zwiększenie przepustowości polskich sieci · energia w dobrych rękach zwiększenie...

Energia w dobrych rękach

Zwiększenie przepustowości polskich sieci

elektroenergetycznych i magazynowanie

energii

Henryk Majchrzak

Prezes Zarządu PSE S.A.

18 kwietnia 2013 r.

Seminarium eksperckie Kancelarii Prezydenta RP

„Rozwój rozproszonych źródeł energii”

Energia w dobrych rękach 2

Definicje

Efektywność energetyczna (z Ustawy z dnia 15.04.2011)

Stosunek uzyskanej wielkości efektu użytkowego obiektu, urządzenia technicznego

lub instalacji w typowych warunkach ich użytkowania lub eksploatacji, do ilości

zużycia energii przez ten obiekt, urządzenie techniczne lub instalację, niezbędnej

do uzyskania tego efektu.

Smart Grid (Sieć inteligentna)

Sieć inteligentna to sieć elektroenergetyczna, która w sposób inteligentny integruje

zachowania i działania wszystkich przyłączonych do niej użytkowników - wytwórców,

odbiorców i prowadzących obydwie te działalności – w celu zapewnienia

funkcjonowania ekonomicznie efektywnego zrównoważonego systemu,

charakteryzującego się wysokim poziomem bezpieczeństwa zasilania.

Źródło: Eurelectric (10 steps to Smart Grid)


Wytwarzanie Przesył Dystrybucja Odbiorcy

Klasyczny łańcuch wartości dla energii elektrycznej

Energia w dobrych rękach 4 4

2

1

Farmy Słoneczne

Farmy wiatrowe Elektrownia Atomowa

Mikro-generacja

3

Magazyny

Sterowanie

Elektrownie węglowe

2 1

1

3

3

2

Auta

elektryczne

Bezpieczeństwo dostaw:

Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną

w porównaniu z ograniczonymi możliwościami dostaw.

To sieć ma zapewnić potrzebę bezpiecznego, niezawodnego,

wydajnego przesyłania i dystrybucji energii elektrycznej.

2 Generacja Rozproszona/Kogeneracja

Nowi gracze w łańcuchu wartości. Pojawienie się niewielkich

wytwórców energii elektrycznej z promieniowania

słonecznego, wiatru, wody, biomasy, kogeneracji wymaga

inteligentnych, opomiarowanych sieci przesyłowych

i dystrybucyjnych.

1

3 Aktywność Konsumentów:

Konsumenci domagają się większego dostępu do wiedzy

na temat źródeł energii (w związku z ochroną

środowiska), kosztów i rzeczywistego wykorzystania

w danym czasie.

Prosumenci

Sieć przyszłości musi być:

Zintegrowana

Efektywna

Elastyczna

Niezawodna

Bezpieczna

Ekonomiczna

Pierwszy niezbędny krok:

Inteligentna sieć elektroenergetyczna

Źródło: SCD Analysis

Smart Grid

Energia w dobrych rękach 5 5 5

Źródło: Eurelectric

Sieć inteligentna - funkcjonalności

Inteligentne zarządzanie siecią • klasyczny rozwój sieci wzbogacony o:

- inteligentne opomiarowanie,

- szybką identyfikację uszkodzeń i automatyzację sieci umożliwiającą minimalizację

skutków awarii,

- zaawansowane systemy zarządzania siecią pozwalające na optymalne jej

wykorzystanie i poprawę niezawodności, mając na względzie generację

rozproszoną, w tym prosumencką.

Inteligentna zintegrowana generacja • zdolność bilansowania systemu elektroenergetycznego przy dużym udziale niespokojnej

generacji pochodzącej z OZE, w tym generacji rozproszonej i prosumenckiej,

• integracja z systemem elektroenergetycznym pojazdów elektrycznych oraz systemów

ogrzewania i chłodzenia,

• inteligentne systemy magazynowania energii. Inteligentny rynek i klienci

• rozwój programów zarządzania popytem, w tym odpowiedzi strony popytowej,

• agregowanie źródeł generacji rozproszonej, w tym możliwości magazynowania energii

przez pojazdy elektryczne.


Plan Rozwoju Sieci Przesyłowej

• Okres planowania do 2025 r. - szacowane nakłady

ok. 23 mld zł (ceny stałe 2011 r.).

