E-wykład IX

Wybrane zagadnienia pracy elektrowni w SEE (J. Paska)
1 . Praca elektrowni w systemie elektroenergetycznym
T
A = ∫ P(t )dt , Ps = max{P(t )}, P0 = min{P(t )},
0
t
t
(1)
A
A
A
Pśr = , Ts = , Ti = ,
T
Ps
Pi
a)
b)
Rys. 1. Dobowa zmienność obciążenia w krajowym systemie elektroenergetycznym: a) styczeń 2009, b) lipiec 2009
Rys. 2. Przykład pokrywania obciążenia dużego systemu
elektroenergetycznego przez elektrownie różnych typów:
EJ - elektrownie jądrowe, EC - elektrociepłownie,
EK - elektrownie kondensacyjne (konwencjonalne parowe),
EW - elektrownie wodne przepływowe, EP - elektrownie wodne
szczytowo-pompowe, SEK - szczytowe elektrownie cieplne, PP - praca
pompowa, PT - praca turbinowa (generatorowa), KS i RW - praca
w charakterze kompensatora synchronicznego i rezerwy wirującej
1
Wybrane zagadnienia pracy elektrowni w SEE (J. Paska)
Tablica 1. Podstawowe parametry elektrowni szczytowo-pompowych Żarnowiec i Porąbka-Żar
Charakterystyka
Liczba hydrozespołów [szt.]
Typ hydrozespołów
Moc znamionowa pompowania [MW]
Moc znamionowa generacji [MW]
Znamionowy zakres regulacji mocy czynnej turbiny [MW]
Spad maksymalny [m]
Spad minimalny [m]
Pojemność energetyczna zbiornika górnego [MW⋅h]
Sprawność cyklu wytwarzania [%]
Żarnowiec
4
odwracalny
4×210 = 840
4×179 = 716
140÷180
125
109
3580
72
Porąbka-Żar
4
odwracalny
4×135 = 540
4×125 = 500
90÷125
452
427
1960
75
Tablica 2. Uzyskane średnie czasy wykonania ważniejszych operacji przez hydrozespół elektrowni Porąbka-Żar
Stan początkowy hydrozespołu
Stan docelowy
Czas wykonania operacji
Postój
Praca generatorowa
2 min 30 s
Postój
Praca pompowa
9 min 20 s
Praca generatorowa
Postój
25 s*
Praca pompowa
Postój
10 s*
Rezerwa wirująca generatorowa Praca generatorowa
1 min 20 s
Rezerwa wirująca pompowa
Praca pompowa
2 min 15 s
* Czas do momentu wyłączenia z sieci, bez uwzględnienia późniejszego hamowania.
Rys. 3. Stany ruchowe hydrozespołów elektrowni
Żarnowiec i czasy ich zmian:
postój dyspozycyjny, tj. postój w gotowości ruchowej
(Ø); praca generatorowa, zwana też prądnicową lub
turbinową (PT); praca pompowa, zwana też silnikową
(PP); praca kompensacyjna przy turbinowym kierunku
wirowania (KT); praca kompensacyjna przy pompowym
kierunku wirowania (KP); rezerwa turbinowa szczególny przypadek pracy generatorowej (RT)
Rys. 4. Dobowy wykres pracy elektrowni Porąbka-Żar w jednym z dni
okresu letniego:
P - praca pompowa, G - praca generatorowa
2
Wybrane zagadnienia pracy elektrowni w SEE (J. Paska)
2 . Elektrownie a środowisko
Rys. 5. Model oddziaływania
elektrowni węglowej na
środowisko: K - kocioł,
T - turbina, PZ - pompa
zasilająca,
PR - podgrzewacz
regeneracyjny, KN - pompa
skroplin, G - generator,
CH - chłodnica oleju,
S - skraplacz, PC - pompa
cyrkulacyjna,
Tr - transformator, L - linia
elektroenergetyczna
3 . Koszty wytwarzania energii elektrycznej
Rys. 6. Zależność jednostkowego kosztu wytwarzania
energii elektrycznej w elektrowni cieplnej
od rocznego czasu użytkowania mocy zainstalowanej
2005
2006
2007
2008
koszt, zł/MWh
140
141
145
168
dynamika, %
99
100
103
116
Rys. 7. Dynamika
(2008/2007)
i struktura (2008)
jednostkowych
kosztów wytwarzania
energii elektrycznej
w Polsce
4 . Elektrownie na rynku energii elektrycznej
Podstawowe zasady funkcjonowania krajowego rynku energii zawarte zostały w ustawie Prawo
Energetyczne oraz związanych z nią aktach wykonawczych. Prawo Energetyczne nie przewiduje
szczególnych ograniczeń w kształtowaniu różnych form handlu energią. Mogą być więc tworzone różne
formy jej handlu, jeśli tylko nie zostaną naruszone przepisy prawa. Aktualnie, ze względu na formę handlu,
rynek energii w Polsce został podzielony na trzy typy rynków:
• rynek kontraktowy;
3
Wybrane zagadnienia pracy elektrowni w SEE (J. Paska)
•
•
rynek giełdowy;
rynek bilansujący (Systemowy Optymalizująco-Bilansujący Rynek Energii Elektrycznej).
