"Projektowanie sieci wewnętrznej farm wiatrowych".

Transkrypt

"Projektowanie sieci wewnętrznej farm wiatrowych".
Zebranie Koła SEP nr 43
Wrocław, 10 listopada 2011
PROJEKTOWANIE SIECI WEWNĘTRZNEJ
FARM WIATROWYCH
mgr inż. Zdzisław Żurakowski
Niezależny konsultant
e-mail: [email protected]
PLAN PREZENTACJI
1. CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA TURBIN WIATROWYCH
2. ROZMIESZCZANIE TURBIN NA TERENIE FARMY
3. OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
4. FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
2/31
CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA TURBIN WIATROWYCH
Przyjęto, że analizowana farma wiatrowa oparta będzie na turbinach wiatrowych
firmy Vestas, typ V90 – 3.0 MW (50 Hz).
Wirnik
Średnica:
90 m
Obroty nominalne:
16.1 obrotów/min.
Zakres obrotów:
8.6-18.4 obrotów/min.
Liczba łopat:
3
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
3/31
CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA TURBIN WIATROWYCH
Wieża
Wysokość piasty: 80 m, 105 m
Parametry robocze
Startowa prędkość wiatru:
4 m/s
Nominalna prędkość wiatru (3,000 kW):
15 m/s
Wyłączeniowa prędkość wiatru:
25 m/s
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
4/31
CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA TURBIN WIATROWYCH
Generator
Rodzaj:
Asynchroniczny z OptiSpeed®
Znamionowa moc czynna:
3 000 kW
Znamionowa moc pozorna:
3 125 kVA (cos φ = 0,96)
Napięcie znamionowe:
- generatora
- przekształtnika
1 000 V AC
400 V AC
Częstotliwość znamionowa:
50 Hz
Reaktancje Xd, Xd , Xd
Nie mają zastosowania, generator jest maszyną
typu DFIG (Double Fed Induction Generator)
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
5/31
CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA TURBIN WIATROWYCH
Transformator blokowy generatora
Typ:
Znamionowa moc pozorna:
Napięcie strony wysokiej:
Częstotliwość znamionowa:
Grupa połączeń :
Regulacja odczepowa po stronie wysokiej:
Napięcie strony niskiej:
Moc przy 1000 V:
Moc przy 400 V:
Straty obciążeniowe:
Straty bez obciążenia:
Procentowe napięcie zwarcia:
Procentowy prąd bez obciążenia
trójfazowy, suchy, samogasnący
3 140 kVA
10 – 33 kV, należy podać przy zamawianiu w
zależności od napięcia znamionowego sieci do której
transformator jest podłączony
50 Hz
Dyn
2 x 2,5%
1000 V i 400 V
2 853 kVA
305 kVA
20 kW
5,3 kW
8%
0,85%
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
6/31
CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA TURBIN WIATROWYCH
Zależność mocy generowanej od prędkości wiatru
Moc odniesiona do napięcia 1000 V/400 V strony niskiej transformatora turbiny,
obliczona przy gęstości powietrza 0,97 kg/m3 , mod 0 - 109,4 dB(A), turbina V903.0 MW, 50 Hz
Prędk.
wiatru
[m/s]
Moc
[kW]
4
6
8
10
12
14
16
18
19
20
22
53
271 691 1341 2010 2588 2943 2998 3000 3000 3000 3000 3000
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
24
25
7/31
ROZMIESZCZANIE TURBIN NA TERENIE FARMY
W literaturze podawane jest, że rozmieszczenie turbin zależy od:
• układu terenu
• prędkości i kierunku wiatru
• rozmiarów wiatraków turbin
Uwzględnić również należy:
• miejsce na drogi dojazdowe
• integrację turbin z krajobrazem
Istniejące w publikacjach wymagania dotyczące rozmieszczenia wiatraków
podane są w Tablicy 1.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
8/31
ROZMIESZCZANIE TURBIN NA TERENIE FARMY
Tablica 1: Istniejące wymagania dotyczące rozmieszczenia wiatraków
w farmach wiatrowych
Wymagana odległość
Wg specyfikacji Vestas General
Specification V90-3.0 MW 1)
Wg PSE
Operator
Między sąsiednimi
minimum 4 średnice wiatraka (360 m) wiatrakami w jednym rzędzie
Między rzędami wiatraków
minimum 5 średnic wiatraka (450 m)
Najbardziej skrajnych
elementów turbiny (krańców
łopat turbiny) od trasy osi linii
elektroenergetycznej NN
minimum 3
średnice koła
wiatraka
1
) Podając te dane w specyfikacji technicznej turbin V90-3.0 MW firma Vestas zaleca, aby w
projekcie konkretnej farmy uwzględnić udział firmy Vestas w ocenie usytuowania turbin.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
9/31
ROZMIESZCZANIE TURBIN NA TERENIE FARMY
W specyfikacji Vestas na podstawie której podano w Tablicy 1 wymagania
odnośnie rozmieszczenia wiatraków V90 – 3.0 MW firmy Vestas podane są
również następujące wymagania dotyczące terenu w miejscu instalowania ww.
