Instytut Inżynierii Elektrycznej

Transkrypt

1 Instytut Inżynierii Elektrycznej Wpływu technologii Vehicle to Grid (V2G) na pracę systemu elektroenergetycznego Grzegorz Benysek Rzeszów, kwietnia 2017

2 Stosowane rozwiązania Jednostki szczytoworegulacyjne i podszczytowe Zmienność zapotrzebowania stwarza konieczność regulacji mocy jednostek pracujących u podstawy, utrzymywania jednostek szczytoworegulacyjnych oraz podszczytowych. Praca jednostek podstawowych z mocą mniejszą od znamionowej wiąże się z obniżeniem ich sprawności. Utrzymywanie jednostek szczytowo-regulacyjnych i podszczytowych wiąże się z niewielkim czasem ich wykorzystania: jednostki szczytowo-rezerwowe o czasie pracy poniżej 1500 h/a, jednostki podszczytowe i regulacyjne o czasie pracy od 1500 do 3000 h/a,

3 Technologia Vehicle to Grid (V2G) i jej wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego Technologia Vehicle to Grid pozwala uczestniczyć pojazdom elektrycznym (EV) w wymianie energii z systemem elektroenergetycznym. Dzięki technologii V2G pojazdy mogą wykorzystywać swoją baterię do świadczenia usług systemowych : Sterowanie lokalne (poprawa stabilności dynamicznej, kompensacja mocy biernej). Sterowanie globalne (zmniejszenie dobowej nierównomierności obciążenia). Nadrzędny system zarządzania sterowanie globalne Terminal V2G ster. lokalne f sys typ batt E batt SOC t odł Terminal V2G Moc czynna ster. lokalne f sys typ batt E batt SOC t odł Terminal V2G Moc bierna ster. lokalne f sys typ batt E batt SOC t odł Usługi systemowe Moc czynna

4 Technologia Vehicle to Grid (V2G) i jej wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego E1 = E2 = 24,4 GWh Gdzie: N P EV = P SYS C/8 P EC N P EV - wymagana liczba EV do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (kryterium mocy) P SYS - moc potrzeba do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (przyjęto P SYS = 4,18 GW) C/8 P EC - moc pojedynczego EV przy prądzie rozładowania C/8 Czas ładowania: 8h 39m (23:00 7:39) Czas rozładowania: 15h 21m (7:39 23:00) Minimalna liczba pojazdów ze względu na wymaganą energię Poj. Znam. [kwh] Poj. Użyt. [kwh] N E EV [mln] P EV [GW] P SYS [GW] ,14 6, ,55 4, ,03 4, ,61 3,68 4, ,44 3, ,34 3,40 gdzie: N E EV = E SYS E EV E TR E SS N E EV - wymagana liczba EV do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (kryterium energii), E SYS - energia potrzeba do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (przyjęto E SYS = 24,4 GW), E EV - energia użyteczna pojedynczego EV, E TR - energia zużywana w ciągu dnia na jazdę (przyjęto E TR = 8,22 kwh), E SS - część energii wykorzystywanej do świadczenia usług systemowych wyrażoną w procentach. (w tym przypadku przyjęto E SS = 100%) Minimalna liczba pojazdów ze względu na wymaganą moc Poj. Znam. [kwh] Poj. Użyt. [kwh] Moc przy C/8 [kw] N P EV [mln E EV [GWh] E SYS [GWh] ,09 16, ,39 22, ,05 24, ,70 27,75 24, ,52 29, ,42 30,04

