ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM W XXI WIEKU

Transkrypt

1 VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Straty energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych Wrocław, marzec 2018 rok Elżbieta Niewiedział, Ryszard Niewiedział Wyższa Szkoła Kadr Menedżerskich w Koninie ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM W XXI WIEKU

2 Odbiorcy energii elektrycznej Klienci szeroko rozumianej elektroenergetyki Odbiorcy oczekują pewnych dostaw takiej ilości energii w określonej czasie, aby mogli zaspokoić swoje potrzeby inaczej zapewnienia wysokiego poziomu bezpieczeństwa energetycznego.

3 Bezpieczeństwo energetyczne 1. Bezpieczeństwo energetyczne odbiorcy to określony stopień gwarancji możliwości korzystania z potrzebnych mu form energii w określonym czasie i w potrzebnej ilości oraz przy dostępnej dla niego cenie. Zapewnienie tego bezpieczeństwa stawia odpowiednie wymagania dostawcom. 2. Bezpieczeństwo dostaw energii gotowość dostawców do pokrycia pełnego zapotrzebowania na energię po akceptowalnych społecznie cenach w stanach normalnych i ograniczonego zapotrzebowania energii w stanach awaryjnych.

4 STRATY ENERGII w sieciach elektroenergetycznych - składnik bilansu energii Straty energii = zużycie energii na potrzeby własne sieci Światowe tendencje Wzrost efektywności energetycznej Zadania dla Operatorów Sieci Minimalizacja strat energii

5 Polska Ustawa o efektywności energetycznej aktualna wersja z 2016 roku w Art.1. określa między innymi: zadania jednostek sektora publicznego w zakresie efektywności energetycznej; zasady realizacji obowiązku uzyskania oszczędności energii w Art podaje rodzaje działań, które mają ograniczyć straty energii w sieciach elektroenergetycznych związane z poborem energii biernej sieciowe związane z przesyłaniem lub dystrybucją energii elektrycznej na transformacji

6 Podstawowa wielkość wykorzystywana do analizy strat energii Wskaźnik strat i różnic bilansowych ΔE % czyli stosunek strat i różnic bilansowych do energii elektrycznej wprowadzonej do sieci ΔE % ΔE E wp 100 gdzie: ΔE straty i różnice bilansowe w sieci na danym poziomie napięcia; E wp energia elektryczna wprowadzona do sieci na danym poziomie napięcia.

7 Wskaźniki określające zmiany strat energii i różnic bilansowych w latach w 1 E E wp_k wp_2002 w 2 DE DE k 2002 w 3 DE DE %_k %_2002 gdzie: DE wp_k - energia wprowadzona do sieci na danym poziomie napięcia w k-tym roku DE k - straty i różnice bilansowe w k-tym roku DE %_k - procentowe straty i różnice bilansowe w k-tym roku

8 Wskaźniki określające zmiany energii wytworzonej z OZE i wprowadzonej do sieci w latach w E wp _ OZE 4 E wp 1000 [ ] w 5 E E wp _ OZE _ k wp _ OZE _ 2002 Współczynnik korelacji R y = w 4 zmiany wartości wskaźnika strat ΔE % x = w 5 zmiany energii wytworzonej w OZE i wprowadzonej do sieci R Kov( x, x. y y)

9 Wskaźniki określające średnioroczne zmiany strat energii i różnic bilansowych w wybranych okresach czasu z lat Średnioroczny przyrost w okresach pięcioletnich (czteroletnich) Średnioroczny przyrost między rokiem 2016 i 2015 Średnioroczny przyrost w całym badanym okresie czternastu lat gdzie: X 2002, X 2007, X 2012, X 2015, X 2016 wartości badanej wielkości w latach 2002, 2007, 2012, 2015 i 2016

10 Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieciach 400 i 220 kv KSE Rok E wp ΔE ΔE % w 1 w 2 w ,89 1,00 1,00 1, ,98 1,15 1,20 1, ,69 1,25 1,11 0, ,71 1,24 1,12 0, ,64 1,29 1,12 0, ,77 1,29 1,21 0, ,62 1,30 1,11 0,86

11 Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieciach 110 kv KSE Rok E wp ΔE ΔE % w 1 w 2 w ,39 1,00 1,00 1, ,83 1,11 0,85 0, ,70 1,12 0,80 0, ,61 1,13 0,76 0, ,44 1,13 0,68 0, ,55 1,15 0,75 0, ,48 1,17 0,73 0,62

