STRATY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

POLSKIE TOWARZYSTWO PRZESYŁU I ROZDZIAŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA STRATY ENERGII ELEKTRYCZNEJ W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH 8-9 czerwca 2016 r. Kołobrzeg, Hotel Aquarius ORGANIZATOR: PATRONAT HONOROWY:

Materiały konferencyjne zostały przygotowane na podstawie składów komputerowych dostarczonych przez Autorów Wydawca: Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej ul. Wołyńska 22, 60-637 Poznań tel. +48 61 846-02-00, fax +48 61 846-02-09 www.ptpiree.pl e-mail: ptpiree@ptpiree.pl

VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA STRATY ENERGII ELEKTRYCZNEJ W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH ORGANIZATOR: - POLSKIE TOWARZYSTWO PRZESYŁU I ROZDZIAŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ PATRONAT HONOROWY: - PREZES URZĘDU REGULACJI ENERGETYKI SEKRETARIAT KONFERENCJI BIURO POLSKIEGO TOWARZYSTWA PRZESYŁU I ROZDZIAŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ UL. WOŁYŃSKA 22, 60-637 POZNAŃ, TEL. +48 61 846-02-00, FAX +48 61 846-02-09 MIEJSCE HOTEL AQUARIUS, UL. KASPROWICZA 24, 78-100 KOŁOBRZEG TERMIN 8-9 CZERWCA 2016 R. RADA PROGRAMOWA - ŁUKASZ PIEKIELSKI ENEA OPERATOR SP. Z O.O. - PIOTR GAWRYCH PGE DYSTRYBUCJA S.A. - WOJCIECH SZYMCZAK TAURON DYSTRYBUCJA S.A. - JAROSŁAW GRZEGORCZYK ENERGA-OPERATOR SA - PAWEŁ MODELSKI RWE STOEN OPERATOR SP. Z O.O. - RAFAŁ ŚWISTAK PTPIREE - DR. INŻ. JAROSŁAW TOMCZYKOWSKI PTPIREE KOMITET ORGANIZACYJNY - RAFAŁ ŚWISTAK PTPIREE - JAROSŁAW TOMCZYKOWSKI PTPIREE - JUSTYNA DYLIŃSKA PTPIREE

SPIS TREŚCI 1. Analiza statystyczna strat energii elektrycznej w krajowym systemie elektroenergetycznym w ostatnim piętnastoleciu Elżbieta Niewiedział, Ryszard Niewiedział (Wyższa Szkoła Kadr Menedżerskich w Koninie)... 7 2. Wpływ generacji rozproszonej na straty mocy czynnej w sieciach dystrybucyjnych WN i SN Stanisław Czapp, Marcin Sarnicki, Bartosz Tarakan, Krzysztof Tarakan, Ryszard Zajczyk (Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Elektroenergetyki)... 19 3. Metody wyznaczania różnicy bilansowej w sprawozdawczości OSD Paweł Modelski (RWE Stoen Operator Sp. z o.o.)... 29 4. Model różnicy bilansowej w kontekście przyjęcia roku bazowego w Modelu Regulacji dla OSD Piotr Białek (ENEA Operator Sp. z o.o.)... 35 5. Metody monitorowania poziomu różnicy bilansowej stosowane w TAURON Dystrybucja S.A. Marek Świerkot, Dariusz Przepióra (TAURON Dystrybucja SA)... 41 6. Podnoszenie sprawności rozdziału energii elektrycznej poprzez innowacyjne rozwiązania techniczno- organizacyjne Jerzy Szkutnik (Politechnika Częstochowska)... 63 7. Analiza wpływu konstrukcji przewodów na parametry napowietrznych linii elektroenergetycznych Waldemar Szpyra, Wiesław Nowak, Rafał Tarko (Akademia Górniczo-Hutnicza)... 75 8. Analiza wpływu obciążenia i warunków atmosferycznych na straty energii w elektroenergetycznych liniach napowietrznych Rafał Tarko, Waldemar Szpyra, Wiesław Nowak (Akademia Górniczo-Hutnicza)... 83 9. Możliwości prawne wstępu na teren nieruchomości gdzie przeprowadzana jest kontrola npee Andrzej Stankiewicz (Kancelaria Radców Prawnych Stankiewicz Własów i partnerzy)... 89 10. Nielegalny pobór energii w kontekście formularza G.10-7 Łukasz Piekielski (ENEA Operator)... 101 11. Generacja rozproszona źródłem strat w sieci SN Marcin Wilczek (TAURON Dystrybucja SA)... 111

12. Straty w transformatorach w świetle wymagań Rozporządzenia Komisji Europejskiej Andrzej Kapczyński (ABB), Andrzej Bagiński (Instytut Energetyki)... 119 13. Nowoczesne zaciski ograniczające straty przesyłu w liniach nlk nn Wojciech Zientalak (SICAME Polska Sp. z o.o.)... 127 14. Modelowanie sieci dystrybucyjnej do obliczeń strat energii wspomagane systemem zarządzania majątkiem sieciowym Dariusz Jeziorny, Daniel Nowak (TAURON Dystrybucja SA), Barbara Kaszowska, Andrzej Włóczyk (Politechnika Opolska)... 147 15. Ocena wpływu OZE na rozpływ mocy biernej i różnicę bilansową Barbara Kaszowska, Andrzej Włóczyk (Politechnika Opolska)... 157 16. Nowe metody wyliczania wskaźnika strat sieciowych Jarosław Grzegorczyk (ENERGA-OPERATOR SA)... 163

ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM W OSTATNIM PIĘTNASTOLECIU Elżbieta Niewiedział, Ryszard Niewiedział Wyższa Szkoła Kadr Menedżerskich w Koninie Ograniczenie zużycia energii jest jednym z podstawowych zadań stojących przed wszystkimi użytkownikami energii w Polsce. Podpisany przez Polskę Protokół z Kioto do Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, sporządzony w Kioto dnia 11 grudnia 1997 r. w artykule 2 podaje: Każda Strona, realizując swoje zobowiązania do ilościowo określonego ograniczenia i redukcji emisji, w celu wspierania zrównoważonego rozwoju wdroży lub będzie rozwijać kierunki polityki i środki właściwe dla warunków krajowych, takie jak poprawa efektywności energetycznej w odpowiednich sektorach gospodarki krajowej. W ślad za w/w dokumentem Ustawa z dnia 15 kwietnia 2011 r. o efektywności energetycznej w rozdziale 1 Art. 1. określa: 1) krajowy cel w zakresie oszczędnego gospodarowania energią; 2) zadania jednostek sektora publicznego w zakresie efektywności energetycznej; a w Art. 17. podaje: Poprawie efektywności energetycznej służą w szczególności wymienione rodzaje przedsięwzięć, w tym ograniczenie: a) przepływów mocy biernej b) strat sieciowych w ciągach liniowych, c) strat w transformatorach. Stąd polskie przedsiębiorstwa elektroenergetyczne podejmują działania, aby wywiązać się z nałożonych zobowiązań. Autorzy referatu od wielu lat prowadzą analizę statystyczną strat energii elektrycznej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE). Rezultaty analiz, przeprowadzonych na podstawie danych zawartych w rocznikach Agencji Rynku Energii Statystyka Elektroenergetyki Polskiej [1], przedstawiono dla wcześniejszych okresów w autorskich rozdziałach monografii [2] i [3], a także w referatach prezentowanych na kolejnych konferencjach dotyczących strat energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych [4] i [5]. Niniejszy referat dotyczy analizy strat na przestrzeni 15 lat tj. od 2000 do 2014 roku. Rozpatrzono dynamikę zmian poziomu strat w różnych przedziałach czasowych. Ponadto dokonano próby oceny korelacji między poziomem wartości wskaźnika strat i różnic bilansowych w sieciach poszczególnych poziomów napięć, a ilością energii elektrycznej wprowadzanej do sieci ze źródeł odnawialnych. Wzorem poprzednich opracowań podstawową analizowaną wielkością jest wskaźnik strat i różnic bilansowych E %, który oblicza się jako stosunek strat i różnic bilansowych do energii elektrycznej wprowadzonej do sieci, co wyraża następujący wzór: E E % = 100 (1) gdzie: E E wp E wp straty i różnice bilansowe w sieci na danym poziomie napięcia, w GWh/a; energia elektryczna wprowadzona do sieci na danym poziomie napięcia, w GWh/a. ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE... 7

