Trajektoria przebudowy polskiego miksu energetycznego 2050 dr inż. Krzysztof Bodzek

Transkrypt

1 Politechnika Śląska Centrum Energetyki Prosumenckiej Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Informatyki Konwersatorium Inteligentna Energetyka Transformacja energetyki: nowy rynek energii, klastry energii Trajektoria przebudowy polskiego miksu energetycznego 2050 dr inż. Krzysztof Bodzek Gliwice, 28 lutego 2017

2 Struktura produkcji energii w Polsce w

3 Profile produkcji i zapotrzebowania Polskie Sieci Elektroenergetyczne Krajowe zapotrzebowanie na moc oraz moc dostępna Styczeń 2017 Minimalne krajowe zapotrzebowanie na moc w

4 Profile produkcji Europejskiej Sieci Operatorów Elektroenergetycznych Systemów Przesyłowych (ENTSO-E)

5 Odnawialne źródła energii Mapa odnawialnych źródeł energii (koncesjonowanych) Gliwice i powiat gliwicki 5

6 Struktura źródeł OZE w Polsce (dane z dnia ) Typ elektrowni OZE Liczba instalacji Moc [MW] elektrownie biogazowe ,28 wytwarzające z biogazu z oczyszczalni ścieków ,31 wytwarzające z biogazu rolniczego ,28 wytwarzające z biogazu składowiskowego ,38 wytwarzające z biogazu mieszanego 3 2,30 elektrownie wodne ,97 elektrownia wodna przepływowa do 0,3 MW ,81 elektrownia wodna przepływowa do 1 MW 98 61,28 elektrownia wodna przepływowa do 5 MW ,77 elektrownia wodna przepływowa powyżej 10 MW 7 310,96 elektrownia wodna przepływowa do 10 MW 5 38,47 elektrownia wodna szczytowo-pompowych lub przepływowych z członem pompowym 3 382,68 wytwarzające z promieniowania słonecznego 453* 96,85* wytwarzające z promieniowania słonecznego 453* 96,85* elektrownie wiatrowe ,74 elektrownia wiatrowa na lądzie ,74 elektrownie realizujące technologię współspalania 38 0,00 realizujące technologię współspalania (paliwa kopalne i biomasa) 36 0,00 realizujące technologię współspalania (paliwa kopalne i biogaz) 2 0,00 elektrownie biomasowe ,12 wytwarzające z biomasy mieszanej ,30 wytwarzające z biomasy z odpadów leśnych, rolniczych, ogrodowych 15 23,72 wytwarzające z biomasy z odpadów przemysłowych drewnopochodnych i celulozowo-papiern ,10 RAZEM ,95 *wszystkie źródła PV o mocy 154,35 MW 6

7 Zapotrzebowanie KSE 162 TWh/rok 49 TWh/rok Rok TWh/rok Uporządkowany wykres zapotrzebowania 41TWh/rok 7

8 Modele komputerowe technologii wytwórczych Metoda nowej energetyki 2015 Źródła o stałej/zadanej mocy elektrownie przemysłowe elektrownie wodne Źródła z profilem mocy elektrownie wiatrowe źródła PV Biogazownie z i bez zasobnika rolnicze z oczyszczalni ścieków i wysypisk Transfer paliwowy bloki Combi 2050 Źródła o stałej/zadanej mocy mikro elektrownie wodne z oczyszczalni ścieków i wysypisk Źródła z profilem mocy elektrownie i mikro elektrownie wiatrowe źródła PV, elektrownie wiatrowe morskie Biogazownie z zasobnikiem rolnicze z oczyszczalni ścieków i wysypisk Transfer paliwowy silniki diesla bloki Combi Elektrownie grafikowane elektrownie węglowe współspalanie Magazyny energii elektrownie szczytowo-pompowe - Magazyny energii elektrownie szczytowo-pompowe akumulatory bilansowanie regulacja trójna 8

9 Struktura mocy osiągalnej w roku 2015 Technologia Moc MW Elektrownie zawodowe wodne 2330 elektrownie wodne 560 elektrownie szczytowo-pompowe 1770 Elektrownie zawodowe cieplne węgiel kamienny węgiel brunatny 9322 gazowe 973 Elektrownie odnawialne 5258 wiatrowe 4978 biogazowe 203 PV 77 Elektrownie przemysłowe 2451 Suma