wiatraków:
•
maksymalne nachylenie w promieniu 100 m od turbiny: 100
•
maksymalne nachylenie w promieniu od 100 m do 500 m: 150
•
maksymalne nachylenie w promieniu od 500 m do 2000 m: 200
Specyfikacja podaje, że jeśli warunki terenowe nie spełniają podanych wymagań
lub stwarzają niekorzystne wrażenie pod innym względem, to należy
bezwzględnie skontaktować się z firmą Vestas, ponieważ instalacja wiatraków
może wymagać w tym przypadku specjalnego potraktowania.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
10/31
ROZMIESZCZANIE TURBIN NA TERENIE FARMY
Istnieją narzędzia programowe do optymalizacji rozmieszczenia turbin w celu
uzyskania maksymalnej ilości wytworzonej energii w danej farmie
Przykładem może być oprogramowanie WindLAYOUTsm Service firmy General
Electric, które w optymalizacji rozmieszczenia turbin na terenie danej farmy
uwzględnia:
• charakterystyki turbin
• mechaniczne obciążenie
• warunki lokalne oraz
• ograniczenia projektowe
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
11/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
SIEĆ WEWNĘTRZNA FARMY WIATROWEJ (ang. wind farm collection system)
łączy poszczególne generatory turbin wiatrowych danej farmy ze stacją, zwaną
głównym punktem zasilania farmy wiatrowej (GPZ-FW)
Stacja GPZ-FW połączona jest specjalną linią z siecią elektroenergetyczną, z
którą współpracuje dana farma, w celu odprowadzenia do tej sieci energii
wytworzonej w farmie. Linia ta budowana przez inwestora budującego farmę
W literaturze zamieszczane są uwagi, że ze względu na funkcję, jaką sieć
wewnętrzna farmy spełnia, traktowana jest ona jako niezbędna, lecz często
niedoceniana część farmy wiatrowej
W Polsce brak jest uregulowań lub wytycznych dotyczących budowy takich sieci
W publikacjach krajowych bardzo trudno jest znaleźć opis sieci wewnętrznych
farm, a jeśli jest, to zwykle bardzo powierzchowny lub dotyczący tylko wybranych
aspektów na przykład zabezpieczeń
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
12/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
W publikacjach zagranicznych podawane jest, że w niektórych przypadkach
optymalizacja sieci wewnętrznej farmy może przynieść większy przyrost stopy
zysku, niż stopa zysku całej farmy
Wiąże się to z minimalizacją strat energii w sieci wewnętrznej farmy oraz
kosztami ponoszonymi na budowę i eksploatację farmy
W jednej z publikacji ABB podano, że analizy w projektach sieci wewnętrznych
farm wykonywanych przez ABB obejmują:
1. Wybór optymalnego rozplanowania farmy w terenie
2. Wybór optymalnego poziomu napięcia
3. Dobór przekroju przewodów po dokonaniu analizy rozpływu mocy, strat mocy i
spadków napięć
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
13/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
4. Analizę niezawodności w odniesieniu do :
- poziomu niezawodności wymaganego przez inwestora farmy
- niezawodności wymaganej przez operatora sieci do której przyłączone
jest farma
5. Analizę ekonomiczną, mającą na celu wybranie najtańszego rozwiązania
uwzględniającego wyniki wyborów dokonanych w punktach 1 do 4
Wszystkie wyżej wymienione analizy wykonywane przez ABB, mające na celu
wybór optymalnej budowy sieci wewnętrznej farmy, wykonywane są przy
uwzględnieniu zarówno:
•
krzywej mocy (zależność mocy generowanej wyrażonej w kW od prędkości
wiatru), jak i
•
krzywej prawdopodobieństwa określonej prędkości wiatru (spodziewana
liczba godzin w roku dla każdej prędkości wiatru)
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
14/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
W analizach tych ABB określa procentowy udział strat w całkowitej energii
wyprodukowanej w ciągu roku.
