wartsila polska sp. z o.o. - stowarzyszenie-zmijewski.pl

1 © Wärtsilä lipiec 11

Moce interwencyjne we współczesnym

systemie elektroenergetycznym

Wojciech WłodarczakWartsila Polska Sp. z o.o.

Tradycyjny system energetyczny

Przewidywalna moc wytwórcza

• Znana ilość i moc bloków

• Bloki sterowane przez operatorów

Względnie przewidywalne obciążenie

• Powtarzalna krzywa obciążenia

Rezerwa tylko dla sytuacji awaryjnych

• Wypadnięcie bloku

• Awaria linii przesyłowej


Współczesny system energetyczny

Wzrost mocy zainstalowanej w OZE

• Nieprzewidywalność mocy wytwórczych

• Priorytet przyjęcia energii wiatrowej/słonecznej

• Rozkład mocy zainstalowanych zależny od geografii, a nie od uwarunkowań gosopdarczych

Mniejsze „uporządkowanie” systemu

• Giełda energii – transakcje na rynku dnia następnego

• Mniejsza przewidywalność rozpływu prądów w sieci


Produkcja z OZE w Polsce

• 2009: 2,37% energii elektrycznej wytworzone w OZE (nie licząc współspalania)

• 2020: 15% (przy ograniczeniu współspalania)


OZE w Polsce


Prognoza struktury mocy zainstalowanej w OZE w Polsce wg Polityki energetycznej do 2030 r.

Charakterystyka turbiny wiatrowej


Dynamika krzywej obciążeń z uwzględnieniem wiatru

7 © Wärtsilä7 © Wärtsilä 19 July 2011 WÄRTSILÄ POWER PLANTS

15000

17500

20000

22500

25000

0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00

Sy

ste

m L

oa

d (

MW

)

Moc z wiatru

Pozostałe

jednostki

wytwórcze

Pozostałe jednostki wytwórcze

Niższe obciążenie średnie i więcej pracy na obciążeniach częściowych (koszty)

Szybsze zmiany obciążeń

Więcej rozruchów i odstawień (koszty)

Przewidywalne

obciążenie dobowe

Obciążenie

pozostałych JW

Ob

cią

że

nie

sys

tem

ow

e [

MW

]

Prognozowanie mocy z energetyki wiatrowej


Forecasted wind power in February 2008

(E.ON Netz Germany)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

90001

97

193

289

385

481

577

673

769

865

961

1057

1153

1249

1345

1441

1537

1633

1729

1825

1921

2017

2113

2209

2305

2401

2497

2593

2689

(MW

)

Prognoza mocy z energetyki wiatrowej w sieci E.ON-Netz

Luty 2008 r. (prognozy 24-godzinne)

t



Actual wind power in February 2008

(E.ON Netz Germany)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

90001

97

193

289

385

481

577

673

769

865

961

1057

1153

1249

1345

1441

1537

1633

1729

1825

1921

2017

2113

2209

2305

2401

2497

2593

2689

(MW

)

Rzeczywista moc z energetyki wiatrowej w sieci E.ON-Netz

Luty 2008 r.

t



Forecast - actual wind power in February 2008

(E.ON Netz Germany)

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

40001

97

193

289

385

481

577

673

769

865

961

1057

1153

1249

1345

1441

1537

1633

1729

1825

1921

2017

2113

2209

2305

2401

2497

2593

2689

(MW

)

Błąd prognozy mocy z energetyki wiatrowej w sieci E.ON-Netz

Luty 2008 r.