W tabelach 1 3 zestawiono energię elektryczną wprowadzoną (dostarczoną) do sieci E wp, straty i różnice bilansowe energii elektrycznej E oraz obliczone według wzoru (1) wartości wskaźnika strat i różnic bilansowych E % w KSE w latach 2000 2014 dla sieci elektroenergetycznych poszczególnych poziomów napięć: łącznie dla sieci 400 i 220 kv tabela 1, dla sieci 110 kv tabela 2, łącznie dla SN i nn tabela 3. Dla oceny zmian wartości poszczególnych wielkości w przyjętym okresie czasu wprowadzono bezwymiarowe wskaźniki oznaczone symbolami w 1, w 2 i w 3 : - wskaźnik w 1 określa stosunek ilości energii elektrycznej wprowadzonej do sieci E wp w danym roku do analogicznej ilości energii w roku 2000; - wskaźnik w 2 określa stosunek wartości strat i różnicy bilansowej w sieci E w danym roku do analogicznej wartości w roku 2000; - wskaźnik w 3 określa stosunek wartości wskaźnika strat i różnic bilansowych E % w danym roku do wartości analogicznego wskaźnika w roku 2000. Tabela 1. Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieci 400 i 220 kv KSE Rok E wp E E % w 1 w 2 w 3 2000 80 928 1 499 1,85 1,00 1,00 1,00 2001 81 068 1 472 1,82 1,00 0,98 0,98 2002 79 866 1 514 1,89 0,99 1,01 1,02 2003 85 694 1 828 2,13 1,06 1,22 1,15 2004 87 929 1 935 2,20 1,09 1,29 1,19 2005 89 915 1 914 2,13 1,11 1,28 1,15 2006 93 906 2 020 2,15 1,16 1,35 1,16 2007 92 207 1 823 1,98 1,14 1,22 1,07 2008 94 651 1 816 1,92 1,17 1,21 1,04 2009 91 063 1 706 1,87 1,13 1,14 1,01 2010 93 375 1 747 1,87 1,15 1,17 1,01 2011 96 978 1 685 1,74 1,20 1,12 0,94 2012 100 101 1 688 1,69 1,24 1,13 0,91 2013 99 320 1 694 1,71 1,23 1,13 0,92 2014 102 970 1 693 1,64 1,27 1,13 0,89 Tabela 2. Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieci 110 kv KSE Rok E wp E E % w 1 w 2 w 3 2000 112 721 2 739 2,43 1,00 1,00 1,00 2001 113 278 2 921 2,58 1,00 1,07 1,06 2002 115 522 4 865 4,21 1,02 1,78 1,73 2003 115 939 2 602 2,24 1,03 0,95 0,92 2004 118 866 2 624 2,21 1,05 0,96 0,91 2005 120 663 3 121 2,59 1,07 1,14 1,06 2006 126 711 3 492 2,75 1,12 1,27 1,13 2007 128 515 2 354 1,83 1,14 0,86 0,75 2008 127 450 1 872 1,47 1,13 0,68 0,60 2009 123 435 1 967 1,59 1,10 0,72 0,66 2010 127 455 2 355 1,85 1,13 0,86 0,76 2011 128 725 2 182 1,89 1,14 0,80 0,70 2012 129 335 2 198 1,70 1,15 0,80 0,70 2013 130 401 2 094 1,61 1,16 0,76 0,66 2014 130 859 1 882 1,44 1,16 0,69 0,59 8 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE...

Tabela 3. Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieci SN i nn KSE Rok E wp E E % w 1 w 2 w 3 2000 84 662 9 618 11,36 1,00 1,00 1,00 2001 86 313 10 261 11,89 1,02 1,07 1,05 2002 86 047 9 957 11,57 1,02 1,04 1,02 2003 88 037 9 900 11,25 1,04 1,03 0,99 2004 90 381 9 699 10,73 1,07 1,01 0,94 2005 92 010 9 161 9,96 1,09 0,95 0,88 2006 95 870 8 621 8,99 1,13 0,90 0,79 2007 98 625 9 031 9,16 1,16 0,94 0,81 2008 99 992 8 140 8,14 1,18 0,85 0,72 2009 99 237 8 434 8,50 1,17 0,88 0,75 2010 102 919 7 857 7,63 1,22 0,82 0,67 2011 102 586 6 716 6,55 1,21 0,70 0,58 2012 103 793 6 834 6,58 1,23 0,71 0,58 2013 104 783 6 687 6,38 1,24 0,70 0,56 2014 106 012 6 498 6,13 1,25 0,68 0,54 Statystyki [1] do 2002 roku podawały łączne straty energii w sieciach SN i nn. Poszerzenie danych statystycznych od 2002 roku pozwala na dokładniejszą analizę strat w zakresie sieci średniego i niskiego napięcia. Stąd w dwóch następnych tabelach 4 i 5 zestawiono energię elektryczną wprowadzoną (dostarczoną) do sieci E wp, straty i różnice bilansowe energii elektrycznej E oraz obliczone według wzoru (1) wartości wskaźnik strat i różnic bilansowych E % w KSE w latach 2002 2014 oddzielnie dla: krajowej sieci średniego napięcia tabela 4, krajowej sieci niskiego napięcia tabela 5. Analogicznie jak poprzednio wprowadzono wskaźniki oznaczone symbolami w 1, w 2 i w 3, przy czym, w tym przypadku, rokiem odniesienia był rok 2002. Tabela 4. Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieci średniego napięcia KSE Rok E wp E E % w 1 w 2 w 3 2002 85 880 3 759 4,38 1,00 1,00 1,00 2003 87 847 3744 4,26 1,02 1,00 0,97 2004 90 208 3 873 4,29 1,05 1,03 0,98 2005 91 872 3 650 3,97 1,07 0,97 0,91 2006 95 721 3 721 3,89 1,11 0,99 0,89 2007 98 456 3 942 4,00 1,15 1,05 0,91 2008 99 828 3 710 3,72 1,16 0,99 0,85 2009 99 058 3 835 3,87 1,15 1,02 0,88 2010 102 754 3 566 3,47 1,20 0,95 0,79 2011 102 431 3 221 3,14 1,19 0,86 0,72 2012 103 642 3 206 3,09 1,21 0,85 0,71 2013 104 633 3 243 3,10 1,22 0,86 0,71 2014 105 868 3 209 3,03 1,23 0,85 0,69 Tabela 5. Straty i różnice bilansowe energii elektrycznej w sieci niskiego napięcia KSE Rok E wp E E % w 1 w 2 w 3 2002 51 896 6 195 11,94 1,00 1,00 1,00 2003 52 830 6 153 11,65 1,02 0,99 0,98 2004 53 112 5 826 10,97 1,02 0,94 0,92 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE... 9

2005 53 643 5 511 10,27 1,03 0,89 0,86 2006 55 218 4 901 8,88 1,06 0,79 0,74 2007 56 003 5 089 9,09 1,08 0,82 0,76 2008 56 955 4 430 7,78 1,10 0,72 0,65 2009 57 201 4 599 8,04 1,10 0,74 0,67 2010 58 585 4 290 7,32 1,13 0,69 0,61 2011 57 379 3 495 6,09 1,11 0,56 0,51 2012 57 602 3 628 6,30 1,11 0,59 0,53 2013 57 559 3 444 5,98 1,11 0,56 0,50 2014 57 300 3 289 5,74 1,10 0,53 0,48 Ilustrację graficzną danych zestawionych w tabelach 1 5 stanowią rysunki 1 10, na których przedstawiono dla przyjętego przedziału lat: procentowe wartości wskaźnika strat i różnic bilansowych E % ; oraz w jednostkach względnych: - energię elektryczną wprowadzoną do sieci E wp (wskaźniki w 1 lub w 1 ) - straty i różnice bilansowe energii elektrycznej E (wskaźniki w 2 i w 2 ). Rys. 1. Procentowy wskaźnik strat i różnic bilansowych dla sieci 400 i 220 kv Rys. 2. Wartości względne energii elektrycznej wprowadzonej E wp (wskaźnik w 1 ) oraz strat i różnic bilansowych E (wskaźnik w 2 ) dla sieci 400 i 220 kv 10 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE...