Przyjęcie tego kryterium może prowadzić do przyjęcia większych przekroi kabli
niż wynikałoby to z kryterium rozpływu mocy i zwarciowego.
Na znaczenie takiego podejścia w projektowaniu sieci wewnętrznej dla
efektywności ekonomicznej farmy zwracana jest uwaga również w innych
publikacjach.
W jednej z publikacji kryterium to odniesiono również do doboru transformatorów
w stacji GPZ-FW, dodając, że w krajach, w których energia elektryczna jest
droga, warte rozważenia może być również zastosowanie specjalnych
konstrukcji transformatorów o małych stratach mocy.
W Europie sieci wewnętrzne farm wiatrowych buduje się zwykle jako sieci
kablowe. Podyktowane to jest zarówno względami estetycznymi jak i względami
bezpieczeństwa ze względu na duże rozmiary dźwigów, niezbędnych do
postawienia turbin.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
15/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Są to zwykle sieci średniego napięcia o napięciu od 10 kV do 46 kV, z tym że w
Europie są to zwykle napięcia 15 kV – 33 kV. Wyższe napięcia stosowane są w
farmach o większej mocy
W zależności od wymaganego poziomu niezawodności, sieć wewnętrzna farmy
wiatrowej może posiadać różną strukturę
TYPOWE STOSOWANE
NASTĘPUJĄCE:
STRUKTURY
SIECI
WEWNĘTRZNEJ
SĄ
a) Sieć pętlowa, która zapewnia redundancyjną drogę wyprowadzenia energii
dla każdej turbiny w przypadku uszkodzenia któregoś z kabli.
b) Pojedyncza linia promieniowa do której przyłączone są wszystkie turbiny. W
rozwiązaniu tym, w przypadku uszkodzenia któregoś z kabli turbiny, które są
poza uszkodzonym kablem, nie będą mogły pracować do chwili naprawy
uszkodzenia.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
16/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
c) Wielokrotna linia promieniowa. Sieć wewnętrzna zawiera w tym przypadku
kilka linii promieniowych. Do każdej z linii przyłączona jest część turbin danej
farmy. Struktura tej sieci nosi nazwę struktury drzewiastej.
Podobnie jak w przypadku pojedynczej linii promieniowej, w przypadku struktury
drzewiastej uszkodzenie kabla którejś z linii promieniowych powoduje, że
turbiny, które są w tej linii włączone poza uszkodzonym kablem nie będą mogły
pracować do chwili naprawy uszkodzenia.
Sieć wewnętrzna posiadająca strukturę drzewiastą ma większą niezawodność
niż sieć złożona z pojedynczej linii promieniowej oraz pozwala na zastosowanie
wyposażenia o niższej obciążalności znamionowej
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
17/31
OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Rozważając w projekcie sieć wewnętrzną farmy należy uwzględnić, że budowa
sieci wewnętrznych farm wiatrowych nie różni się w zasadzie od budowy innych
sieci
elektroenergetycznych
średniego
napięcia,
dystrybucyjnych
i
przemysłowych, poza następującymi dwoma aspektami:
1. Sieci wewnętrzne farm są na ogół znacznie bardziej niezawodne niż
poszczególne turbiny wiatrowe. Dlatego jest nieefektywne pod względem
kosztów stosowanie połączeń redundancyjnych.
2. Finansowe straty w przypadku awarii sieci wewnętrznej farm spowodowane są
jedynie niemożliwością sprzedaży energii wyprodukowanej w farmie. Są łatwe
do określenia i nieporównanie mniejsze niż straty ekonomiczne związane z
przerwami zasilania spowodowanymi awariami w innych sieciach, które
obejmują również straty związane z niedostarczeniem energii odbiorcom.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
18/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
W celu oceny wpływu poziomu napięcia sieci wewnętrznej farmy na wysokość
strat mocy w sieci wewnętrznej wykonano obliczenia strat mocy w sieci
wewnętrznej dla dwóch różnych poziomów napięć: 20kV i 30 kV.