Handel energią na r y n k u k o n t r a k t o w y m odbywa się na podstawie kontraktów zawieranych pomiędzy
wytwórcami energii, podmiotami eksploatującymi sieć przesyłową i sieci rozdzielcze, firmami handlującymi
energią oraz odbiorcami energii. W 2008 r. największy udział − ponad 84% − miała sprzedaż na
podstawie kontraktów dwustronnych (do spółek obrotu).
Przedmiotem handlu na g i e ł d z i e e n e r g i i są kontrakty terminowe na dostawę energii elektrycznej w
określonym czasie, a cena energii ustalana jest na podstawie równoważenia się jej podaży i popytu na
rynku. Parkiet dostaw natychmiastowych równoważy oferty sprzedaży i zakupu składanych na każdą
godzinę następnej doby. Parkiet standardowych kontraktów terminowych równoważy oferty dotyczące
tygodniowych, miesięcznych lub rocznych dostaw energii elektrycznej w określonych godzinach doby
i dniach tygodnia. Rynek giełdowy to ok. 1,8% całości energii sprzedanej odbiorcom końcowym (jego
udział ma od 9 sierpnia 2010 obligatoryjnie stanowić nie mniej niż 15%).
R y n e k b i l a n s u j ą c y jest rynkiem zamykającym bilans energii w całym systemie elektroenergetycznym.
Umożliwia on zakup tej ilości energii pobranej przez odbiorców, na którą nie mieli wcześniej zawartych umów
(na rynku kontraktowym lub na giełdzie), a która jest niezbędna do zrównoważenia bilansu w krajowym
systemie elektroenergetycznym.
Ze względu na zakres działania krajowy rynek energii elektrycznej dzieli się na:
• rynek systemowy,
• rynki lokalne.
R y n e k s y s t e m o w y jest częścią rynku energii, w której handel energią dokonywany jest w obrębie sieci
przesyłowych, tj. sieci o napięciach 220 kV i 400 kV. Rynek ten obejmuje obrót około 67% energii. W
krajowym rynku systemowym uczestniczą:
• elektrownie systemowe cieplne,
• PSE Operator SA,
• elektrownie kolektorowe i małe blokowe o mocy
• spółki dystrybucyjne,
powyżej 50 MW,
• wielcy odbiorcy.
• elektrownie szczytowo-pompowe (jako źródła
regulacyjne),
R y n k i l o k a l n e są częścią rynku energii, w której handel energią dokonywany jest w obrębie sieci
rozdzielczych tj. sieci o napięciach 110 kV i niższych. W rynku lokalnym uczestniczą:
• elektrociepłownie zawodowe,
• małe elektrownie wodne (MEW) i inne źródła
odnawialne,
• elektrownie i elektrociepłownie przemysłowe i
komunalne,
• małe elektrownie gazowe,
• elektrownie wodne przepływowe o mocy
• spółki dystrybucyjne,
powyżej 5 MW,
• PSE Operator SA (w okresie przejściowym).
ENERGA SA
ENEA SA
Wytwarzanie
Wytwarzanie
El. Ostrołęka, EC Elbląg
El. Kozienice
ENERGA
Moc: 790 MW
Moc: 2820 MW
Produkcja: 10,9 TWh
ENEA SA
Sprzedaż: 18,7 TWh
Produkcja: 3,1 TWh
ENERGA
PAK (50%)
Dolna
Odra
ENEA
ENERGA Obrót SA
Ostrołęka
Brunatnego
Sprzedaż: 18,1 TWh
Z. El. Ostrołęka
PGE
ENEA
El. Kozienice
PGE
Tauron Polska Energia
Wytwarzanie
Ł -2
ŁZE
Turów
Energia Energia
Pro
PP Opole
PKE
Sprzedaż: 37,7 TWh
(WGE)
EC Bydgoszcz,
EC Rzeszów, EC Lublin Wrotków, EC Gorzów
Łagisza
RZE
Jaworzno
Stalowa
Wola
Energetyka
Siersza
Enion
Moc: 5323 MW
Energia ProGigawat, Enion
L -5
Kozienice
PKE
Łaziska
Wytwarzanie
El. Bełchatów, El. Opole,
El. Turów, El. Dolna Odra
(BOT)
Ł2
Łódź Teren
Bełchatów
Pro
El. Stalowa Wola
Dystrybucja
Ł5
RWE
PKE
(El. Łagisza, El. Jaworzno II
& III, El. Siersza,
El. Łaziska, El. Halemba,
El. Blachownia,
EC Katowice,
EC Bielsko-Biała)
Produkcja: 19,1 TWh
PGE Polska Grupa
Energetyczna SA
Enion
Podkarpacka
RZE
Moc: 10687 MW
Produkcja: 55,0 TWh
Dystrybucja
Ł2E, ZEŁT, RZE, LZE, ZEORK,
ZEB, ZKE, ZEW-T
VATTENFALL
Przesył
PSE – Operator SA
Sieć przesyłowa
Sieci 220 kV, 400 kV, 750 kV
Rys. 8. Skonsolidowane grupy energetyczne w Polsce
4
Sprzedaż: 30,2 TWh