Zapewnianie mocy interwencyjnych

Rezerwa wirująca

• Dowolny typ elektrowni

• Ograniczona stosowalność

• Na większą skalę – nieekonomiczna lub wręcz technicznie niemożliwa

Elektrownie wodne

• Szybkie wejście do pracy

• Ograniczenia lokalizacyjne

Elektrownie interwencyjne na paliwa płynne (ciekłe i gazowe)

• Silniki tłokowe lub turbiny gazowe

• Dedykowane obiekty interwencyjne lub dodatkowe bloki w elektrowniach zawodowych (podstawowych lub szczytowych)


Elektrownie interwencyjne

Duże specjalizowane źródła

• Elektrownia ok. 100-400 MWe

• Lokalizacja w węźle sieci przesyłowej

• Konieczne opracowanie modelu finansowania rezerwowania mocy – obiekt musi być opłacalny dla inwestora przy pracy ok. 1000 h/aObiekt nie utrzyma się ze sprzedaży energii

• Model „amerykański”

Rezerwa rozproszona

• Rezerwa mocy zapewniana przez lokalne zakłady (EC) pracujące w trybie nieciągłym

• Elektrociepłownie oparte o silniki tłokowe lub turbiny gazowe z akumulatorami ciepła

• Konieczna opłacalność pracy zakładu przy czasie pracy ok. 4000 h/a

• Model „duński”


Regulacja systemu w Kolorado

13 © Wärtsilä

Wiele obszarów regulacyjnych z połączeniami o ograniczonej

przepustowości

W wielu obszarach bilansowych nie występuje nadmiar mocy

Wszystkie obszary regulacyjne muszą mieć odpowiednią moc rezerwową

Ograniczona moc zainstalowana w elektrowniach wodnych

Gwałtowny wzrost mocy zainstalowanej w wietrze (8,4 GW 2008)

Gwałtowne zmiany wiatrów, szczególnie w obszarach górskich

5-minutowy okres bilansowania

Elektrownia Plains End

Plains End I

• 20 × Wärtsilä 18V34SG

• 113 MWe

• Rok uruchomienia 2002

• Czas eksploatacji 1500 h/a

Plains End II

• 14 × Wärtsilä 20V34SG

• 118 MWe

• Rok uruchomienia 2008

• Czas eksploatacji 3000 h/a




Niska moc minimalna

• Moc minimalna na poziomie 30% mocy najmniejszego silnika

• Możliwość zapewnienia dowolnej mocy dla systemu energetycznego

Krótki czas rozruchu

• Elektrownia zapewnia wymagany czas dostarczenia zadanej mocy poniżej 10 minut

Elastyczność eksploatacyjna

• Remonty pojedynczych zespołów nie zakłócają eksploatacji, w tym możliwości zapewniania mocy interwencyjnych

Rozruch silnika Wärtsilä 34SG – teoria

800

700

600

500

400

300

200

100

00 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

[s]

30 s

Podgrzanie

>70 CRozruch

25 s

Syn-

chro-

nizacja

5 s

Prędkość obrotowa

(obr/min)

80

70

60

50

40

30

20

10

0

90

100

Obciążenie

(%)

330

Prędkość wału

Obciążenie

Smaro-

wanie

Tylko 60 s od rozruchu do synchronizacji

Obciążanie

240 s

5 minut od decyzji o uruchomieniu do pełnej mocy

…i praktyka


Zapotrzebowanie na moce interwencyjne

• Ocenia się, że konieczne jest zapewnienie rezerwy w wysokości

20÷30% mocy zainstalowanej w turbinach wiatrowych.

• Prezes PSE-Operator wspominał o konieczności budowy 1900 MW

elektrowni interwencyjnych w najbliższym czasie (w roku 2008)

• Zapowiadane na rok 2009 przetargi na elektrownie interwencyjne nie

odbyły się.

• Paliwo – gaz ziemny lub skroplony

– Brak dostatecznej przepustowości sieci gazowniczej

– Możliwe wyłącznie lokalizacje przy magazynach gazu lub przy

gazociągach przesyłowych


Wnioski

Nowoczesny system energetyczny potrzebuje mocy interwencyjnych

W polskich warunkach konieczna będzie budowa ok. 2000 MW mocy zainstalowanej w specjalizowanych obiektach

Konieczne jest szybkie podjęcie decyzji na temat koncepcji zapewniania rezerwowania mocy – i jej realizacja



Dziękuję za uwagę!

wartsila polska sp. z o.o. - stowarzyszenie-zmijewski.pl

Documents