Przyjęto, że analizowana farma wiatrowa oparta będzie na przedstawionych
wyżej turbinach wiatrowych firmy Vestas, typ V90 – 3.0 MW (50 Hz)
Ponadto przyjęto następujące parametry techniczne dla
transformatora
Głównego Punktu Zasilania Farmy Wiatrowej (GPZ-FW), linii napowietrznej,
łączącej farmę z rozdzielnią KSE i kablowych linii sieci wewnętrznej:
TRANSFORMATOR
Według informacji uzyskanej z ABB aktualnie duże transformatory zamawiane są
indywidualnie, na podstawie specyfikacji wymagań. Procentowe napięcie
zwarcia podaje projektant stacji.
Transformatory 63 MVA wykonuje się o różnych wartościach napięcia zwarcia od
12% do 18%. Straty obciążeniowe podawane są przez klienta.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
19/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
TRANSFORMATOR c.d.
W zależności od parametrów technicznych m. in. strat jałowych, obciążeniowych,
napięcia zwarcia, rodzaju chłodzenia, rodzaju przełącznika, cena transformatora
waha się od 3 mln do 5 mln PLN.
Dla potrzeb niniejszego opracowania przyjęto następujące parametry, jako
przeciętne parametry dla trójfazowych transformatorów olejowych produkcji
krajowej.
Wariant 1 (sieć wewnętrzna 30 kV):
Moc
Napięcie GN
Napięcie DN
Prąd GN
63 MVA
110 kV
30 kV
330,7 A
Prąd DN
Straty obciążeniowe PCu(W)
Napięcie zwarcia uzw%∙
Rodzaj pracy
1212,4 A
250 kW
15 %
C (ciągła)
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
20/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
TRANSFORMATOR c.d.
Wariant 2 (sieć wewnętrzna 20 kV):
Moc
Napięcie GN
Napięcie DN
Prąd GN
63 MVA
110 kV
20 kV
330,7 A
Prąd DN
Straty obciążeniowe PCu(W)
Napięcie zwarcia uzw%∙
Rodzaj pracy
1818,7 A
250 kW
15 %
C (ciągła)
LINIA NAPOWIETRZNA
Dobór przekroju przewodów i określenie parametrów linii napowietrznej 110 kV,
łączącej rozważaną farmę wiatrową (GPZ-FW) ze stacją 220/110 kV ELK:
Napięcie
znamionowe:
UnL = 110 kV
Dopuszczalna długotrwała 410 A
obciążalność linii
Moc znamionowa:
SnL = 60 MVA
Rezystancja i reaktancja rL1 = 0,24 Ω/km;
jednostkowa
linii
dla = 0,42 Ω/km;
składowej zgodnej:
Prąd znamionowy:
InL = 315,3 A
Długość linii:
Typ przewodów:
AFL-6 120 mm2; temp. Rezystancja i reaktancja RL1 = 1,68 Ω ;
obliczeniowa linii + 800C zast. linii dla skład. zgodnej 2,94 Ω
xL1
7 km
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
XL1 =
21/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
LINIE KABLOWE SIECI WEWNĘTRZNEJ
Dla sieci wewnętrznej przyjęto strukturę wielokrotnej linii promieniowej
Wariant 1 (sieć wewnętrzna 30 kV):
Do obliczeń parametrów zastępczych poszczególnych odcinków kablowych
przyjęto na podstawie Poradnika inżyniera elektryka, tom 3, wyd. 3,WNT,
Warszawa, 2005 parametry kabli, jak dla kabli trzyżyłowych z żyłami
aluminiowym na napięcie znamionowe 18/30 kV. Obciążalność długotrwałą kabli
przyjęto wg. Tablica 1.40, rezystancję i reaktancję jednostkową wg. Tablica 1.33.
Otrzymane z obliczeń parametry wykorzystane zostały do budowy schematu
zastępczego przedstawionego na Rysunku 3
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
22/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
LINIE KABLOWE SIECI WEWNĘTRZNEJ c.d.