Rys. 3. Procentowy wskaźnik strat i różnic bilansowych dla sieci 110 kv Rys. 4. Wartości względne energii elektrycznej wprowadzonej E wp (wskaźnik w 1 ) oraz strat i różnic bilansowych E (wskaźnik w 2 ) dla sieci 110 kv Rys. 5. Procentowy wskaźnik strat i różnic bilansowych dla sieci SN i nn ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE... 11

Rys. 6. Wartości względne energii elektrycznej wprowadzonej E wp (wskaźnik w 1 ) oraz strat i różnic bilansowych E (wskaźnik w 2 ) dla sieci SN i nn Rys. 7. Procentowy wskaźnik strat i różnic bilansowych dla sieci średniego napięcia Rys. 8. Wartości względne energii elektrycznej wprowadzonej E wp (wskaźnik w 1 ) oraz strat i różnic bilansowych E (wskaźnik w 2 ) dla sieci średniego napięcia 12 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE...

Rys. 9. Procentowy wskaźnik strat i różnic bilansowych dla sieci niskiego napięcia Rys. 10. Wartości względne energii elektrycznej wprowadzonej E wp (wskaźnik w 1 ) oraz strat i różnic bilansowych E (wskaźnik w 2 ) dla sieci niskiego napięcia Z analizy danych liczbowych zestawionych w tabelach 1 5 oraz zilustrowanych na rysunkach 1 10 sformułowano wnioski dotyczące strat energii w latach 2000 2014 w elektroenergetycznych sieciach poszczególnych poziomów napięć. SIECI NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ (400 i 220 kv): w latach 2000 2006 obserwuje się wzrost strat energii w sieciach NN; straty energii w w/w okresie rosły znacznie szybciej niż energia wprowadzona do sieci wartości bezwzględne rocznych strat i różnic bilansowych E wzrosły o blisko 30%, a procentowe wskaźniki strat i różnic bilansowych E % wzrosły o 20% przy wzroście energii wprowadzonej E wp o 16%; widoczne obniżenie strat energii nastąpiło w następnych latach (od 2007 roku) spadek E o 16% i E % o 24% w roku 2014 w stosunku do roku 2006 przy wzroście E wp o 11%; SIECI 110 kv: podobnie jak w sieciach NN można wydzielić dwa okresy w tendencjach zmian poziomu strat energii wyższe wartości E % od 2000 do 2006 roku (2,43% 2,75%) i obniżenie wartości E % w latach 2007 2014 od 1,83% do 1,44%; ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE... 13

nietypowym przypadkiem był rok 2002, w którym procentowy wskaźnik strat i różnic bilansowych E % był równy 4,21%, czyli prawie dwukrotnie wyższy niż w sąsiednich latach; trudno ocenić przyczynę wystąpienia tak dużej wartości, szczególnie w porównaniu z poziomem strat w innych sieciach, gdzie nie wystąpił tak znaczący ich przyrost; w drugim okresie, tzn. w latach 2007 2014 występuje ponad 40-procentowe obniżenie wartości bezwzględnych rocznych strat i różnic bilansowych E i procentowego wskaźnika E % przy niewielkim przyroście energii wprowadzonej E wp o około 3%. SIECI ŚREDNIEGO NAPIĘCIA (SN): wartości procentowego wskaźnika strat i różnic bilansowych E % w latach 2002 2009 kształtowały się na poziomie około 4%; widoczny spadek wartości E % wystąpił dopiero w ostatnich czterech latach osiągając wartość około 3%; analizując cały rozpatrywany okres lat 2002 2014 można stwierdzić, że wystąpił znaczący spadek rocznych strat i różnic bilansowych E o 15% i procentowego wskaźnika E % o 31%, przy wysokim przyroście energii wprowadzonej do sieci E wp o 23%; SIECI NISKIEGO NAPIĘCIA (nn): w sieciach niskiego napięcia występuje w badanym piętnastoleciu najwyższe i regularne obniżanie rocznych strat i różnic bilansowych E i procentowego wskaźnika E % o około 50%, przy niewielkim wzroście energii wprowadzonej E wp o około 10%. W celu zbadania wpływu struktury sieci i liczby odbiorców na poziom strat energii elektrycznej Autorzy we wcześniejszych badaniach przeprowadzili szerszą analizę zmian wskaźników strat i różnic bilansowych. W opracowaniach [2, 3, 4] zestawiono, na podstawie [1], liczbę odbiorców, długości linii elektroenergetycznych na poszczególnych poziomach napięć oraz liczbę i moc transformatorów sieciowych w KSE. Porównując zmiany w/w wielkości oraz zmiany strat stwierdzono, że nie zauważa się korelacji miedzy nimi, a charakter zmian analizowanych wskaźników jest różny. Wprowadzona przez dyrektywę europejską oraz potwierdzona przez polską politykę energetyczną konieczność uzyskania określonego udziału wytwarzanej energii elektrycznej w źródłach odnawialnych stała się bodźcem, który wymusza zmianę dotychczasowej struktury źródeł wytwórczych w KSE. Autorzy zadali sobie pytanie czy źródła wytwórcze energii elektrycznej oparte na odnawialnych źródłach wpływają na poziom strat i różnic bilansowych? Aby odpowiedzieć na to pytanie na podstawie [1] zestawiono w tabelach 6 i 7 wartości energii elektrycznej dostarczonej (wprowadzonej) ze źródeł odnawialnych odpowiednio do sieci 110 kv, łącznie do sieci SN i nn oraz oddzielnie do sieci SN i sieci nn. Ponadto w tabelach zamieszczono dwa wskaźniki liczbowe: - wskaźnik w 4, który określa stosunek energii ze źródeł odnawialnych do energii elektrycznej dostarczonej (wprowadzonej) do sieci na danym poziomie napięcia w, - wskaźnik w 5, który określa stosunek energii ze źródeł odnawialnych w danym roku do energii w roku 2002. Tabela 6. Dostawy energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych (część I) Energia dostarczona ze źródeł odnawialnych w GWh Rok do sieci 110 kv do sieci SN i nn E wp w 4 w 5 E wp w 4 w 5 2002 43 0,4 1,0 240 2,8 1,0 2003 107 0,9 2,5 275 3,1 1,1 2004 133 1,1 3,1 317 3,5 1,3 2005 115 0,9 2,7 290 3,1 1,2 14 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE...

