo informacji do określania strat energii w sieci 110 kv. Metoda korelacyjna, biorąca pod uwagę tylko te energie, nie jest wystarczająca do obliczania strat energii. Najwyższą miarę informacyjną otrzymano dla energii wprowadzonej do sieci 110 kv przez transformatory, energii wprowadzonej liniami 110 kv oraz energii zakupionej tranzytem. Otrzymano funkcję F równą 10,876 > 0,985 można przyjąć, że na poziomie istotności α = 0,05 hipoteza o braku zależności między stratami energii a zmiennymi powinna być odrzucona.

5 Równanie określające straty energii będzie miało postać: E = 0,00445x 1 + 0,0244x 2 + 0,01499x ,146 gdzie: x 1 - energia zakupiona tranzytem [MWh] x 2 - energia wprowadzona liniami 110 kv [MWh] x 3 - energia wprowadzona przez transformatory 220/110 [MWh] Następnie wykorzystując test t sprawdzono, czy można wykorzystać wszystkie zmienne do oceny strat energii w sieci 110 kv. Na podstawie analizy można powiedzieć, że zmienne x 1 i x 2 nie wnoszą wystarczająco dużo informacji do określania strat energii w sieci 110 kv Dlatego też, mimo istnienia korelacji, obliczając straty według tego równania, można spodziewać się dużego błędu. W związku z tym zbadano, czy nie można obliczać strat energii dla każdego z miesięcy oddzielnie. Określono zależności korelacyjne dla poszczególnych miesięcy. Wyznaczono współczynniki korelacji pomiędzy stratami energii w poszczególnych miesiącach a niektórymi energiami. Wyniki zamieszczono w tabeli 3. Jak wynika z tabeli 3, nie ma istotnych korelacji pomiędzy stratami energii w poszczególnych miesiącach. Określono zależności pomiędzy stratami energii w sieci 110 kv a energią wprowadzoną do sieci, wprowadzoną liniami do sieci oraz zakupioną tranzytem oraz współczynniki korelacji. Jeżeli współczynnik korelacji jest większy od 0,844, to należy przyjąć, że istnieje korelacja dla określonego miesiąca. Wyniki zamieszczono w tabeli 3. Jak wynika z tabeli 4, tylko dla 3 miesięcy da się wyznaczyć straty energii w sieci 110 kv w zależności od energii. Dlatego też metoda taka nie jest przydatna. Ponieważ metodami korelacyjnymi nie da się obliczyć strat energii w sieci 110 k V, sprawdzono, czy straty energii nie są zależne od energii sprzedanej własnym odbiorcom i sprzedanej tranzytem. Na rysunku 5 pokazano zależności pomiędzy stratami energii a energią sprzedaną własnym odbiorcom. Brak korelacji.

6 Zbadano zależność strat energii od energii sprzedanej własnym odbiorcom i sprzedanej tranzytem. Otrzymano funkcję F równą 18,689 > 0,951 można przyjąć, że na poziomie istotności α = 0,05 hipoteza o braku zależności między stratami energii a zmiennymi powinna być odrzucona. Równanie określające straty energii będzie miało postać: E = 0,0264x 1 + 0,0151x ,0436 gdzie: x 1 - energia sprzedana własnym odbiorcom [MWh], x 2 - energia sprzedana tranzytem [MWh] Następnie wykorzystując test t sprawdzono, czy można wykorzystać wszystkie zmienne do oceny strat energii w sieci 110 kv. Otrzymano następujące wyniki dla zmiennej x 1-6,101, dla zmiennej x 2-3,174 dla wyrazu wolnego - minus 2,115. Statystyka t przyjęła wartość 2,014. Ponieważ wszystkie wartości przy zmiennych są większe od wartości t, można przyjąć, że równanie określające straty energii w sieci 110 kv funkcji energii sprzedanej własnym odbiorcom i tranzytem jest wyznaczone z wystarczającą dokładnością. Na tej podstawie da się więc określić jaka część strat w sieci 110 kv jest spowodowana tranzytem. Można przyjąć, że 36,4 proc. to straty spowodowane przez sprzedaż energii odbiorcom innym. Podsumowanie Strat energii w sieci 110 kv nie da się wyznaczyć na podstawie zależności korelacyjnych pomiędzy stratami energii a energią wprowadzoną bądź zakupioną do sieci 110 kv. Nie wszystkie straty energii w sieci 110 kv są zależne od SD, o przepływach energii w tej sieci

7 nie decyduje bowiem SD. Jeżeli przyjąć założenie, że tylko ta część strat w sieci 110 kv, która odpowiada za przesył energii własnym odbiorcom obciąża spółkę, to ponad 36 proc. strat w sieci 110 kv nie powinno jej obciążać. Literatura 1. Kulczycki J., praca zbiorowa, Straty energii elektrycznej w sieci dystrybucyjnej, PTPiREE, Poznań Horak J., Gawlak A., Szkutnik J., Sieć elektroenergetyczna jako zbiór elementów, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 1998.