Wariant 2 (sieć wewnętrzna 20 kV):
Do obliczeń parametrów do schematu zastępczego poszczególnych odcinków
linii kablowych przyjęto na podstawie Poradnika inżyniera elektryka, tom 3, wyd.
3, WNT, Warszawa, 2005 parametry kabli, jak dla kabli jednożyłowych z żyłami
aluminiowymi o izolacji z polietylenu usieciowanego na napięcie znamionowe
12/20 kV. Obciążalność długotrwałą kabli wg. Tablicy 1.41, rezystancję
jednostkową wg Tablicy 1.33 i reaktancję jednostkową wg. Tablicy 1.32
Otrzymane z obliczeń parametry wykorzystane zostały do budowy schematu
zastępczego przedstawionego na Rysunku 4.
Na schematach zastępczych pominięto rezystancje i reaktancje wewnętrzne
generatorów. Generatory turbin są maszynami typu DFIG (Double Fed Induction
Generator),
współpracującymi
z
przekształtnikami
elektronicznymi.
Uwzględnienie cech tych generatorów możliwe jest tylko na modelach.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
23/31
Linia kablowa nr 1 łącząca
generatory nr 1 - 5
1
Linia kablowa nr 2 łącząca
generatory nr 6 - 10
2
3
4
5
GPZ-FW
Linia napowietrzna 110 kV
do Stacji Ełk 220/110 KV
Linia 110 kV
systemu el-en
Linia kablowa nr 3 łącząca
generatory nr 11-15
Linia kablowa nr 4 łącząca
generatory nr 16 - 20
Orientacyjne długości linii:
Linia nr 1: 2400 m
Linia nr 2: 2800 m
Linia nr 3: 3900 m
Linia nr 4: 2700 m
Zarys terenu farmy w skali:
1 cm = 200 m
Rysunek 1. Proponowane rozmieszczenie wiatraków w farmie wiatrowej
~
G15
~
G14
~
G13
~
G12
~
G11
Linia kablowa sieci wewnętrznej nr 1
Linia napowietrzna do stacji ELK 220/110 kV
l = 7 km
Główny Punkt Zasilania Farmy
Wiatrowej (GPZ-FW)
Transformator farmy
Wariant 1: 63 MVA;110/30 kV
Wariant 2: 63 MVA; 110/20 kV
Linia kablowa sieci wewnętrznej nr 2
Linia kablowa sieci wewnętrznej nr 3
110 kV
Wariant 1: 30 kV
Wariant 2: 20 kV
Linia kablowa sieci wewnętrznej nr 4
Rysunek 2. Uproszczony schemat ideowy zaproponowanej struktury sieci wewnętrznej farmy
0,303 + j 0,055
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86
Ω30 kV
0,258 + j 0,047
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,364 + j 0,066
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,379 + j 0,069
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,379 + j 0,069 0,190 + j 0,061
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,379 + j 0,069 0,273 + j 0,088
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,227 + j 0,041 0,144 + j 0,037
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,258 + j 0,047 0,167 + j 0,054
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,107 + j 0,050
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,098 + j 0,045
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,088 + j 0,041
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,088 + j 0,041
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,030 +j 0,021
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,098 +j 0,071
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
Główny Punkt
Zasilania
Farmy
GPZ-FW
30 kV
Rozdzielnia
ELK
110/220 kV
Transformator
110/30 kV
63 MVA
110 kV
30:110
0,76 + j∙28,8
Linia napowietrzna
110 kV, l = 7 km
1,68 + j2,94
0,358 +j 0,257
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
0,089 + j0,064
RT = 1,82 Ω
XT = 22,86 Ω
30 kV
Rysunek 3. Uproszczony schemat zastępczy
jednofazowy sieci wewnętrznej farmy
dla składowej symetrycznej zgodnej i napięcia
znamionowego sieci 30 kV
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
26/31
0,303 + j 0,080
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,258 + j 0,068
0,379 + j 0,101
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,379 + j 0,101
0,150 + j 0,080
0,107 + j 0,035
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,215 + j 0,073
20 kV
0,098 + j 0,116
0,030 +j 0,034
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,098 +j 0,112