2006 207 1,6 4,8 321 3,3 1,3 2007 431 3,3 10,0 473 4,8 2,0 2008 722 5,7 16,8 523 5,2 2,2 2009 797 6,5 18,5 703 7,1 2,9 2010 1 275 10,0 29,7 1 032 10,0 4,3 2011 2 088 16,2 48,5 1 441 14,0 6,0 2012 3 039 23,5 70,7 1 956 18,8 8,1 2013 3 821 29,3 88,9 2 511 24,0 10,5 2014 4 846 37,0 112,7 3 025 28,5 12,6 Tabela 7. Dostawy energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych (część II) Energia dostarczona ze źródeł odnawialnych w GWh Rok do sieci średniego napięcia do sieci niskiego napięcia E wp w 4 w 5 E wp w 4 w 5 2002 125 1,5 1,00 115 2,2 1,00 2003 137 1,6 1,10 138 2,6 1,20 2004 202 2,2 1,62 115 2,2 1,00 2005 209 2,3 1,67 81 1,5 0,70 2006 223 2,3 1,78 98 1,8 0,85 2007 363 3,7 2,90 110 2,0 0,96 2008 419 4,2 3,35 104 1,8 0,90 2009 583 5,9 4,66 120 2,1 1,04 2010 934 9,1 7,47 98 1,7 0,85 2011 1 351 13,2 10,8 90 1,6 0,78 2012 1 868 18,0 14,9 88 1,5 0,77 2013 2 421 23,1 19,4 90 1,6 0,78 2014 2 935 27,7 23,5 90 1,6 0,78 Ilustrację graficzną danych zestawionych w tabelach 6 i 7 stanowią rysunki 11 13, przy czym ograniczono się tylko do przedstawienia zmian wskaźnika w 5 (dla sieci 110 kv, SN i nn ), czyli stosunku ilości energii elektrycznej dostarczonej (wprowadzonej) ze źródeł odnawialnych w danym roku do energii elektrycznej dostarczonej (wprowadzonej) w roku 2002. Rys.11. Stosunek energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do sieci 110 kv w danym roku do energii dostarczonej w roku 2002 (43 GWh) ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE... 15

Rys. 12. Stosunek energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do sieci SN w danym roku do energii dostarczonej w roku 2002 (125 GWh) Rys. 13. Stosunek energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do sieci nn w danym roku do energii dostarczonej w roku 2002 (115 GWh) Z analizy danych liczbowych zestawionych w tabelach 6 i 7 oraz rysunków 11 13 można sformułować następujące wnioski: ilość energii elektrycznej dostarczonej (wprowadzonej) ze źródeł odnawialnych do sieci 110 kv i sieci SN miała wyraźną tendencję wzrostową, tak w wartościach nominalnych, jak i w udziale energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej energii elektrycznej wprowadzonej (dostarczonej) do sieci na danym poziomie napięcia; dla sieci 110 kv udział energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej energii elektrycznej dostarczonej do tej sieci wzrósł od 0,4 w roku 2002 do 37,0 w roku 2014; dla sieci średniego napięcia udział energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej energii elektrycznej wprowadzonej do tej sieci wzrósł od 1,5 w roku 2002 do 27,7 w roku 2014; ilość energii elektrycznej wprowadzonej ze źródeł odnawialnych do sieci niskiego napięcia zmieniała się nieregularnie w poszczególnych latach w wartościach nominalnych od 81 do 138 GWh, a ich udział w całkowitej energii elektrycznej wprowadzonej do tej sieci wahał się w granicach 1,5 2,6. 16 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE...

Na rysunkach 11 13 podano dodatkowo średni roczny przyrost energii wprowadzonej ze źródeł odnawialnych. Najwyższą wartość = 48,25% uzyskano dla sieci 110 kv, co jest odzwierciedleniem dynamicznego wzrostu w ostatnich latach farm wiatrowych przyłączanych do tej sieci. Niska wartość 0 dla sieci nn wskazuje, że nie obserwuje się jak na razie) silnego rozwoju energetyki prosumenckiej. Dla oceny wpływu ilości energii dostarczonej (wprowadzonej) ze źródeł odnawialnych do sieci na poziom strat i różnic bilansowych zbadano korelację między wskaźnikami w 3 " (lub w 3 ") i w 5 " indywidualnie dla sieci 110 kv, SN, SN+nn i nn. W tym celu obliczono wartości współczynnika korelacji pomiędzy wartościami: wskaźników w 3 " i w 5 " oddzielnie dla sieci SN i sieci nn wartościami wskaźników w 3 " i w 5 " dla sieci 110 kv oraz łącznie dla sieci SN i nn. Najsilniejszą współzależność pomiędzy obniżeniem wartości wskaźnika strat i różnic bilansowych w miarę wzrostu ilości energii elektrycznej wprowadzonej ze źródeł odnawialnych zauważa się dla sieci SN. Świadczy o tym wysoka wartość współczynnika korelacji R = - 0,95. Brak współzależności występuje w sieciach niskiego napięcia (R<<1,0). Fakt ten wpływa na niższą wartość współczynnika R przy łącznym rozpatrywaniu sieci SN i nn R = - 0,92. Analogiczne obliczenia współczynnika korelacji dla wskaźników w 3 " i w 5 " dla sieci 110 kv dały rezultat R = - 0,74, co świadczy tylko o średniej korelacji pomiędzy obniżeniem wartości wskaźnika strat bilansowych w miarę wzrostu ilości energii elektrycznej dostarczonej ze źródeł odnawialnych. Wpływ na to ma fakt, że w sieci 110 kv występowały różne tendencje zmian poziomu strat i różnic bilansowych w poszczególnych latach (praktycznie malenie wartości wskaźnika strat bilansowych obserwuje się dopiero od roku 2007). Zaprezentowana w referacie analiza odnosi się do całego krajowego systemu elektroenergetycznego (KSE). Interesującym dla Autorów byłoby poszerzenie i uszczegółowienie jej na poszczególne fragmenty krajowej sieci dystrybucyjnej. W chwili obecnej nie ma jednak możliwości przeprowadzenia badań w tym zakresie ze względu na brak wymaganych danych statystycznych. Dla szerszego poglądu na zmianę strat energii w polskich sieciach elektroenergetycznych zestawiono poniżej łączne straty na wszystkich poziomach napięć oraz wyprodukowaną energię w polskich elektrowniach w latach 2010 2014. Na podstawie w/w danych wyznaczono względne straty w stosunku do globalnie wytworzonej ilości energii E prod. Rok Jednostka 2010 2011 2012 2013 2014 E prod GWh 157 658 163 548 162 139 164 557 159 100 E GWh 11 958 10 583 10 720 10 475 10 073 E % % 7,58 6,47 6,61 6,37 6,33 Z powyższego zestawienia wynika, że w ciągu 5-ciu lat łączne straty energii zmalały o około 15% przy niewielkim wzroście energii wyprodukowanej około 1%. Na podkreślenie zasługuje fakt, że w roku 2014 nastąpił spadek produkcji energii w stosunku kolejnych lat analizowanego okresu podczas, gdy w latach 2010 2013 wzrost był na poziomie 4,3%. LITERATURA [1] Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2000 2014. Agencja Rynku Energii S.A., Warszawa 2001 2015. [2] Niewiedział E., Niewiedział R.: Analiza strat energii elektrycznej w sektorze dystrybucji. W: Ograniczanie strat energii elektrycznej w elektroenergetycznych sieciach rozdzielczych. Wyd. PTPiREE, Poznań 2002, s. 147 178. ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE... 17

[3] Niewiedział E., Niewiedział R.: Analiza strat energii elektrycznej w sektorze dystrybucji. W: Straty energii elektrycznej w sieciach dystrybucyjnych. Wyd. PTPiREE, Poznań 2009, s. 51 70. [4] Niewiedział E., Niewiedział R.: Analiza statystyczna strat energii elektrycznej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym. W: Mat. V Konferencji Nauk.-Techn. n.t. Straty energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych, Kołobrzeg 2011, s. 01-1 01-10. [5] Niewiedział E., Niewiedział R.: Analiza statystyczna strat energii elektrycznej w KSE dla lat 2002-2012. W: Mat. VI Konferencji Nauk.-Techn. n.t. Straty energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych, Rawa Mazowiecka 2014, s. 1-1 1-7. 18 ANALIZA STATYSTYCZNA STRAT ENERGII ELEKTRYCZNEJ W KRAJOWYM SYSTEMIE...

WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH DYSTRYBUCYJNYCH WN I SN Stanisław Czapp, Marcin Sarnicki, Bartosz Tarakan, Krzysztof Tarakan, Ryszard Zajczyk Politechnika Gdańska Streszczenie: W referacie przedstawiono wpływ lokalizacji generacji rozproszonej na pracę sieci dystrybucyjnej WN i SN. W przypadku sieci SN rozpatrzono przypadki lokalizacji źródła blisko GPZ oraz w głębi sieci z uwzględnieniem jej topologii: sieć promieniowa oraz dwustronnie zasilana. Rozpatrzono również aspekty wpływu źródeł na rozpływy mocy, straty mocy, poziomy napięć oraz pracę regulatora transformatora w GPZ. W przypadku sieci WN przeanalizowano zagadnienia wpływu pracy źródła na poziomy napięć w pobliżu miejsca przyłączenia, straty oraz przepływy mocy czynnej i biernej pomiędzy sieciami NN i WN. 1. Wstęp Straty związane z przesyłem mocy to nieodzowny element pracy sieci elektroenergetycznej. Z tego względu zasadnym jest utrzymywanie ich na technicznie i ekonomicznie uzasadnionym poziomie. Dążąc do redukcji strat przesyłowych operatorzy systemów przesyłowego oraz dystrybucyjnego powinni wykorzystywać wszystkie dostępne możliwości jakie stwarza im obecny kształt systemu elektroenergetycznego, w tym również obecność regulowanych i sterowalnych źródeł mocy czynnej oraz biernej jakim są nowoczesne elektrownie i farmy wiatrowe. Obecnie przyłączane do sieci farmy wiatrowe to w większości przypadków maszyny oparte na generatorach dwustronnie zasilanych. Maszyny te podczas generacji mocy czynnej są źródłem zarówno mocy biernej pojemnościowej jak i indukcyjnej. Rozległe sieci SN dużej farmy wiatrowej skłaniają inwestorów do wyposażania farmy w układy SVC lub też statyczne źródła mocy biernej jak baterie kondensatorów i dławiki. Obecność regulowanych źródeł mocy biernej pozwala używać farmy i elektrownie wiatrowe do poprawy warunków pracy i optymalizacji pracy sieci dystrybucyjnej w tym do zmniejszenia strat energii elektrycznej. W przypadkach kiedy obiekty te wyposażone w źródła mocy biernej jak SVC, dławiki, czy baterie kondensatorów możliwe jest korzystanie z nich również w przypadku braku generacji mocy czynnej. W artykule podjęto próbę określenia wpływu farmy wiatrowej na napięcie w miejscu przyłączenia oraz porównania strat mocy czynnej oraz biernej występujących w testowej sieci NN/WN oraz SN. Wnioski wynikające z pracy mogą być wykorzystane do ograniczania strat energii elektrycznej, jak również brane pod uwagę w procesie przyłączeniowym podczas wydawania warunków przyłączania dla kolejnych jednostek wytwórczych. 2. Badana sieć elektroenergetyczna Przeprowadzoną analizę wykonano dla systemu testowego składającego się z sieci 400kV oznaczonej kolorem fioletowym, 220kV oznaczonej kolorem zielonym oraz 110kV oznaczonej kolorem niebieskim. Sieć zbudowana jest z 3 linii 400kV, 9 linii WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH... 19

220kV, 9 linii 110kV oraz 21 węzłów do których przyłączono 7 bloków wytwórczych oraz 18 odbiorów. Schemat sieci NN/WN przedstawiono na rys. 2.1. W pierwszej części pracy do węzła B11112 tak przygotowanej sieci, poprzez transformator o mocy 60 MVA przyłączono farmę wiatrową o mocy 38,5 MW składającą się z 14 turbin wiatrowych każda o mocy 2,75 MW. Schemat przyłączonej farmy wiatrowej przedstawiono na rys. 2.2. W drugiej części pracy do tak przygotowanej sieci NN/WN w miejsce odbioru zlokalizowanego w węźle B13112 przyłączono sieć średniego napięcia przedstawioną na rys. 2.3. Rys. 2.1. Schemat układu testowego sieci NN/WN Rys. 2.2. Schemat farmy wiatrowej przyłączonej do węzła B11112. 20 WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH...

Rys. 2.3. Struktura sieci średniego napięcia z przykładowym punktem przyłączenia elektrowni wiatrowej Rys. 2.4. Charakterystyka P=f(Q) pracy elektrowni wiatrowej Zarówno w pierwszej jak i w drugiej części pracy przeprowadzona analiza statyczna uwzględniała pracę generatorów elektrowni wiatrowych w trybie regulacji PQ oraz pracę regulatora transformatorów sieci SN oraz elektrownianych. Badanym elektrowniom wiatrowym przyłączonym zarówno do sieci dystrybucyjnej jak i 110kV zaimplementowano charakterystykę P=f(Q) zgodnie z rysunkiem nr 2.4. 3. Wpływ generacji farmy wiatrowej na pracę w sieci najwyższych i wysokich napięć W analizowanym modelu uwzględniono pracę układów regulacji transformatorów, pracę generatorów elektrowni wiatrowych w trybie regulacji P-cosϕ oraz generatorów systemowych w trybie regulacji napięcia. Każda elektrownia wiatrowa posiada zakres dostępnej mocy biernej określony charakterystyką Q=f(P) zgodnie z rysunkiem nr 2.4. Przy tak określonych założeniach zbadano wpływ farmy wiatrowej na napięcie w miejscu przyłączenia i węzłach sąsiadujących w zależności od generowanej mocy czynnej oraz biernej. Wyniki przedstawiono na rys. 3.1. oraz 3.2. Zakres zmian mocą WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH... 21

czynną wynosił 7,6 MW, 19 MW, 30 MW oraz 37 MW. Zakres zmian mocy biernej wynikał z określonego w IRiESD wielkości współczynnika mocy cosϕ=0,975 oraz cosϕ=0,95, co przełożyło się na zmiany mocy biernej w zakresach Q poj =8,42 Mvar, Q poj =11,95 Mvar, Q ind =-9,27 Mvar oraz Q ind =-13,38 Mvar. Otrzymane dane obliczeniowe zestawiono w tabeli 3.1 oraz 3.2. Rys. 3.1. Zależność napięcia od mocy czynnej FW Rys. 3.2. Zależność napięcia od mocy biernej FW Tabela nr 3.1. Straty mocy czynnej w systemie 110 kv, 220 kv oraz 400 kv w zależności od generowanej mocy czynnej oraz biernej farmy wiatrowej Σ P LIN110 Σ P LIN220 Σ P LIN400 Σ P LIN Σ P TRF Σ P tryb pracy FW [MW] brak 1,36 29,08 2,24 32,67 1,80 34,47 100%Pn 1,43 29,28 2,12 32,83 1,69 34,52 75%Pn 1,38 29,23 2,15 32,76 1,72 34,48 50%Pn 1,35 29,18 2,17 32,71 1,74 34,45 20%Pn 1,34 29,12 2,21 32,68 1,78 34,45 cosϕ poj =0,975 1,76 28,43 2,28 32,47 5,59 38,07 cosϕ poj =0,95 1,89 28,34 2,33 32,56 5,63 38,20 cosϕ ind =0,95 1,82 28,60 2,32 32,73 5,64 38,37 cosϕ ind =0,975 1,38 29,19 2,24 32,80 4,93 37,73 Tabela nr 3.2. Straty mocy biernej w systemie 110 kv, 220 kv oraz 400 kv w zależności od generowanej mocy czynnej oraz biernej farmy wiatrowej Σ Q LIN110 Σ Q LIN220 Σ Q LIN400 Σ Q LIN Σ Q TRF Σ Q tryb pracy FW [Mvar] brak 5,40 252,62 496,44 754,47 73,50 827,97 100%Pn 6,10 250,94 497,78 754,82 69,83 824,66 75%Pn 5,96 251,36 497,45 754,77 70,63 825,39 50%Pn 5,86 251,79 497,13 754,78 71,51 826,29 20%Pn 5,63 252,30 496,71 754,63 72,67 827,30 cosϕ poj =0,975 6,32 249,34 496,13 751,78 76,85 828,63 cosϕ poj =0,95 6,49 251,16 495,36 753,01 75,41 828,42 cosϕ ind =0,95 6,51 249,89 494,30 750,71 77,92 828,63 cosϕ ind =0,975 5,57 252,60 495,84 754,00 73,32 827,33 22 WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH...

