Moce interwencyjne we współczesnym systemie elektroenergetycznym Wojciech Włodarczak Wartsila Polska Sp. z o.o.

Transkrypt

1 Moce interwencyjne we współczesnym systemie elektroenergetycznym Wojciech Włodarczak Wartsila Polska Sp. z o.o. 1 Wärtsilä lipiec 11

2 Tradycyjny system energetyczny Przewidywalna moc wytwórcza Znana ilość i moc bloków Bloki sterowane przez operatorów Względnie przewidywalne obciążenie Powtarzalna krzywa obciążenia Rezerwa tylko dla sytuacji awaryjnych Wypadnięcie bloku Awaria linii przesyłowej 2 Wärtsilä lipiec 11

3 Współczesny system energetyczny Wzrost mocy zainstalowanej w OZE Nieprzewidywalność mocy wytwórczych Priorytet przyjęcia energii wiatrowej/słonecznej Rozkład mocy zainstalowanych zależny od geografii, a nie od uwarunkowań gosopdarczych Mniejsze uporządkowanie systemu Giełda energii transakcje na rynku dnia następnego Mniejsza przewidywalność rozpływu prądów w sieci 3 Wärtsilä lipiec 11

4 Produkcja z OZE w Polsce 2009: 2,37% energii elektrycznej wytworzone w OZE (nie licząc współspalania) 2020: 15% (przy ograniczeniu współspalania) 4 Wärtsilä lipiec 11

5 OZE w Polsce Prognoza struktury mocy zainstalowanej w OZE w Polsce wg Polityki energetycznej do 2030 r. 5 Wärtsilä lipiec 11

6 Charakterystyka turbiny wiatrowej 6 Wärtsilä lipiec 11

7 Obciążenie System systemowe Load (MW) [MW] Dynamika krzywej obciążeń z uwzględnieniem wiatru Przewidywalne obciążenie dobowe Moc z wiatru Obciążenie pozostałych JW Pozostałe jednostki wytwórcze :00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Pozostałe jednostki wytwórcze Niższe obciążenie średnie i więcej pracy na obciążeniach częściowych (koszty) Szybsze zmiany obciążeń Więcej rozruchów i odstawień (koszty) 7 Wärtsilä 19 July 2011 WÄRTSILÄ POWER PLANTS

8 (MW) Prognozowanie mocy z energetyki wiatrowej Prognoza mocy z energetyki wiatrowej w sieci E.ON-Netz Luty Forecasted 2008 r. wind (prognozy power in 24-godzinne) February 2008 (E.ON Netz Germany) t 8 Wärtsilä lipiec 11

9 (MW) Prognozowanie mocy z energetyki wiatrowej Rzeczywista moc z energetyki wiatrowej w sieci E.ON-Netz Actual wind power in February 2008 Luty 2008 r. (E.ON Netz Germany) t 9 Wärtsilä lipiec 11

10 (MW) Prognozowanie mocy z energetyki wiatrowej Błąd prognozy mocy z energetyki wiatrowej w sieci E.ON-Netz Forecast - actual wind power in February 2008 (E.ON Luty Netz 2008 Germany) r Wärtsilä lipiec 11

11 Zapewnianie mocy interwencyjnych Rezerwa wirująca Dowolny typ elektrowni Ograniczona stosowalność Na większą skalę nieekonomiczna lub wręcz technicznie niemożliwa Elektrownie wodne Szybkie wejście do pracy Ograniczenia lokalizacyjne Elektrownie interwencyjne na paliwa płynne (ciekłe i gazowe) Silniki tłokowe lub turbiny gazowe Dedykowane obiekty interwencyjne lub dodatkowe bloki w elektrowniach zawodowych (podstawowych lub szczytowych) 11 Wärtsilä lipiec 11

12 Elektrownie interwencyjne Duże specjalizowane źródła Elektrownia ok MWe Lokalizacja w węźle sieci przesyłowej Konieczne opracowanie modelu finansowania rezerwowania mocy obiekt musi być opłacalny dla inwestora przy pracy ok h/a Obiekt nie utrzyma się ze sprzedaży energii Model amerykański Rezerwa rozproszona Rezerwa mocy zapewniana przez lokalne zakłady (EC) pracujące w trybie nieciągłym Elektrociepłownie oparte o silniki tłokowe lub turbiny gazowe z akumulatorami ciepła Konieczna opłacalność pracy zakładu przy czasie pracy ok h/a Model duński 12 Wärtsilä lipiec 11

13 Regulacja systemu w Kolorado Wiele obszarów regulacyjnych z połączeniami o ograniczonej przepustowości W wielu obszarach bilansowych nie występuje nadmiar mocy Wszystkie obszary regulacyjne muszą mieć odpowiednią moc rezerwową Ograniczona moc zainstalowana w elektrowniach wodnych Gwałtowny wzrost mocy zainstalowanej w wietrze (8,4 GW 2008) Gwałtowne zmiany wiatrów, szczególnie w obszarach górskich 5-minutowy okres bilansowania 13 Wärtsilä

14 Elektrownia Plains End Plains End I 20 Wärtsilä 18V34SG 113 MWe Rok uruchomienia 2002 Czas eksploatacji 1500 h/a Plains End II 14 Wärtsilä 20V34SG 118 MWe Rok uruchomienia 2008 Czas eksploatacji 3000 h/a 14 Wärtsilä lipiec 11

15 Elektrownia Plains End Niska moc minimalna Moc minimalna na poziomie 30% mocy najmniejszego silnika Możliwość zapewnienia dowolnej mocy dla systemu energetycznego Krótki czas rozruchu Elektrownia zapewnia wymagany czas dostarczenia zadanej mocy poniżej 10 minut Elastyczność eksploatacyjna Remonty pojedynczych zespołów nie zakłócają eksploatacji, w tym możliwości zapewniania mocy interwencyjnych 15 Wärtsilä lipiec 11

16 Rozruch silnika Wärtsilä 34SG teoria Prędkość obrotowa (obr/min) Obciążenie (%) minut od decyzji o uruchomieniu do pełnej mocy [s] Podgrzanie >70 C Smarowanichro- Rozruch Synnizacja 30 s 25 s 5 s Tylko 60 s od rozruchu do synchronizacji Obciążanie 240 s Prędkość wału Obciążenie

17 i praktyka 17 Wärtsilä lipiec 11

18 Elektrownia Plains End 18 Wärtsilä lipiec 11

19 Zapotrzebowanie na moce interwencyjne Ocenia się, że konieczne jest zapewnienie rezerwy w wysokości 20 30% mocy zainstalowanej w turbinach wiatrowych. Prezes PSE-Operator wspominał o konieczności budowy 1900 MW elektrowni interwencyjnych w najbliższym czasie (w roku 2008) Zapowiadane na rok 2009 przetargi na elektrownie interwencyjne nie odbyły się. Paliwo gaz ziemny lub skroplony Brak dostatecznej przepustowości sieci gazowniczej Możliwe wyłącznie lokalizacje przy magazynach gazu lub przy gazociągach przesyłowych 19 Wärtsilä lipiec 11

20 Wnioski Nowoczesny system energetyczny potrzebuje mocy interwencyjnych W polskich warunkach konieczna będzie budowa ok MW mocy zainstalowanej w specjalizowanych obiektach Konieczne jest szybkie podjęcie decyzji na temat koncepcji zapewniania rezerwowania mocy i jej realizacja 20 Wärtsilä lipiec 11

21 Dziękuję za uwagę! 21 Wärtsilä lipiec 11