• Plan Zamierzeń Inwestycyjnych na lata 2013 – 2017 – szacowane

nakłady 9,9 mld zł (ceny stałe 2012 r.).

• Projekt aktualizacji planu rozwoju został uzgodniony przez Prezesa

URE w dniu 4 lutego 2013 r. w zakresie obejmującym lata 2013-2017.

• Główne cele:

— Wzrost bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej.

— Przyłączenia i wyprowadzenie mocy z nowych elektrowni systemowych.

— Przyłączenia i wyprowadzenie mocy z OZE.

— Rozwój połączeń transgranicznych.

6 6


MKR ZAM

GLN

POM

GDP

KOP

BYD

JAS

PLE

CZE

PPD

MON

PLC

GOR

DUN

SLK

ZRC

GBL

GDA

GRU

TEL

WLA

PAT

KON

ADA

OLM

OLS

ELK

PLOPDE

MSK

SOC

LSN

LES

OSRZUK

POL

CRN

MIK

HAG

VIE

PIA

SDU

KOZ

ROZ

PUL

ABRCHS

NAR

OSC

DOB

STWCHM

PEL

RZE

BGC

KPK

RAD

KIE

JAN

PIO

PAB

ZGI

BEKTRE

ROG

JOA

ANI

HCZ

WRZ

LOS

TAW

ATA

KLA

KRI

WAN

LUA

SIE

ROK

GRO

DBN

ZBK

SWI

WRCPAS

BOG

CPC

ALBNOS

TCN

KRA

LEM

KRM

OLT

SKA

MOR

WTO

LSY

PKW

WSI

OST

ALY

BLA

REC

KED

CHAWIE

LAG

CZT

ZAP

BUJKOM

BIR

HALKAT JAM

KHK

MOS

LIS

LMS

MIL

400 kV

750 kV

220 kV

400 kV tymczasowo pracująca na napięciu 220 kV

kabel stałoprądowy 450 kV

Legenda:

PBO

STN

BYC

BCN

ZDK

ELB

PLP

DRG

WYS

PRB

KAL

ZLG

PLB

EISGUB

STO

425MW

910MW

2x1000MW

1000MW

1000MW

422MW

874MW

2x900MW

420MW

480MW

830MW

2x456MW

+600MW

500MW

910MW

480MW

900MW+456MW

2x432MW

244MW

135MW

240MW 246MW

240MW

322MW

660MW

660MW

760MW

150MW

266,6MW

330MW

830MW

160MW

250MW

250MW

108MW

250MW

250MW

108MW150MW

166MW

160MW

910MW moc przyłączeniowa planowanych elektrowni

konwencjonalnych

moc przyłączeniowa planowanych lądowych FW

75MW

225MW

205MW

205MWmoc przyłączeniowa planowanych elektrowni

na biomasę

1200MW moc przyłączeniowa planowanych morskich FW

1200MW

stacja elektroenergetyczna 400-220-110 kV

500MW+456MW

1045MW

120MW

437MW

Lokalizacje nowych źródeł wytwórczych wnioskowanych

do przyłączenia do sieci przesyłowej

7


MKR ZAM

GLN

POM

GDP

KOP

BYD

JAS

PLE

CZE

PPD

MON

PLC

GOR

DUN

SLK

ZRC

GBL

GDA

GRU

TEL

WLA

PAT

KON

ADA

OLM

OLS

ELK

PLO

PDE

MSK

SOC

LSN

LES

OSRZUK

POL

CRN

MIK

HAG

VIE

PIA

SDU

KOZ

ROZPUL

ABRCHS

NAR

OSC

DOB

STW

CHM

PEL

RZE

BGC

KPK

RAD

KIE

JAN

PIO

PAB

ZGI

BEKTRE

ROG

JOA

ANI

HCZ

WRZ

LOS

TAW

ATA

KLA

KRI

WAN

LUASIE

ROK

GRO

DBN

ZBK

SWI

WRC

PAS

BOG

CPC

ALBNOS

TCN

KRA

LEM

KRM

OLT

SKA

MOR

WTO

LSY

PKW

WSI

OST

ALY

BLA

REC

KED

CHAWIE

LAG

CZT

ZAP

BUJKOM

BIR

HALKAT JAM

KHK

MOS

LIS

LMS

MIL

400 kV

750 kV

220 kV



Legenda:

PBO

STN

BYC

BCN

ZDKELB

PLP

DRG

WYS

PRB

KAL

ZLG

PLB

EISGUB

STO


nowa inwestycja

modernizacja

budowa/modernizacja stacji

400 kV

750 kV

220 kV



Legenda:


MKR ZAM

GLNPOM

GDP

KOP

BYD

JAS

PLE

CZE

PPD

MON

PLC

GOR

DUN

SLK

ZRC

GBL

GDA

GRU

TEL

WLA

PAT

KON

ADA

OLM

OLS

ELK

PLO

PDE

MSK

SOC

LSN

LES

OSRZUK

POL

CRN

MIK

HAG

VIE

PIA

SDU

KOZ

ROZPUL

ABRCHS

NAR

OSC

DOB

STW

CHM

PEL

RZE

BGC

KPK

RAD

KIE

JAN

PIO

PAB

ZGI

BEKTRE

ROG

JOA

ANI

HCZ

WRZ

LOS

TAW

ATA

KLA

KRI

WAN

LUASIE

ROK

GRO

DBN

ZBK

SWI

WRC

PAS

BOG

CPC

ALBNOS

TCN

KRA

LEM

KRM

OLT

SKA

MORWTO

LSY

PKW

OST

ALY

BLA

REC

KED

CHAWIE

LAG

CZT

ZAP

BUJKOM

BIR

HALKAT JAM

KHK

MOS

LIS

LMS

MIL

STN

BYC

ZDKELB

PLP

PRB

STO

ZYD

WPR

WYS

BCN

inwestycje planowane do zrealizowania

w latach 2013-2017

400 kV

750 kV

220 kV



Legenda:


MKR ZAM

GLNPOM

GDP

KOP

BYD

JAS

PLE

CZE

PPD

MON

PLC

GOR

DUN

SLK

ZRC

GBL

GDA

GRU

TEL

WLA

PAT

KON

ADA

OLM

OLS

ELK

PLO

PDE

MSK

SOC

LSN

LES

OSRZUK

POL

CRN

MIK

HAG

VIE

PIA

SDU

KOZ

ROZPUL

ABRCHS

NAR

OSC

DOB

STW

CHM

PEL

RZE

BGC

KPK

RAD

KIE

JAN

PIO

PAB

ZGI

BEKTRE

ROG

JOA

ANI

HCZ

WRZ

LOS

TAW

ATA

KLA

KRI

WAN

LUASIE

ROK

GRO

DBN

ZBK

SWI

WRC

PAS

BOG

CPC

ALBNOS

TCN

KRA

LEM

KRM

OLT

SKA

MORWTO

LSY

PKW

OST

ALY

BLA

REC

KED

CHAWIE

LAG

CZT

ZAP

BUJKOM

BIR

HALKAT JAM

KHK

MOS

LIS

LMS

MIL

STN

BYC

ZDKELB

PLP

PRB

STO

ZYD

WPR

WYS

BCN

inwestycje planowane do zrealizowania

w latach 2013-2017

MKR ZAM

GLN

POM

GDP

KOP

BYD

JAS

PLE

CZE

PPD

MON

PLC

GOR

DUN

SLK

ZRC

GBL

GDA

GRU

TEL

WLA

PAT

KON

ADA

OLM

OLS

ELK

PLO

PDE

MSK

SOC

LSN

LES

OSRZUK

POL

CRN

MIK

HAG

VIE

PIA

SDU

KOZ

ROZPUL

ABRCHS

NAR

OSC

DOB

STW

CHM

PEL

RZE

BGC

KPK

RAD

KIE

JAN

PIO

PAB

ZGI

BEKTRE

ROG

JOA

ANI

HCZ

WRZ

LOS

TAW

ATA

KLA

KRI

WAN

LUASIE

ROK

GRO

DBN

ZBK

SWI

WRC

PAS

BOG

CPC

ALBNOS

TCN

KRA

LEM

KRM

OLT

SKA

MOR

LSY

PKW

WSI

OST

ALY

BLA

REC

KED

CHAWIE

LAG

CZT

ZAP

BUJKOM

BIR

HALKAT JAM

KHK

MOS

LIS

LMS

MIL

400 kV

750 kV

220 kV



Legenda:

