Podłączenie morskich farm wiatrowych do systemu elektroenergetycznego NGC w Wielkiej Brytanii. Paweł Dawidziuk

Transkrypt

1 Podłączenie morskich farm wiatrowych do systemu elektroenergetycznego NGC w Wielkiej Brytanii. Paweł Dawidziuk siemens.com/ingenuityforlife

2 AGENDA 1. Kim jestem? 2. Wprowadzenie 3. Główne elementy przyłącza morskiej farmy wiatrowej 4. Struktura własności OFTO 5. Wymagania przyłączeniowe Grid Code 6. Wymagania rynkowe 7. Optymalizacja przyłączeń morskich farm wiatrowych 8. Podsumowanie Page 2

3 Kim jestem? Paweł Dawidziuk Mgr inż. Politechnika Lubelska - Elektroenergetyka MSc University of Glasgow Electronics and Electrical Engineering Od 2006r pracuję w Siemens Transmission and Distribution UK Stacje WN Przekształtnikowa kompensacja mocy biernej Przyłączenia morskich farm wiatrowych Połączenia stałoprądowe HVDC Obecne stanowisko: Kierownik Rozruchu Page 3

4 Wprowadzenie Rozwój do 2010 roku A co po 2010? Szybki rozwój morskiej energetyki wiatrowej na początku XXI wieku 1998 Wielka Brytania wprowadza regulacje dotyczące przydziału parceli morskich oraz systemu dotacji Pierwsze farmy wiatrowe 60MW, 5km od brzegu Szybki wzrost mocy i odległości od brzegu Obecnie konstruowane farmy osiągają moce bliskie 1000MW, budowane w odległościach siegających 40km Rozwój platform morskich Energia z morskich farm osiągnęła nieakceptowalnie wysokie koszty około Optymalizacja i wprowadzenie nomych rozwiązań Wielka Brytania używa technologii AC Page 4

5 Główne elementy przyłącza morskiej farmy wiatrowej Offshore Substation Platform High Voltage AC Cable Onshore Substation GRID Page 5

6 Główne elementy przyłącza morskiej farmy wiatrowej Harmonic Filtering Array Cable Compensation Harmonic Filtering Medium Voltage Switchgear Power Transformer High Voltage Switchgear Subsea Cable Transition Cable Onshore Cable Switchgear /Busbar Power Transformer Switchgear /Busbar Diesel Generator Export Cable Compensation Export Cable Compensation Reactive Power Compensation GRID Page 6

7 Struktura własności National Grid Company British model TSO Offshore Transmission System Owner Windfarm Owner AC AC AC DC DC GRID AC Page 7 Connection Point Requirements

8 Struktura własności Tennet German/Dutch model TSO Windfarm Owner AC AC AC DC DC GRID AC Page 8 Connection Point Requirements

9 Wymagania przyłączeniowe Grid Code Znane jako Appendix F oraz Appendix OF Podtrzymanie napięcia Kontrola harmonicznych i rezonansów Odporność na asymetrie napięć, flicker, akwizycja danych, pomiary energii Page 9

10 Wymagania przyłączeniowe Grid Code Podtrzymanie napięcia Podtrzymanie napięcia poprzez dostarczenie mocy biernej Szybkość reakcji oraz szybkość dostępności w odpowiedzi na wymagania systemu transmisyjnego Odporność na zwarcia w systemie Kontrola częstotliwości w przypadku odłączenia od silnego systemu transmisyjnego Kontrola napięcia podczas rozruchu Point A (MVAr): 0.95 PF leading at Rated MW output Point B (MVAr): 0.95 PF lagging at Rated MW output Page 10

11 Wymagania przyłączeniowe Grid Code Wymagania kompensacji mocy biernej Voltage Control VT MV HV Power System SVC Plus control MSC/MSR Switching SVC Plus System MSR Voltage and Reactive Power Measurement MSC Vact Vref DV Page 11

12 Wymagania przyłączeniowe Grid Code Harmoniczne Zakaz wprowadzania harmonicznych do sieci Przeciwdziałanie wzbudzaniu harminicznych obecnych w sieci Windfarm Connection Point Onshore Network voltage distortions (%) background with wind farm cable network harmonic number Page 12

13 Wymagania przyłączeniowe Grid Code C Type Filter C1 C2 L R Page 13

14 Wymagania przyłączeniowe Grid Code Harmonic Filtering Array Cable Compensation Harmonic Filtering Medium Voltage Switchgear Power Transformer High Voltage Switchgear Subsea Cable Transition Cable Onshore Cable Switchgear /Busbar Power Transformer Switchgear /Busbar Diesel Generator Export Cable Compensation Export Cable Compensation Reactive Power Compensation GRID Page 14