Główny Punkt
Zasilania
Farmy
GPZ-FW
20 kV
Rozdzielnia
ELK
110/220 kV
Transformator
110/20 kV
63 MVA
110 kV
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,364 + j 0,096
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,379 + j 0,101
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20:110
20 kV
0,227 + j 0,060
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,258 + j 0,068
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
20 kV
20 kV
0,090 + j 0,066
0,088 + j 0,422
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
20 kV
0,132 + j 0,066
0,088 + j 0,106
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
20 kV
20 kV
0,76 + j∙28,8
Linia napowietrzna
110 kV, l = 7 km
1,68 + j2,94
0,358 +j 0,408
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
20 kV
0,089 + j0,102
RT = 0,81 Ω
XT = 10,17 Ω
Rysunek 4. Uproszczony schemat zastępczy
jednofazowy sieci wewnętrznej farmy dla
składowej symetrycznej zgodnej i napięcia
znamionowego sieci 20 kV
20 kV
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
27/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Straty mocy obliczone na podstawie schematów zastępczych Rysunek 3 i
Rysunek 4 podane są niżej w Tablicy 2, dla wariantu 1, 30 kV, i w Tablicy 3 dla
wariantu 2, 20kV
Tablica 3. Straty mocy w poszczególnych liniach kablowych dla wariantu 1,
napięcie sieci wewnętrznej 30 kV
Linia kablowa
Strata mocy
Podc = Iodc2∙Rodc
[W]
nr 1
20 014,9
nr 2
27 558,5
43 183,7
21 872,5
nr 3
nr 4
ŁĄCZNIE:
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
112 629,6
28/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Tablica 4. Straty mocy w poszczególnych liniach kablowych dla wariantu 1,
napięcie sieci wewnętrznej 20 kV
Linia kablowa
Strata mocy
Podc = Iodc2∙Rodc
[W]
nr 1
42 327,6
nr 2
58 083,1
nr 3
93 510,1
nr 4
46 845,3
ŁĄCZNIE:
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
240 766,1
29/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Zestawienie porównawcze strat finansowych przedstawiono w Tablicy 4
Do obliczenia strat finansowych odpowiadających stratom mocy zestawionym w
Tablicy 2 i w Tablicy 3 przyjęto całkowitą cenę energii zielonej równą cenie w
roku 2009, która wynosi 413,33 zł/MWh. Na cenę tę składa się cena energii
czarnej wynosząca 154,44 zł oraz opłata zastępcza wynosząca 258,89 zł.
Straty finansowe przestawione w Tablicy 4 podane są dla dwóch przypadków
wykorzystania pełnej mocy farmy w roku:
a) Przy założeniu wykorzystanie w 70% pełnej mocy farmy w roku, tzn. w czasie
8760 x 0,7 = 6132 godzin w roku
b) Przy założeniu wykorzystanie w 50% pełnej mocy farmy w roku, tzn. w czasie
8760 x 0,5 = 4380 godzin w roku
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
30/31
FINANSOWY KOSZT STRAT MOCY W SIECI WEWNĘTRZNEJ FARMY
Tablica 4. Porównanie strat mocy w sieci wewnętrznej farmy na rezystancji kabli i
odpowiadających im strat finansowych dla dwóch wariantów napięć znamionowych sieci
Napięcie
znamionowe sieci
Łączne straty
Finansowy koszt strat
Finansowy koszt strat
mocy w sieci mocy w sieci wewnętrznej mocy w sieci wewnętrznej
wewnętrznej farmy przy wykorzystaniu farmy przy wykorzystaniu
farmy
70% pełnej mocy farmy w 50% pełnej mocy farmy w
roku
roku
30kV
112 629,6 W
285 465,2 zł/rok
203 903,7 zł/rok
20kV
240 766,1 W
610 241,1 zł/rok
435 886,5 zł/rok
Różnica strat
128 136,5 W
324 775,9 zł/rok
231 982,8 zł/rok
W projekcie farmy podane w Tablicy 4 porównanie strat finansowych
odpowiadających dwóm wariantom napięć znamionowych sieci wraz z
porównaniem kosztów inwestycyjnych odpowiadających tym wariantom napięć
powinno być podstawą wyboru napięcia znamionowego sieci wewnętrznej farmy.
Zdzisław Żurakowski, Proj. sieci wewn. farm wiatrowych, zebranie Koła SEP nr 43, Wrocław, 10.11.2011
31/31

Podobne dokumenty