PBO

STN

BYC

BCN

ZDKELB

PLP

DRG

WYS

PRB

KAL

ZLG

PLB

EISGUB

STO


nowa inwestycja

modernizacja

budowa/modernizacja stacji

WTO

WPR

Planowane inwestycje w okresie 2013-2017 oraz do roku 2025

Planowane efekty realizacji

inwestycji w okresie 2013-2025: • budowa około 4600 km nowych

torów linii 400 kV,

• modernizacja istniejących linii 400

i 220 kV o długości około 2500 km,

• wybudowanie 17 nowych obiektów

stacyjnych,

• modernizacja 21 istniejących stacji

i rozdzielni.


ROZWÓJ SYSTEMÓW DYSTRYBUCYJNYCH

9

INTELIGENTNE ZARZĄDZANIE SIECIĄ


OSD są głównymi integratorami rozproszonych zasobów energii (GR)

Wzrost penetracji niestabilnych źródeł GR w systemie elektroenergetycznym.

Źródła GR są przyłączane głównie do sieci dystrybucyjnej SN i nn.

GR sama w sobie nie redukuje kosztów sieci, a w rzeczywistości może je nawet

zwiększać

Budowanie źródeł GR blisko centrów jej zużycia nie redukuje kosztów sieci

dystrybucyjnych – chwilowa, lokalna kompensacja generacji i zapotrzebowania.

Prowadzenie ruchu systemu z większym udziałem GR jest bardziej skomplikowane –

przepływy dwukierunkowe, ograniczenia sieciowe, wahania napięcia.

Aktywne zarządzanie systemem dystrybucyjnym może pomóc OSD lepiej

wykorzystywać istniejącą sieć

Podejście „dopasuj i zapomnij” nie gwarantuje efektywności przy zdecentralizowanej

produkcji energii – projektowanie na obciążenie szczytowe.

Kluczowym narzędziem będzie większa elastyczność, zarówno po stronie podaży

(generacja), jak i po stronie popytu (odbiór).

Elastyczność pomogłaby optymalizować wykorzystanie istniejącej sieci, a tym

samym minimalizować rozbudowę sieci dystrybucyjnych.

10

Aktywne zarządzanie systemem dystrybucyjnym (1)


Kluczowe elementy aktywnego zarządzania systemem dystrybucyjnym

Planowanie rozwoju sieci i opcji dostępu, które ograniczą potrzebę inwestowania –

kontrakty na zmienny dostęp do sieci dla źródeł GR i odbiorców, na bazie zachęt

finansowych (ograniczenia zwykle przez kilka godzin w roku).

Odpowiednie wymagania dotyczące przyłączania GR do sieci – odporność na spadki

napięcia, zdolność do pracy wyspowej, opomiarowanie, SCADA, takie same koszty

korzystania z sieci jak pozostali wytwórcy.

Nowa rola usług w działaniu sieci dystrybucyjnej - usługi systemowe powinny

powstawać na poziomie dystrybucji:

Wykorzystanie elastyczności do rozwiązania kwestii ograniczeń w sieci

dystrybucyjnej – platformy elastyczności, rola agregatorów.

Ulepszenie wymiany informacji – przepływ informacji w relacji

OSP->OSD->użytkownicy sieci dystrybucyjnej.

Regulacja napięcia – wykorzystanie najbardziej efektywnych opcji lokalnych.

Narzędzia techniczne pozwalające OSD stać się prawdziwymi „operatorami

systemu” - aktywne monitorowanie sieci na poziomie SN i nN, sterowanie rozpływami

mocy, inteligentne liczniki.

11



Każda sieć dystrybucyjna powinna być oceniana indywidualnie, aby zapewnić

akceptowalną technicznie i opłacalną równowagę pomiędzy inwestycjami

infrastrukturalnymi i pozyskiwaniem nowych usług od użytkowników sieci.

Regulacja musi umożliwiać wykorzystywanie najbardziej opłacalnych rozwiązań

i innowacji - rewizja istniejących struktur taryf sieciowych.