15 GRID CODE i OFTO - podsumowanie NG używa przyłączy farm wiatrowych do wzmocnienia istniejącej sieci System OFTO stymuluje optymalizację UK Standardyzacja rozwiązań przyłączy Morskich Farm Wiatrowych Lepsza kontrola z punktu widzenia sieci DE Koszt wzmocnienia sieci przesunięty na developera Morskiej Farmy Wiatrowej Kosztowny i mało elastyczny system Page 15

16 GRID CODE i OFTO - podsumowanie Alternative ownership model TSO Windfarm Owner AC AC AC DC DC GRID AC Connection Point Requirements System, w którym jeden podmiot posiada farmę oraz przyłącze, będzie stymulował optymalizację w podobny sposób jak system własności OFTO. Page 16

17 Wymagania rynkowe Baltic 1 Sheringham Containerised London Array 1 & 2 PROBLEM: INCREASING COST PER MWh Single deck GYM 1 & 2 Thanet, Galbbard Lincs Robbin Rig 1 & 2 Architectural Onshore Single Transformer Functional Barrow Lillgrund Gunfleet Wind Turbine size and Wind farm size increasing, water depths increasing Arecleoch Page 17

18 Wymagania rynkowe Page 18

19 Wymagania rynkowe Każda farma wiatrowa miała inny schemat jednokreskowy, przekazywanie dobrych rozwiązań pomiędzy projektami Agresywne ramu czasowe uniemożliwiały prawidłową optymalizację każdego projektu Brak standardów, tabele ryzyka nie malały, koszty ubezpieczeń i finansowania rosły Każda platforma była inna, co uniemożliwiało standardyzację i optymalizację obsługi oraz części zapasowych Page 19 LVAC, DB, BATTERY, DG BACKUP, CABLE INCREASES FAN NEEDS POWER ADD A FAN ADD FAN MAINTENANCE ADD FAN REPLACEMENT HANDLING PLATFORM INCREASES IN SIZE AND WEIGHT!!

20 Optymalizacja przyłączeń morskich farm wiatrowych Wykorzystajmy konstrukcje wiatraków Radykalna propozycja Podzielmy dużą platformę na wiele małych Pozbądźmy się sprzętu który nie jest nam absolutnie potrzebny Page 20

21 Optymalizacja przyłączeń morskich farm wiatrowych OTM = Offshore Transformer Module Page 21

22 Optymalizacja przyłączeń morskich farm wiatrowych OSS Item OTM ü HV-Transformer ü Midel ü Aux Transformer ü ü HV Switchgear ü ü MV Switchgear ü ü Control & Protection ü ü LVAC, UPS, ü ü CCTV ü ü Emergency Gen. û via UPS and interconnectors ü Fire Fighting û Local in C&P Cont. Only ü H/VAC û Local only ü Workshop / Storage û Not required ü Offshore Crane û Not required ü Accommodation û Emergency Shelter only ü Davit ü ü Safety Equipment ü ü Heli hoist platform ü OTM = Offshore Transformer Module Page 22

23 Optymalizacja przyłączeń morskich farm wiatrowych Traditional multitransfromer Offshore Substation Platform System based on multiple Offshore Transformer Modules T&I 20% Hook-up 4% Designer & Fabricator (inc Jacket) 49% Electrical Equipment 24% Power cables 4% T&I 15% Jacket 12.5% Designer & Fabricator 17.5% Hook-up 4% Power Cables 6% Electrical Equipment 45% OSP TOPSIDE Equipment to Steel ratio (1:2) Power Density 190kW/Te OTM SKID Equipment to Steel ratio (1:0.5) Power Density 440kW/Te Page 23

24 Optymalizacja przyłączeń morskich farm wiatrowych Parameters Centralised Two locations Costs 630mm2 cable 79km 60km (less 19km) - 10m 300mm2 cable 85km 76km (less 9km) - 5m Losses 32650MWh/yr 23490MWh/yr - 1m/yr at 115/MWh - 11m (@NPV 7.5% for 20 years) Interconnector 0km 10km + 8m TOTAL SAVINGS - 18m Page 24

25 Podsumowanie Portfolio overview In order to meet market needs Siemens has a range of offshore AC Substation solutions : - 1 OTM Integrated OTM Standalone 3 4 OTM Germany OTM Version 2 5 Reference Design Offshore Platform Page 25

26 Podsumowanie Page 26

27 Podsumowanie Prawdziwa optymalizacja farmy wiatrowej wymaga wczesnej współpracy developera z projektantem systemu, który ma w swoim portfolio jak największy zakres urządzeń elektrycznych potrzebnych do budowy systemu i możliwości koordynacji tych urządzeń. Page 27