12 Średnioroczne przyrosty α [%] dla strat energii, energii wprowadzonej do sieci i wskaźnika strat w sieciach NN i 110 kv 3,00 2,50 2,00 ΔE % W_1 W_3 1,40 1,10 sieć 400 kv i 220 kv sieć 400 kv i 220 kv sieć 110 kv sieć 110 kv sieć 400 kv i 220 kv sieć 110 kv 1,20 0,90 1,50 1,00 1,00 0,70 0,50 0, , , Średnioroczne przyrosty α [%] Przedział Sieć NN Sieć 110 kv czasu E wp ΔE ΔE % E wp ΔE ΔE % ,92 3,78 0,84 2,15-3,14-5, ,66-1,53-3,13 0,13-1,36-1, ,97-0,04-1,00 1,19-2,23-3, ,55-8,07-8,58 1,99-2,57-4, ,91 0,77-1,12 1,15-2,25-3,36

13 Podsumowanie SIECI NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ (400 i 220 kv) wzrost ilości energii wprowadzonej do sieci; różne wartości przyrostów w przedziałach czasu: a = 2,92% przy a = 0,55% wolniejszy przyrost energii wprowadzonej do sieci w ostatnich latach nieregularne średnioroczne zmiany strat energii: początkowy okres wzrost strat a > 0 w następnych latach spadek a = -1,0% i a = -8,6% <0 (brak regularności zmian) średnia korelacja (współzależność) między energią wprowadzoną do sieci a wskaźnikiem strat R = -0,85.

14 Podsumowanie SIECI WYSOKICH NAPIĘĆ 110 kv wartości średniorocznych przyrostów energii wprowadzonej w sieci 110 kv a = 2,15% a = 1,15% wskazują na wolniejszy przyrost energii wprowadzonej a = 1,91% w porównaniu z siecią NN a = 2,92% znaczące obniżenie wskaźnika strat w całym okresie 14-tu lat w sieciach 110 kv a = 3,36% w porównaniu z siecią NN a = 1,12% współzależność między energią wprowadzoną do sieci 110 kv a wskaźnikiem strat jest na podobnym poziomie jak w sieci NN wskaźnik korelacji R = -0,83

15 Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieciach średniego napięcia Rok E wp ΔE ΔE % w 1 w 2 w ,38 1,00 1,00 1, ,00 1,15 1,05 0, ,09 1,21 0,85 0, ,10 1,22 0,86 0, ,03 1,23 0,85 0, ,99 1,26 0,86 0, ,70 1,30 0,80 0,62

16 Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieciach niskiego napięcia Rok E wp ΔE ΔE % w 1 w 2 w ,94 1,00 1,00 1, ,09 1,08 0,82 0, ,30 1,11 0,59 0, ,98 1,11 0,55 0, ,74 1,10 0,53 0, ,37 1,11 0,50 0, ,65 1,12 0,44 0,39

17 Średnioroczne przyrosty α [%] dla strat energii, energii wprowadzonej do sieci i wskaźnika strat w sieciach średniego i niskiego napięcia ΔE % W_1 W_ sieć SN sieć nn 1,4 1,2 sieć SN sieć nn 1,1 0,9 sieć SN sieć nn 8 6 0,7 4 1,0 0, , , Średnioroczne przyrosty α [%] Przedział Sieć SN Sieć nn czasu E wp ΔE ΔE % E wp ΔE ΔE % ,77 0,96-1,76 1,53-3,86-5, ,03-4,05-5,03 0,56-6,54-7, ,83-1,54-3,31 0,28-7,03-7, ,16-6,72-9,57 0,83-12,52-13, ,88-1,57-3,38 0,83-5,73-6,51

18 Podsumowanie SIECI ŚREDNICH NAPIĘĆ średnioroczny przyrost energii wprowadzonej w sieciach SN w całym okresie 14-tu lat a = 1,88% nieco niższy od przyrostu w sieciach NN a = 1,91% nietypowe zmiany rzeczywistych i procentowych strat energii w latach ; dla średniorocznego przyrostu strat ΔE a = 0,96% >0 oraz a = - 1,76%<0 dla wskaźnika strat ΔE % znacznie szybszy wzrost ilości energii E wp w stosunku do wzrostu strat energii ΔE znaczny spadek rzeczywistych rocznych strat energii ΔE o 20% i wskaźnika ΔE % o 38%, przy wysokim wzroście energii wprowadzonej do sieci E wp o 30% silniejsza (niż sieciach NN i 110 kv) korelacja między energią wprowadzoną do sieci SN a wskaźnikiem strat ΔE % R = -0,94