5 głównych zadań dla decydentów:

Prawidłowa implementacja istniejącej legislacji UE – Drugi i Trzeci Pakiet Energetyczny oraz

nowa Dyrektywa dotycząca Efektywności Energetycznej.

Uwzględnienie doświadczeń zdobytych podczas realizacji projektów demonstracyjnych

dotyczących inteligentnej sieci – nowe Kodeksy Sieci.

Stworzenie ram regulacyjnych, które umożliwią wdrażanie najbardziej efektywnych projektów

i otrzymywanie wynagrodzenia poprzez odpowiednie opłaty sieciowe.

Przyjęcie zasad dla przyłączania i dostępu do sieci rozproszonych zasobów energii, aby

sprostać potrzebom związanym z elastycznością.

Stworzenie standardów operacyjnych i uproszczenie procedury pozyskiwania usług

elastyczności na rynku.

12



ROZWÓJ ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII

13

INTELIGENTNA ZINTEGROWANA GENERACJA


Źródła wiatrowe:

Moc farm wiatrowych przyłączonych w KSE wynosi około 2,8 tys. MW.

OSP oraz OSD określili warunki przyłączenia dla farm wiatrowych o łącznej mocy przekraczającej 20 tys. MW (w tym OSP na około 9,1 tys. MW). Suma mocy farm wiatrowych, dla których określono warunki przyłączenia znacznie przewyższa wartości zawarte w dokumentach rządowych.

Moc zainstalowana farm wiatrowych na poziomie 8 – 9 tys. MW praktycznie wyczerpuje możliwości przyłączeniowe dla kolejnych farm wiatrowych do roku 2020 przy zachowaniu bezpieczeństwa funkcjonowania systemu elektroenergetycznego.

Czynnikiem decydującym o powyższych wartościach jest brak możliwości odebrania wyprodukowanej energii elektrycznej z farm wiatrowych z przyczyn bilansowych.

14

Dopuszczalny poziom mocy zainstalowanej w źródłach wiatrowych

i fotowoltaicznych ze względu na bilansowanie mocy w KSE

Źródła fotowoltaiczne:

Moc źródeł fotowoltaicznych przyłączonych w KSE wynosi około 2 MW.

Proces określania warunków przyłączenia dla źródeł fotowoltaicznych dopiero się rozpoczyna.

PSE S.A. prowadzi analizy w celu określenia poziomu mocy źródeł fotowoltaicznych możliwego do przyłączenia do KSE.


Elektrownia fotowoltaiczna w

Wierzchosławicach o mocy 1 MW

Elektrownia fotowoltaiczna

w Jaworznie – Sanktuarium Matki Bożej

Nieustającej Pomocy o mocy 71,35 kW

Przykłady realizacji instalacji fotowoltaicznych w Polsce


Produkcja energii elektrycznej (kWh) w dniach od 1 do 31 marca 2013 r.

(źródło: sunnyportal.com)

Miesięczna produkcja energii elektrycznej

w elektrowni fotowoltaicznej Jaworzno - Sanktuarium


Suma generacji fotowoltaicznej w Niemczech

w dniach: 10 stycznia, marca, maja, lipca, września i listopada 2012 r. (źródło: eex.com)

Przyrost mocy zainstalowanej pomiędzy styczniem a listopadem 2012 r. – ok. 6900 MW

Zmienność sezonowa generacji fotowoltaicznej w Niemczech


Obszary wykorzystania technologii magazynowania energii elektrycznej

18

1. Działalność na potrzeby OSP:

– Świadczenie usług regulacyjnych programowych (regulacja częstotliwości

i napięcia).

– Świadczenie usług systemowych w stanach awaryjnych (np. w postaci mocy

interwencyjnych).

– Ograniczenie skutków zmienności generacji ze źródeł wiatrowych.

– Redukcja ograniczeń przesyłowych.

2. Działalność na konkurencyjnym rynku energii elektrycznej -

gromadzenie energii w okresie pozaszczytowym i oddawanie jej do

systemu w okresie szczytu zapotrzebowania.


