Politechnika Szczecińska - Instytut Elektrotechniki

Transkrypt

1 Politechnika Szczecińska - Instytut Elektrotechniki Studium możliwości przyłączania elektrowni wiatrowych do istniejącej sieci elektroenergetycznej 110 kv i analizy potrzeb modernizacyjnych sieci 110 kv pod kątem zwiększenia zdolności przesyłowych Wykonana dla: Energetyki Szczecińskiej S.A. Ul. Malczewskiego 5/7 Szczecin Wykonał: Zespół ds. energetyki wiatrowej Instytutu Elektrotechniki P.S. Dr inż. Paweł Szwed kier. projektu Dr hab. inż. Michał Zeńczak Mgr inż. Grzegorz Barzyk Szczecin 2001

2 2 Spis treści 1. Przedmiot opracowania 3 2. Podstawa opracowania 3 3. Energia wiatru Określenie zasobów wiatru Stan aktualny energetyki wiatrowej w Polsce, niektóre perspektywy rozwoju 4 4. Wykorzystanie energii wiatru Pojęcia oraz parametry opisujące energię wiatrową Warunki sprzyjające do wykorzystania energii wiatru Najpopularniejsze rozwiązania techniczne elektrowni wiatrowych Budowa i zasada działania Układy pracy Układy sterowania Energoelektroniczny układ konwersji energii siłowni wiatrowej Korekcja współczynnika mocy i tyrystorowy wyłącznik generatora Wielkości i charakteryzujące elektrownie wiatrowe Wpływ przyłączanych elektrowni wiatrowych na istniejący system el-energet Rozpoznanie aktualnego stanu prawnego Wytyczne dla celów realizacji ekspertyz wpływu przyłączanych instalacji na istniejący system elektroenergetyczny Stan sieci elektroenergetycznych oraz możliwości ich rozbudowy i modernizacji dla potrzeb rozwoju energetyki wiatrowej Aktualny stan sieci najwyższych napięć (ogólnokrajowych) System elektroenergetyczny Energetyki Szczecińskiej S.A Wpływ planowanego rozwoju energetyki wiatrowej na system ESSA Prognozowane zmiany rozpływów mocy Prognozowanie zmian poziomów napięć Prognozowanie zmian poziomów mocy zwarciowych Graficzna prezentacja rozpływów mocy Wnioski Literatura 77

3 3 1. Przedmiot opracowania Przedmiotem opracowania jest techniczna analiza możliwości podłączenia do systemu elektroenergetycznego Energetyki Szczecińskiej S.A. zgłoszonych do powstania na jej terenie siłowni wiatrowych. Powyższa analiza, zawiera także informacje o wpływie urządzeń prądotwórczych, składników projektowanych farm wiatrowych na istniejący system elektroenergetyczny. W związku z koniecznością zapewnienia dystrybucji energii elektrycznej wprowadzanej przez projektowane elektrownie wiatrowe zaproponowano kierunki rozwoju systemu elektroenergetycznego. W celu jednoznacznego określenia nałożonych poprzez Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 września 2000r. w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci elektroenergetycznych, obrotu energią elektryczną, świadczenia usług przesyłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców (Dz.U. Nr 85 poz. 957 z dnia 13 października 2000r.) wymogów dotyczących składania w procesie ubiegania się o warunki przyłączania ekspertyzy wpływu przyłączanej instalacji na system elektroenergetyczny, zaproponowano schemat w/w ekspertyz oraz szkielet tzw. procedury przyłączeniowej. 2. Podstawa opracowania Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 września 2000r. w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci elektroenergetycznych, obrotu energią elektryczną, świadczenia usług przesyłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców (Dz.U. Nr 85 poz. 957 z dnia 13 października 2000r.) Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997r. - Prawo energetyczne (Dz.U. Nr 54, poz. 348 z dnia 4 czerwca 1997r. z późniejszą nowelizacją. Zlecenie Spółki Energetyka Szczecińska S.A. na wykonanie Studium możliwości przyłączania elektrowni wiatrowych do istniejącej sieci elektroenergetycznej 110 kv i analizy potrzeb modernizacyjnych sieci 110 kv pod kątem zwiększenia zdolności przesyłowych.