VII KONFERENCJA STRATY ENERGII ELEKTRYCZNEJ W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH Z przedstawionych wykresów widać liniową zależność napięcia od generowanej mocy czynnej. Przyrost mocy czynnej wprowadzanej do sieci powoduje wzrost napięcia w miejscu przyłączenia i jego sąsiedztwie. Wykres 3.2 potwierdza duży wpływ mocy biernej farmy wiatrowej na napięcie w miejscu przyłączenia i jego bliskie sąsiedztwo. Pobór mocy biernej z sieci powoduje spadek napięcia, a wprowadzanie do sieci mocy biernej skutkuje jego wzrostem. Tak istotny wpływ pracy farmy wiatrowej na napięcia węzłów sąsiednich wynika z wielkości przyjętego modelu i świadczy o małej sztywności systemu. W kolejnym kroku określono wpływ mocy czynnej oraz biernej wprowadzanej do sieci 110 kv na straty mocy czynnej oraz biernej w sieci 110 kv, 220 kv oraz 400 kv. Wpływ mocy czynnej wprowadzanej do sieci 110 kv na straty mocy czynnej wybranych elementów systemu przedstawiono na rys. 3.3-3.8. Rys. 3.3. Zależność strat mocy czynnej w liniach 110 kv od mocy czynnej FW. Rys. 3.4. Zależność strat mocy czynnej w liniach 220 kv od mocy czynnej FW. Rys. 3.5. Zależność strat mocy czynnej w liniach 400 kv od mocy czynnej FW. Rys. 3.6. Zależność łącznych strat mocy czynnej w liniach od mocy czynnej FW. Rys. 3.7. Zależność strat mocy czynnej transformatorów od mocy czynnej FW. Rys. 3.8. Zależność strat mocy czynnej całego systemu od mocy czynnej FW. Przedstawione wykresy wskazują, że wprowadzenie przez farmę wiatrową mocy czynnej powoduje wzrost strat mocy czynnej w liniach 110 kv, 220 kv oraz spadek strat w transformatorach. Biorąc pod uwagę cały badany system w pierwszym etapie obserwujemy spadek strat mocy czynnej, a później ich wzrost. Zastanawiający wydaje się wzrost strat w sieci 110 kv oraz 220 kv. Wydawać by się mogło, że zlokalizowanie generacji wiatrowej w pobliżu dużego odbioru i uniknięty w ten sposób przesył mocy czynnej z sieci przesyłowej spowoduje zmniejszenie strat mocy w sieci 110kV. Wyniki symulacji nie potwierdziły jednak takiego scenariusza, co było spowodowane znaczną zmianą rozpływów mocy zwłaszcza w linii LIN28. Na rys. 3.9-3.14 przedstawiono wpływ mocy biernej wprowadzanej i pobieranej przez farmę wiatrową na straty mocy czynnej wybranych elementów systemu, a na rys. 3.15-3.20 straty mocy biernej wybranych elementów w zależności od mocy czynnej generowanej przez farmę oraz mocy biernej wprowadzanej i pobieranej przez farmę wiatrową. WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH... 23

VII KONFERENCJA STRATY ENERGII ELEKTRYCZNEJ W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH Rys. 3.9. Zależność strat mocy czynnej w liniach 110 kv od mocy biernej FW. Rys. 3.10. Zależność strat mocy czynnej w liniach 220 kv od mocy biernej FW. Rys. 3.11. Zależność strat mocy czynnej w liniach 400 kv od mocy biernej FW. Rys. 3.12. Zależność łącznych strat mocy czynnej w liniach od mocy biernej FW. Rys. 3.13. Zależność strat mocy czynnej transformatorów od mocy biernej FW. Rys. 3.14. Zależność strat mocy czynnej całego systemu od mocy biernej FW. Rys. 3.15. Zależność strat mocy biernej w liniach 110 kv od mocy czynnej FW. Rys. 3.16. Zależność strat mocy biernej transformatorów od mocy czynnej FW. Rys. 3.17. Zależność strat mocy biernej w systemie od mocy czynnej FW. Rys. 3.18. Zależność strat mocy biernej w liniach 110 kv od mocy biernej FW. Rys. 3.19. Zależność strat mocy biernej transformatorów od mocy biernej FW. Rys. 3.20. Zależność strat mocy biernej w systemie od mocy biernej FW. Wykresy strat mocy czynnej oraz biernej poszczególnych elementów systemów od mocy biernej farmy wiatrowej są trudne do analizy. Niełatwo jest wyłonić z nich jednoznaczne trendy, czy określić właściwości badanego systemu. Wydawać by się mogło, że niekiedy otrzymane dane wykluczają się, ale trudno jest analizować cały system z punktu widzenia przyłączenia jednego źródła. Powyższe dane potwierdzają, że analiza strat w połączonym systemie 110kV, 220 kv oraz 400 kv jest trudna, a jeszcze trudniejsze lub nawet niemożliwa jest próba optymalizacji strat w z punktu widzenia całego systemu. Jeżeli do analizy strat dołożymy jeszcze bezpieczeństwo 24 WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH...