Farma wiatrowa Laurel Mountain (USA)

o mocy 98 MW z baterią 32 MW

Farma wiatrowa Rakkasho-Futamata (Japonia)

o mocy 51 MW z baterią 34 MW

Przykłady zastosowania zasobników bateryjnych


Przykład zasobników sprężonego powietrza (CAES) w Huntorf (Niemcy)

20

Podstawowe parametry:

Moc maksymalna: 321 MW

Moc kompresora: 68 MW

Czas startu: 14 minut (normalny), 8 minut (szybki)

Czas pracy z pełną mocą: 3 godziny


Samochody elektryczne – ładowanie i stacje wymiany baterii

w Chinach

• program obejmuje 36 prowincji,

• wybudowane 353 stacje ładowania

i wymiany baterii oraz 14 703 punktów

ładowania,

• najbardziej rozbudowany system na

świecie.

Źródło: State Grid Corporation of China

Energia w dobrych rękach 22 22 22 22

W przypadku braku dostępnej mocy przyłączeniowej, umożliwienie przyłączania

źródeł wiatrowych pod warunkiem, że będą one wyposażone w instalację do

magazynowania wytworzonej przez nie energii elektrycznej.

Proponuje się aby instalacja umożliwiała zmagazynowanie energii elektrycznej

wytworzonej w trakcie trwania tzw. doliny nocnej. Wprowadzenie zmagazynowanej

energii do sieci elektroenergetycznej realizowane byłoby w pozostałych godzinach

doby, poza doliną nocną.

Proponuje się wprowadzenie powyższej rekomendacji w procesie wdrożenia nowych

ustaw w ramach tzw. „trójpaku energetycznego”: Prawo Energetyczne (dotyczące

elektroenergetyki), Prawo Gazowe i Ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii.

Rekomendacja PSE S.A. dotycząca proponowanych zmian

w Prawie Energetycznym w zakresie magazynowania energii


PROGRAMY ZARZĄDZANIA POPYTEM

23

INTELIGENTNY RYNEK I KLIENCI


Reakcja strony popytowej (DR)

Kształtowanie krzywej obciążeń, poprzez sterowanie obciążeniem, czyli zmniejszenie obciążenia lub

przesunięcie obciążenia na okres poza szczytem

ZARZĄDZANIE STRONĄ POPYTOWĄ (DSM)

Efektywność energetyczna

DR – dobrowolne, tymczasowe dostosowanie zapotrzebowania na moc, realizowane przez użytkownika końcowego:

Realizowane na podstawie umowy lub

W odpowiedzi na sygnał cenowy energii elektrycznej (cena taryfowa lub rynkowa)

[definicja: ENTSO-E]

Reakcja strony popytowej (Demand Response - DR) w problematyce

zarządzania stroną popytową (DSM)

Energia w dobrych rękach 25 25

Wdrożenie programów przeciwawaryjnych DR • zakup usługi „Praca Interwencyjna: Redukcja zapotrzebowania na polecenie OSP” –

w realizacji (cel: 200 MW w 2013 roku). Pierwsze umowy na redukcję zapotrzebowania o 25/30 MW (zima/lato) podpisano 22.03.2013 r. z PGE GiEK S.A.

Wdrożenie programów ekonomicznych DR • wprowadzenie możliwości składania na rynku bilansującym ofert redukcji obciążenia

przez odbiorców – od 2014 roku.

Rynek danych pomiarowych • zaangażowanie w tworzenie Operatora Informacji Pomiarowej (od 2015), • wspieranie rozwiązań w zakresie budowy inteligentnego opomiarowania.

Wspieranie rozwoju infrastruktury pojazdów elektrycznych • udział w pracach koncepcyjnych z Kancelarią Prezydenta RP, MG i NCBiR, • wymiana doświadczeń w zakresie użytkowania samochodów elektrycznych.

Zarządzanie infrastrukturą sieci przesyłowej • automatyzacja Stacji Elektroenergetycznych (Systemy Sterowania i Nadzoru), • budowa systemu monitorowania dynamicznej obciążalności linii, • budowa rozległego systemu monitorowania sieci (Wide Area Measurment System).

Nowe usługi • wykorzystanie potencjału źródeł generacji rozproszonej do świadczenia usług

systemowych – w przygotowaniu, • usługa rezerwy interwencyjnej –w przygotowaniu.

Zaangażowanie OSP w budowę sieci inteligentnej


Dziękuję za uwagę

zwiększenie przepustowości polskich sieci · energia w dobrych rękach zwiększenie...

Documents