19 Podsumowanie SIECI NISKICH NAPIĘĆ najniższy - w porównaniu z przyrostami w pozostałych sieciach wyższych napięć - przyrost energii wprowadzonej do sieci nn w okresie 14-tu lat a = 0,83% w sieciach nn wystąpił najwyższy w porównaniu ze zmianami w pozostałych sieciach spadek wskaźnika strat energii ΔE % a = -6,5% zmiana odwrotna do zmian energii wprowadzonej do sieci znaczny spadek rzeczywistych rocznych strat energii ΔE o 56% i wskaźnika ΔE % o 61%, przy wysokim wzroście energii wprowadzonej do sieci E wp o 12% najsilniejsza współzależność między średniorocznymi zmianami energii wprowadzonej a wskaźnikiem strat współczynnik korelacji R = -0,97

20 Sieć 110 kv udział energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej energii elektrycznej dostarczonej do sieci 110 kv wzrósł od 0,4 w roku 2002 do 55,0 w roku 2016 R= - 0,81 Rok E wp_oze w 4_ w ,4 1, ,3 10, ,5 70, ,3 88, ,0 112,7 Najwyższy średnioroczny przyrost dostaw energii z OZE ,56% alfa = 44,52% ,9 160, ,0 173,

21 Sieć SN udział energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej energii elektrycznej dostarczonej do sieci SN wzrósł od 1,5 w roku 2002 do 36,8 w roku 2016 R= - 0,95 Rok E wp_oze w 4_ w ,5 1, ,7 2, ,0 14, ,1 19, ,7 23,5 Najwyższy średnioroczny przyrost dostaw energii z OZE ,77 % alfa = 28,32% ,4 29, ,8 32,

22 Sieć nn Udział energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej energii elektrycznej dostarczonej do sieci nn zmieniał się od od 2,2 w roku 2012 (max) do 1,3 w roku 2015 R= - 0,85 Rok E wp_oze w 4_ w ,2 1, ,0 0, ,5 0, ,6 0, ,6 0, ,3 0, ,9 0,95 Najwyższy średnioroczny przyrost dostaw energii z OZE ,30% 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 alfa = - 0,38%

23 Produkcja energii E prod w polskich elektrowniach w latach Bezwzględne ΔE i procentowe ΔE % straty energii w odniesieniu do globalnie wytworzonej energii E prod Rok Jednostka E prod TWh 157,66 163,55 162,14 164,56 159,10 164,80 166,70 ΔE TWh 11,96 10,58 10,72 10,48 10,07 10,22 9,42 ΔE % % 7,58 6,47 6,61 6,37 6,33 6,20 5,65 Oszczędności w stratach blisko 2,54 TWh ponad milion ton CO 2

24 Produkcja energii E prod w polskich elektrowniach oraz wskaźnik strat energii w polskich sieciach elektroenergetycznych w latach ,10 Produkcja energii Straty energii 0,90 0,

25 Produkcja E prod w polskich elektrowniach i straty w polskich sieciach elektroenergetycznych w latach łączne, rzeczywiste straty energii w ciągu 7-ciu lat zmalały o około 21% przy wzroście produkcji energii na poziomie 5,4% (średnioroczne zmiany były równe odpowiednio -3,9% i +0,9%); nieco większe wartości widać w procentowych zmianach, które zmalały w tym samym czasie o 25,5% (średniorocznie o 4,8%); w roku 2016 obserwuje się dynamiczny spadek poziomu łącznych strat o ok. 9% w stosunku do roku 2015, a tylko ok. 2% w roku 2015 w stosunku do roku 2014

26 Produkcja E prod w polskich elektrowniach i straty w polskich sieciach elektroenergetycznych w latach zmiana udziału strat energii na poszczególnych poziomach napięć w łącznych stratach; udział strat w sieciach nn zmalał w ciągu 7-miu lat z blisko 36% na 29%, udział strat w sieciach pozostałych napięć zwiększyły przy czym największy przyrost udziału wystąpił w sieciach NN - wzrost o 22%; w sieciach 110 kv i SN przyrost udziału był rzędu kilku procent; porównanie strat z okresu lat ze stratami z okresu straty sieciowe mają nadal tendencję spadkową co skutkuje wyższą efektywnością procesu przesyłu energii elektrycznej i wywiązywaniem się z nałożonych działań wynikających pkt w Ustawy o efektywności energetycznej

27 DZIĘKUJĘ BARDZO ZA UWAGĘ