systemu, ciągłość i niezawodność dostaw energii elektrycznej oraz utrzymanie napięć w wymaganych zakresach jako podstawowe zadania operatora, to okazuje się, że działania służb dyspozytorskich zmierzające do optymalizacji rozpływów i minimalizacji strat często schodzą na drugi plan i na pewno nie są celem nadrzędnym. 4. Wnioski w zakresie sieci NN/WN Przeprowadzona analiza prowadzi do wniosku, że w badanym modelu sieci zamkniętej 110kV straty mocy i pobór mocy z sieci NN bardzo mocno zależy od regulacji napięcia w stacjach NN/110 kv. Niewielkie zmiany mocy czynnej oraz biernej farmy wiatrowej, a w konsekwencji zmiany poziomów generacji pomiędzy poszczególnym elektrowniami systemowymi silnie wpływają na obciążenia stacji NN/110 kv, co prowadzi do zmian rozpływów w mocy i strat w sieci 110 kv. Wzajemne powiązanie i duże zmiany rozpływu mocy w systemie utrudniają interpretację wyników. Mniejsze przepływy mocy i straty w transformatorach, zmniejszenie strat mocy w całym systemie oraz silny wpływ mocy biernej na napięcie w miejscu przyłączenia wskazują, że poprzez odpowiednie sterowanie pracą farmy wiatrowej w sieci można zmniejszyć straty energii, a także poprawić rozpływ mocy oraz parametry napięcia w miejscu przyłączenia. 5. Wpływ lokalizacji generacji rozproszonej na pracę sieci średniego napięcia Analiza zakładała przyłączenie dwóch jednostek elektrowni wiatrowych o mocy 3,05 MVA do sieci dystrybucyjnej przedstawionej na rysunku 2.3. Uwzględniając zmienną lokalizację elektrowni wiatrowych dokonano obliczeń straty mocy w sieci dystrybucyjnej. Obliczenia wykonano w trzech wariantach pracy elektrowni wiatrowych. W pierwszym etapie pracy przeanalizowano tryb generacji wyłącznie z mocą czynną (maksymalna generacja mocy czynnej). W kolejnych dwóch etapach badania uwzględniono pracę elektrowni generującej moc bierną w obu kierunkach. Linie SN zamodelowano w sposób uproszczony wprowadzając następujące parametry linii: rezystancję, reaktancję oraz susceptancję. Wszystkie linie SN posiadły te same parametry elektryczne, lecz różne długości. Analiza lokalizacji przyłączenia elektrowni wiatrowych dotyczyła wszystkich węzłów w sieci średniego napięcia. Dla wariantu pracy elektrowni wiatrowych przy generacji wyłącznie mocy czynnej, straty zarówno mocy czynnej jak i biernej po przyłączeniu elektrowni obniżyły się odpowiednio o co najmniej o 2 % dla straty czynnej i 16% dla straty biernej. Stwierdzono również, że w przypadku niektórych linii straty uległy powiększeniu, co było spowodowane zmianą rozpływu mocy w sieci. Patrząc jednak z punktu powstałych strat mocy, sumaryczne straty zarówno dla mocy czynnej jak i biernej uległy pomniejszeniu. Najmniejsze straty zanotowano po przyłączeniu elektrowni do punku B13015 oraz B13024, natomiast największe straty mocy wystąpiły po przyłączeniu elektrowni do węzłów B13012 oraz B13022. Największe straty wystąpiły kiedy elektrownie wiatrowe lokalizowano blisko GPZ. Ich wzrost spowodowany był głównie przez zwiększenie strat mocy czynnej i biernej w liniach spowodowany zmianą przepływów w poszczególnych liniach. Wyniki badania sieci SN dla wariantu pierwszego pokazano w tabeli nr 5.1. WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH... 25

Tabela nr 5.1. Strat mocy w sieci 15kV dla generacji wiatrowej P EW =5,5MW, Q=0Mvar punkt przyłączenia źródła Σ P LIN [kw] Σ P TRF [kw] Σ P [kw] Σ Q LIN [kvar] Σ Q TRF [kvar] Σ Q [kvar] brak 543,1 71,2 614,3 739,5 2013,5 2753,1 B13022 545,9 55,7 601,6 744,1 1576,0 2320,1 B13012 538,8 55,2 594,0 734,0 1560,6 2294,5 B13026 505,3 56,7 562,0 686,1 1602,1 2288,2 B13013 492,6 55,5 548,1 667,6 1569,2 2236,8 B13014 486,3 55,3 541,5 658,5 1563,2 2221,7 B13016 443,3 57,2 500,4 597,4 1616,7 2214,1 B13025 462,5 56,2 518,7 625,6 1588,0 2213,6 B13023 473,2 55,3 528,5 640,0 1562,6 2202,6 B13024 462,1 55,2 517,3 624,2 1561,0 2185,3 B13015 414,6 55,9 470,5 557,2 1580,5 2137,7 W przypadku pracy elektrowni wiatrowych uwzględniającej charakter pojemnościowy i indukcyjny stwierdzono, że w ogólnym rozrachunku straty mocy również uległy pomniejszeniu. Wynika to z faktu iż przy pracy z mocą bierną 2,4 oraz 2,6 Mvar elektrownia generowała moc czynną 5,5MW. Jednakże dla charakteru indukcyjnego elektrowni straty mocy czynnej jak i biernej były znacznie większe niż dla pracy elektrowni wytwarzającą moc bierną. Dla charakteru pracy pojemnościowej elektrowni z wszystkich badanych typów pracy elektrowni, straty były najmniejsze. Wyniki przedstawiono w tabeli nr 5.2. punkt przyłączenia źródła Tabela nr 5.2. Straty mocy w sieci 15kV przy zmianie generacji mocy biernej Q FW P EW =5.5MW, Q ind =2.4Mvar Σ P LIN Σ P TRF Σ P Σ Q LIN Σ Q TRF Σ Q brak 543,1 71,2 614,3 739,5 2013,5 2753,1 B13026 685,7 60,9 746,7 942,0 1723,3 2665,3 B13016 653,7 61,1 714,8 896,5 1728,9 2625,4 B13015 585,9 60,8 646,8 800,4 1720,5 2520,8 B13014 601,4 59,2 660,6 822,4 1674,7 2497,0 B13025 566,9 60,4 627,3 773,4 1708,0 2481,4 B13013 579,9 59,6 639,5 791,9 1684,8 2476,7 B13012 542,3 61,0 603,3 738,7 1723,7 2462,4 B13024 573,6 59,1 632,7 782,9 1670,9 2453,8 B13022 541,9 60,5 602,4 738,2 1711,0 2449,1 B13023 558,3 59,3 617,6 761,2 1677,4 2438,6 punkt przyłączenia źródła P EW =5.5MW, Q poj =2.6Mvar Σ P LIN Σ P TRF Σ P Σ Q LIN Σ Q TRF Σ Q brak 543,1 71,2 614,3 739,5 2013,5 2753,1 B13012 545,0 51,6 596,6 742,3 1459,6 2201,9 B13022 542,9 51,1 594,0 740,6 1444,3 2184,9 B13026 452,8 52,7 505,5 611,9 1491,5 2103,4 B13013 454,3 51,0 505,3 614,2 1442,3 2056,6 B13025 427,5 51,9 479,5 576,2 1468,2 2044,4 B13023 433,2 50,8 484,0 585,4 1436,0 2021,4 B13014 429,9 50,8 480,7 579,4 1436,0 2015,4 B13016 371,3 53,4 424,7 495,0 1510,0 2005,0 B13024 406,8 50,8 457,6 546,6 1435,2 1981,9 B13015 357,8 53,0 410,8 476,0 1498,1 1974,1 W celu zobrazowania wpływu lokalizacji elektrowni wiatrowych na poziomy napięć wykreślono profile napięcia dla poszczególnych trybów pracy elektrowni. Profile te przedstawiono wyłącznie dla wybranych węzłów w sieci SN tj. na jednym z końców promienia, w głębi sieci oraz w pobliżu GPZ. 26 WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH...

VII KONFERENCJA STRATY ENERGII ELEKTRYCZNEJ W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH Rys. 5.1. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13014, PEW=5.5MW, Q=0Mvar, Rys. 5.2. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13014, PEW=5.5MW, Qind=2,4Mvar, Rys. 5.3. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13014, PEW=5.5MW, Qpoj=2,4Mvar, Rys. 5.4. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13016, PEW=5.5MW, Q=0 Mvar, Rys. 5.5. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13016, PEW=5.5MW, Qind=2,4Mvar, Rys. 5.6. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13016, PEW=5.5MW, Qpoj=2,6Mvar Rys. 5.7. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13012, PEW=5.5MW, Q=0 Mvar, Rys. 5.8. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13012, PEW=5.5MW, Qind=2,4Mvar, Rys. 5.9. Profile napięcia w przypadku przyłączenia źródła w węźle B13012, PEW=5.5MW, Qpoj=2,6Mvar Z przedstawionych charakterystyk wynika, że napięcia w poszczególnych węzłach ulegają zmianie w zależności od typu pracy elektrowni. Na wykresach tych widoczne są również punkty spływu mocy. Na podstawie punktów spływu oraz wykreślonych krzywych można łatwo określać punkty zasilania poszczególnych węzłów, co przydaje się przy analizie określania przyczyn zmian wielkości strat mocy w sieciach elektroenergetycznych. 6. Wnioski w zakresie sieci SN Na podstawie analizy sieci SN można stwierdzić, że lokalizacja elektrowni wiatrowych istotnie wpływa na zmniejszenie strat w sieci SN. Dodatkowo straty mocy silnie zależną od mocy biernej pochodzącej od generacji wiatrowej. Zmiana lokalizacji przyłączenia źródeł powoduje zmiany rozpływów mocy w liniach a w konsekwencji również zmiany strat mocy. Analiza sieci SN pokazuje, że poprzez właściwą WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH... 27