4 4 7. LITERATURA 7.1. Åke Larsson The Power Quality of Wind Turbines Doctoral thesis. Chalmers University of Technology, Technical Report No. 392, Göteborg Akhmatov V. Knudsen H., Nielsen A.H. Advanced simulation of windmills in the electric power supply. Electrical Power and Energy Systems, Vol. 22/ Barzyk G., Dopiera M.: Significant parameters of wind power plants and their influence on reciving devices operation, in Proceedings of the 3rd ISTC UEES'97; Alushta, September 1997; vol.2; pp Barzyk G., Szwed P. Ekspertyza wpływu przyłączanej farmy wiatrowej p.n. Mołtowo na istniejący system elektroenergetyczny, Szczecin Barzyk G.; Construction of wind plant - engineering strategy and technical aspects on the grounds of Nowogard's experience; in Proceedings of the 4th ISTC UEES 99; St. Petersburg, June 1999; vol. 3; pp Bongers et al: Optimal Control of a Wind Turbine in Full Load- a case study; in Proc. of EWEC'89 Glasgow, UK 7.7. Defu Report CR 111-E; Danemark Deutsches Wind Energie Institut "Richtline zur Bewertung der elektrischen Eigenschaften einer Windenergieanlage" Germany 7.9. EC BREC IBMER: Program rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce na lata , Projekt Ehrlich H., Schmidt M. Netzanschlussbedienungen fuer Windkraftanlagen. BWK European Norm EN Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems Germanischer Lloyd "Zertifizierungstelle fuer Windenergieanlagen" Bericht nr 71306, 2000 Germany Kalisiak S., Barzyk G.: Simple And Safe Wind Power Plant System Cooperating With Stationary Network, in Proceedings of the 3rd ISTC UEES'97 Vol.2;, Alushta 1997; Krohn S.. Offshore Wind Energy: Full Speed Ahead. 2001, Lorenc H Struktura i zasoby energetyczne wiatru w Polsce. IMGW, Materiały badawcze. Seria: Meteorologia 25.

5 Lubośny Z. Metodologia oceny wpływu elektrowni wiatrowej na parametry napięcia zasilającego, APE 01, Gdańsk Measnet "Windturbines quality power" 1996, Belgium Norma IEC : "Systemy prądotwórcze z turbinami wiatrowymi. Ark. 1 Wymagania dotyczące bezpieczeństwa" Norma IEC : "Systemy prądotwórcze z turbinami wiatrowymi. Ark. 2 Bezpieczeństwo małych turbin wiatrowych" Norma IEC (Wind turbine generator systems) Ofiara M., Siudak R. Ekoenergia, BZB Nr Pacific Northwest Laboratory Wind Energy Resource Assessment of Poland, United States Department of Energy. Richland. Washington Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A Dane statystyczne System przesyłowy Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A Dane statystyczne Bilans Energii Elektrycznej w 2000 r Przepisy budowy urządzeń elektroenergetycznych, Oprac. IE, WEMA Risø National Laboratory, European Wind Atlas Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 września 2000r. w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci elektroenergetycznych, obrotu energią elektryczną, świadczenia usług przesyłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców (Dz.U. Nr 85 poz. 957 z dnia 13 października 2000r.) Seifert H. Wind energy in Germany, Europe and in the world. Energetyka wiatrowa na lądzie i morzu, Sopot Siodelski A. Napięciowe kryteria przyłączania elektrowni wiatrowych do systemu elektroenergetycznego. APE 01, Gdańsk Siodelski A. Zasady i problemy współpracy elektrowni wiatrowych z siecią elektroenergetyczną. Proc. of I Conference Wind energy On and Off shore, Szczecin Stout B.A.: Handbook of energy for world agriculture. Elsevier Applied Science, London, pp , 1989.

6 Torbjoern T. Power quality measurements performed on a low-voltage grid equipped with two wind turbines. Proc. of IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol.11, No3, pp , Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997r. - Prawo energetyczne (Dz.U. Nr 54, poz. 348 z dnia 4 czerwca 1997r. z późniejszą nowelizacją Wskazówki do projektowania. Zracjonalizowane przemysłowe sieci elektroenergetyczne. Warszawa BSiPUE, Elektroprojekt Wskazówki projektowania dotyczące ograniczania odkształcenia i wahań napięcia w sieciach 110kV, ŚN i NN energetyki zawodowej, opracowane przez Instytut Energetyki Warszawa, ZSR Katowice, zaakceptowane i zalecone do stosowania przez Departament Energetyki Ministerstwa Górnictwa i Energetyki w 1987 (pismo DE/Grz/87/1828) Wskazówki projektowania sieci elektroenergetycznych w zakładach przemysłowych, wyd. 3; COB-PBP Warszawa Wytyczne kontroli oraz ograniczania odkształcenia i wahań napięcia w sieciach 110kV, ŚN i NN energetyki zawodowej, opracowane przez Instytut Energetyki Warszawa, ZSR Katowice, zaakceptowane i zalecone do stosowania przez Departament Energetyki Ministerstwa Górnictwa i Energetyki w 1987 (pismo DE/Grz/87/1828)