5 Technologia Vehicle to Grid (V2G) i jej wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego E1 = E2 = 27,8 GWh Gdzie: N P EV = P SYS C/8 P EC N P EV - wymagana liczba EV do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (kryterium mocy) P SYS - moc potrzeba do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (przyjęto P SYS = 4,34 GW) C/8 P EC - moc pojedynczego EV przy prądzie rozładowania C/8 Czas ładowania: 9h 15m (22:01 7:16) Czas rozładowania: 14h 45m (7:16 22:01) Minimalna liczba pojazdów ze względu na wymaganą energię Poj. Znam. [kwh] Poj. Użyt. [kwh] N E EV [mln] P EV [GW] P SYS [GW] ,58 7, ,76 5, ,17 4, ,70 4,20 4, ,50 3, ,39 3,88 gdzie: N E EV = E SYS E EV E TR E SS N E EV - wymagana liczba EV do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (kryterium energii), E SYS - energia potrzeba do wygładzenia dziennego zapotrzebowania (przyjęto E SYS = 27,83 GW), E EV - energia użyteczna pojedynczego EV, E TR - energia zużywana w ciągu dnia na jazdę (przyjęto E TR = 8,22 kwh), E SS - część energii wykorzystywanej do świadczenia usług systemowych wyrażoną w procentach. (w tym przypadku przyjęto E SS = 100%) Minimalna liczba pojazdów ze względu na wymaganą moc Poj. Znam. [kwh] Poj. Użyt. [kwh] Moc przy C/8 [kw] N P EV [mln] E EV [GWh] E SYS [GWh] ,17 16, ,45 22, ,09 25, ,72 28,80 27, ,54 30, ,43 31,18

6 Technologia Vehicle to Grid (V2G) i jej wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego Liczba EV [mln] Amplituda zmian mocy [GW] Redukcja amplitudy zmian [%] 0 6,93 0 0,5 6, ,44 7 1,5 6, % wykorzystanie energii dyspozycyjnej na usługi systemowe Czas ładowania: 8h (22:45 6:45) Liczba EV [mln] Amplituda zmian mocy [GW] Redukcja amplitudy zmian [%] 0 6,93 0 0,5 6, , ,5 5,1 26

7 Technologia Vehicle to Grid (V2G) i jej wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego Liczba EV [mln] Amplituda zmian mocy [GW] Redukcja amplitudy zmian [%] 0 7,37 0 0,5 7, ,9 6 1,5 6, % wykorzystanie energii dyspozycyjnej na usługi systemowe Czas ładowania: 8h (22:45 6:45) Liczba EV [mln] Amplituda zmian mocy [GW] Redukcja amplitudy zmian [%] 0 7,37 0 0,5 6, , ,5 5,59 24

8 Wnioski Wykorzystując pojemność użyteczną baterii pojazdu na świadczenie usług systemowych (energia użyteczna baterii pomniejszona o energię zużytą podczas jazdy) teoretycznie można uzyskać stały przebieg krzywej dobowego obciążenia systemu elektroenergetycznego. Włączając do systemu elektroenergetycznego od 0,5 do 1,5 miliona pojazdów elektrycznych wyposażonych w baterie o pojemnościach znamionowych 30kWh i 60kWh można uzyskać redukcję dobowej zmienności obciążenia w granicach od5 do25%.

9 Instytut Inżynierii Elektrycznej Dziękuję za uwagę! Grzegorz Benysek

10 Stosowane rozwiązania Systemy magazynowania Eliminację problemów związanych z dobową nierównomiernością obciążenia jak i poprawę stabilności dynamicznej można uzyskać stosując systemy magazynowania. Elektrownie szczytowo-pompowe: od roli rezerwy zimnej do magazynu sezonowego. Baterie litowe: od redukcji zakłóceń szybkozmiennych do obniżania szczytów i wypełniania dolin. Baterie superkondensatorowe: do eliminacji zakłóceń szybkozmiennych. Typ magazynu Gęstość mocy [W/kg] Gęstość energii [Wh/l] Sprawność [%] Liczba cykli Koszt inwestycyjny [PLN/MWh] LCOE [PLN/MWh] Szczytowo pompowe PHS % ,15 mln 515 Litowe LiFePO < 170 > ,6 mln 750 Superkondensatorowe EDLC 5000 < 5 > 98 1 mln 175 mln 180 Superkondensatorowe LIC 3000 < 10 > 98 2 mln 150 mln 75