lokalizację elektrowni oraz odpowiednie ich sterowanie możemy wykorzystać je do poprawy poziomów napięcia w sieci elektroenergetycznej oraz zmniejszać straty mocy w liniach oraz transformatorach. Literatura [1] Kulczycki J.: Straty energii elektrycznej w sieciach dystrybucyjnych. Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej, Poznań 2009. [2] Kujszczyk S. (red.), Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze, OW PW, Warszawa, 2004 [3] Kot A. Kulczycki J., Szpyra W.J.: Możliwości redukcji strat w sieciach dystrybucyjnych średniego napięcia poprzez optymalną lokalizację rozcięć. Acta Energetica 2/2009 [4] Kulczycki J., Rudziński M., Szpyra W.: Straty energii jako nieodzowne potrzeby własne sieci. Acta Energetica 1/2009 [5] Klucznik J.: Udział farm wiatrowych w regulacji napięcia w sieci dystrybucyjnej. Acta Energetica 1/2010 28 WPŁYW GENERACJI ROZPROSZONEJ NA STRATY MOCY CZYNNEJ W SIECIACH...

METODY WYZNACZANIA RÓŻNICY BILANSOWEJ W SPRAWOZDAWCZOŚCI OSD Paweł Modelski RWE Stoen Operator Sp. z o.o. Słowa kluczowe: straty energii, różnica bilansowa Streszczenie: W referacie zaprezentowano metody wyznaczania różnicy bilansowej w sprawozdawczości OSD. Omówiono podstawy prawne, terminy i zakresy poszczególnych sprawozdań na przykładach zasymulowanych danych. Szczególną uwagę zwrócono na specyfikę poszczególnych raportów i właściwą umiejętność interpretacji danych w nich zawartych. 1. Wstęp Instytucje takie jak Główny Urząd Statystyczny i Agencja Rynku Energii zostały wyznaczone przez ustawodawcę w trybie ustawy o statystyce publicznej oraz właściwych rozporządzeń do tego, aby prowadzić ewidencję danych statystycznych w tym związanych z różnicą bilansową. Celem różnego rodzaju badań jest zapewnienie informacji z zakresu sektora elektroenergetycznego umożliwiających ocenę funkcjonowania krajowego systemu elektroenergetycznego, monitorowanie stanu bezpieczeństwa energetycznego kraju, prognozowanie rozwoju systemu elektroenergetycznego, sporządzanie projektów założeń polityki energetycznej, krajowych bilansów energii elektrycznej oraz krajowych bilansów paliw w zakresie zużycia paliw w elektroenergetyce zawodowej. Dodatkowym celem prowadzonej statystyki jest wypełnianie zobowiązań Polski w względem organizacji międzynarodowych. 2. Obowiązek sprawozdawczy Obowiązek sprawozdawczy spoczywający na OSD wynika z Ustawy z dnia 29 czerwca 1995 r. o statystyce publicznej [1]. Zgodnie z art.1 ustawa określa zasady i tworzy podstawy rzetelnego, obiektywnego, profesjonalnego i niezależnego prowadzenia badań statystycznych, których wyniki mają charakter oficjalnych danych statystycznych oraz ustala organizację i tryb prowadzenia tych badań i zakres związanych z nimi obowiązków. Uzupełnieniem ustawy są publikowane rozporządzenia. Jednym z najważniejszych jest Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 21 lipca 2015 r. w sprawie programu badań statystycznych statystyki publicznej na rok 2016, w którym ustala się Program badań statystycznych statystyki publicznej na rok 2016, zwany dalej Programem, stanowiący załącznik do rozporządzenia. Program obejmuje zbieranie i przekazywanie danych statystycznych bieżących w roku 2016 i danych za rok 2016 oraz wskazanych w nim danych statystycznych za lata poprzednie. Dokument ten liczy ponad 500 stron i opisuje obowiązki sprawozdawcze różnych podmiotów w różnych obszarach, np.: stan i ochrona środowiska, organizacja państwa, samorząd terytorialny, gospodarka społeczna, ludność, procesy demograficzne, METODY WYZNACZANIA RÓŻNICY BILANSOWEJ W SPRAWOZDAWCZOŚCI OSD 29

rynek materiałowy i paliwowo energetyczny: bilanse paliw i energii (GUS: G-02a, G-03, G-02b, G-02o), elektroenergetyka i ciepłownictwo (ARE: G-10 m, G-10.1k, G-10.2, G-10.6, G-10.3, G-10.1(w)k, G-10.4(D)k, G-10.8, G-10.5, G-10.7, G-11e, G-10.4(P)k, G-10.7(P), G-10.4(Ob)), specjalistyczne badanie statystyczne w zakresie paliw i energii, gospodarowanie materiałami, paliwa ciekłe i gazowe, górnictwo węgla kamiennego i brunatnego. W obszarze rynku materiałowego i paliwowo energetycznego, w punkcie bilanse paliw i energii oraz elektroenergetyka i ciepłownictwo, odnajdziemy trzy sprawozdania, w których znajdują się informacje o różnicy bilansowej. Podmioty zobowiązane do przekazywania danych wraz formą, częstotliwością terminami i miejscem przekazywania danych opisano w tabeli nr 1. Tabela nr 1. Podmioty zobowiązane do przekazywania danych statystycznych wraz formą, częstotliwością, terminami i miejscem przekazywania danych. (opr. na podstawie[1;2]) 3. Metody wyznaczania różnicy bilansowej w sprawozdawczości OSD W sprawozdaniu G-02a wysyłanym do GUS, w wierszu nr 14, zgodnie z objaśnieniami do formularza [3] należy podawać całkowity przychód/zakup nośnika energii w formie energii elektrycznej na potrzeby produkcyjno-eksploatacyjne OSD bez uwzględnienia potrzeb własnych, co należy rozumieć jako całkowitą zafakturowaną różnicę bilansową w okresie sprawozdawczym. Przykładowy raport poniżej. 30 METODY WYZNACZANIA RÓŻNICY BILANSOWEJ W SPRAWOZDAWCZOŚCI OSD

W sprawozdaniu G-10.4(D)k dział 3 Zakup energii elektrycznej wysyłanym do ARE, w wierszu nr 18, zgodnie z objaśnieniami do formularza [4] należy podawać dane dotyczące zakupu energii elektrycznej przeznaczonego na pokrycie różnicy bilansowej, nielegalnego poboru, potrzeb sieciowych oraz innych potrzeb przedsiębiorstwa. W sprawozdaniu G-10.4(D)k dział 11 Bilans energii elektrycznej w sieci wysyłanym do ARE, w wierszu nr 25 i 26 otrzymuje się miesięczny wolumen różnicy bilansowej. Działanie jest wynikiem wolumenów energii przyporządkowanych odpowiednio jako przychód i rozchód energii eterycznej. METODY WYZNACZANIA RÓŻNICY BILANSOWEJ W SPRAWOZDAWCZOŚCI OSD 31

W sprawozdaniu G-10.7 wysyłanym do ARE, w wierszu nr 27 i 28 otrzymuje się roczny wolumen różnicy bilansowej, całkowity i rozbity na poszczególne poziomy napięć sieci 220 kv, 110 kv, SN i nn. Działanie jest wynikiem saldowania wolumenów energii przyporządkowanych odpowiednio jako energia elektryczna wprowadzona do sieci i energia elektryczna oddana z sieci na poszczególnych poziomach napięć. 32 METODY WYZNACZANIA RÓŻNICY BILANSOWEJ W SPRAWOZDAWCZOŚCI OSD