10 Porównanie rzeczywistych przebiegów zapotrzebowania KSE z symulowanymi Maksymalne zapotrzebowanie 7 stycznia 2015r 10

11 Porównanie rzeczywistych przebiegów zapotrzebowania KSE z symulowanymi Minimalne zapotrzebowanie 26 grudnia 2015r 11

12 Potencjał produkcji źródeł OZE 12

13 Potencjał produkcji Ograniczenia symulacji 13

14 Potencjał techniczny produkcji źródeł odnawialnych i wykorzystujących dwa transfery paliwowe w Polsce Technologia Moc Produkcja Wykorzystanie GW TWh/rok h/rok Elektrownie wiatrowe lądowe 60 (5,0 1 ) Elektrownie wiatrowe morskie 5,5 (0 1 ) Źródła PV 25 (0,077 1 ) Biogazownie rolnicze 3,5 (0,2 1 ) Inne OZE 3 (1,2 1 ) Bloki combi 6-12 (0,97 1 ) Silniki Diesla (0 1 ) SUMA moc zainstalowana w 2015 roku 2 ograniczenie dolne dla 5% produkcji CO 2 w porównaniu do roku 1990, górne ze względu na zużycie w roku wartości liczbowe uwzględniają sumę mocy i produkcji w blokach combi oraz silnikach diesla. Ze względu na dopuszczalną emisję technologie te nie mogą pracować jednocześnie z maksymalną mocą 14

15 Metoda nowej energetyki 15

16 Metoda nowej energetyki Podstawowy algorytm pracy źródeł wytwórczych Algorytm pracy źródeł wytwórczych P o, P G, P w, P s P G =å (P w + P s ) Nie P B =P G -P o P G =P G +P B P C =P G -P o P G =P G +P C P D =P G -P o P G =P G +P D P M =P G -P o P G =P G +P M Koniec symulacji? Tak P o zapotrzebowanie P G produkcja P w moc źródeł z produkcją wymuszoną P s źródła ze stałą mocą P B moc elektrowni biogazowych P C moc bloków combi P D moc silników diesla P M moc magazynów energii Realizacja w programie LabVIEW STOP 16

17 Bilans energii rok 2050 Deficyt Wieś 65 TWh Nadwyżka Deficyt Wieś Miasta 103 TWh Nadwyżka Deficyt Miasta Przemysł 32 TWh Nadwyżka Przemysł Deficyt

18 Proponowana struktura źródeł wytwórczych w 2050 roku Technologia Moc Produkcja Wykorzystanie GW TWh/rok h/rok Źródła PV 24,5 22,7 926 Elektrownie wiatrowe lądowe 27,0 53, Elektrownie wiatrowe morskie 4,0 14, Inne źródła OZE 2,7 21, Transfer z innego segmentu Magazyny energii 12 GWh* - - Elektrownie biogazowe z zasobnikiem 3,3 26, Bloki combi 6,0 33, Silniki diesla 6,5 24, SUMA ,2 18

19 Roczna produkcja w roku 2050 z podziałem na segmenty Technologia Wieś Miasto Przemysł Moc GW Źródła PV 12,0 8,5 4,0 Elektrownie wiatrowe lądowe 16,0 10,0 1,0 Elektrownie wiatrowe morskie 0,0 3,5 0,5 Inne źródła OZE 0,5 1,6 0,5 Transfer z innego segmentu Magazyny energii 5,8 GWh* 4,2 GWh* 2,0 GWh* Elektrownie biogazowe z zasobnikiem 3,1 0,2 0,0 Bloki combi 0,0 2,7 3,8 Silniki diesla 0,5 6,0 0,0 Suma 31,8 34,3 9,8 19

20 Roczna produkcja w roku 2050 z podziałem na segmenty Technologia Wieś Miasto Przemysł Produkcja TWh/rok Źródła PV 11,1 7,9 3,7 Elektrownie wiatrowe lądowe 31,4 19,6 2,0 Elektrownie wiatrowe morskie 0,0 12,7 1,8 Inne źródła OZE 4,4 13,1 4,4 Transfer z innego segmentu 0,0 14,9 8,9 Magazyny energii Elektrownie biogazowe z zasobnikiem 24,5 1,8 0,0 Bloki combi 0,0 15,8 17,7 Silniki diesla 1,7 23,1 0,0 Bilans TWh/rok Produkcja Zapotrzebowanie Nadwyżka 14,9 8,9 6,8 Deficyt -7,1-3,0-0,4 20

21 Uporządkowany bilans energii 2050 rok 21