Role decentrálních zdrojů jako ochrany proti blackoutu Projekt 2A-1TP1/065 je realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci programu Trvalá prosperita 1 Ing. Ivan Beneš, CityPlan spol. s r.o. DNY KOGENERACE 2011, 18.-19. 19. října 2011 Obsah presentace 1. Proč obsahuje návrh aktualizace SEK požadavek zvýšení ochrany spotřebitelů proti blackoutu? 2. Vize zvýšení odolnosti distribučních soustav (a spotřebitelů) proti blackoutu 3. Pilotní projekt RESPO, o jehož výsledky se aktualizace SEK může opřít 2 1
3 Návrhy aktualizace Státní energetické koncepce (2009-2010-2011) 2011) 2009/2010: Zajistit ostrovní napájení elektřinou všech aglomerací nad 50 tisíc obyvatel, vytvořit podmínky pro účast tepláren, stanovit požadavky na podpůrné služby (start ze tmy a ostrovní provoz) i při vícenásobném poškození PS 2011: Zabezpečit schopnost DS v případě rozpadu PS pracovat střednědobě v ostrovních provozech a zajistit dodávky elektřiny nezbytné pro obyvatelstvo a kritickou infrastrukturu Vytvořit právní i ekonomické podmínky pro účast tepláren v ostrovních provozech jednotlivých oblastí v havarijních situacích a pro začleňování menších teplárenských zdrojů do systémů inteligentních sítí a decentralizovaného řízení Definovat podpůrné služby pro ostrovní provozy na úrovni DS a zohlednit náklady v tarifech Pokračovat v rámci regulovaných tarifů v přiměřené podpoře decentralizované výroby elektřiny Zajištění základních potřeb v příštích 10 letech nebude vůbec samozřejmostí Potřeba seberealizace Potřeba uznání Potřeba lásky a sounáležitosti 4 Potřeba bezpečí: jistoty, stálosti, pořádku, pravidel a mezí, osvobození od strachu, úzkosti a chaosu Fyziologické potřeby: vzduchu, přiměřené teploty, vody, potravin, spánku a odpočinku, vyhnutí se bolesti Abraham H. Maslow - hierarchie lidských potřeb Základní potřeby pro přežití základní role státu a cíle HOPKS HOPKS = Hospodářská opatření pro krizové stavy Zák. 241/2000 Sb. 2
Shodují se na tom vědci, ekonomové, pojišťovny, vojáci i politici 5 Nedostatečná energetická, potravinová a vodní bezpečnost sociální nepokoje 6 Zdroj: World Economic Forum, 2011 3
Achillova pata západní společnosti Přemnožené lidstvo Selhání globálního vládnutí Konečnost zdrojů Koincidence poruch Změna klimatu Migrace Zločinnost, deprivace Konflikty o zdroje Extrémní jevy Teroristické akce Guerillové akce Vojenské akce příčiny dopady Energie, voda, potraviny Narušení dodávek způsobí sociální nepokoje, které neviditelná ruka trhu neřeší Fyziologické potřeby: potřeba kyslíku, přiměřené teploty, tekutin, potravin, pohybu, spánku a odpočinku, vyhnutí se bolesti,... Potřeba bezpečí: jistoty, stálosti, spolehlivosti, struktury, pořádku, pravidel a mezí, osvobození od strachu, úzkosti a chaosu Potřeba sounáležitosti Potřeba uznání 7 Potřeba seberealizace Odolnost organismu přežít nedostatek až 3 minuty bez vzduchu až 3 hodiny bez přiměřené teploty až 3 dny bez vody až 3 týdny bez potravy 8 4
koneční spotřebitelé Dodávka tepla je závislá na elektřině propojená elektrizační soustava ČR zdroj uhlí, tepla ZP soustava CZT teplo zdroj plynu plynový kotel teplo 9 elektřina Energetická bezpečnost má dvě základní podmínky (priority) Potřeba sociální přijatelnosti Hladomory byly způsobeny hlavně tím, že selhaly distribuční cesty od zásob k potřebným Potřeba environmentální přijatelnosti 3 pilíře udržitelného vývoje Potřeba ekonomické přijatelnosti 10 Potřeba energetické bezpečnosti (kontinuity zásobování) Potřeba přístupu k primární energii Základní potřeby 5
Obsah presentace 1. Proč obsahuje návrh aktualizace SEK požadavek zvýšení ochrany spotřebitelů proti blackoutu? 2. Vize zvýšení odolnosti distribučních soustav (a spotřebitelů) proti blackoutu 3. Pilotní projekt RESPO, o jehož výsledky se aktualizace SEK může opřít 11 Bezpečnostní výzkum nových principů a metod v rámci opatření ochrany obyvatelstva (MV, 2006-2011) 2011) Ochrana obyvatelstva a její vazby na kritickou infrastrukturu v oblasti energetických systémů (MV, 2004-2005) 2005) Analýza bezpečnostního prostředí Sdílené informace Výzvy pro podniky infrastruktury Zodolnění kritické infrastruktury Sdílené informace Snížení rizika krizových stavů Zvýšení odolnosti distribuční soustavy proti důsledkům dlouhodobého výpadku přenosové soustavy ČR s cílem zvýšení bezpečnosti obyvatel RESPO (MPO, 2006-2011) 2011) Výzkum možnosti posílení startů ze tmy pro zvýšení spolehlivosti a odolnosti provozu ES ČR (MPO, 2007-2009) 2009) 12 Systémové řešení nouzového zásobování elektřinou v případě krizových stavů (MV, 2007-2008) 2008) Veřejný sektor Soukromý sektor Dialog Sdílení odpovědnosti při zvyšování odolnosti je podložono úkoly VaV Nouzové zásobování při selhání KI Sdílené informace Sebeochrana spotřebitelů Snížení ohrožení chráněných zájmů státu 6
Imunitní systém v ES ~ přenosová soustava dispečink PS stanovení prioritních dodávek krizový plán Stanovení priorit - podklad pro přípravu dispečerského řízení disponibilní výkon zdroje dispečink DS řízení spotřeby pomocí Smart Grids distribuční soustava smart grid ~ objektový zdroj ~ místní teplárna ostrovní provoz, přídělový systém soustava CZT 13 Výzkumný projekt 2A-1TP1/065: Veřejné ostrovní systémy Výzkumný projekt 2A-2TP1/003: Starty ze tmy Tyto investice by měly mít garantovanou návratnost jako OZE Prioritu by měla mít ochrana obyvatelstva zbytná spotřeba nouzový příděl smart meter Zbytná spotřeba = regulační výkon 241/2000 Sb. Hospodářská opatření pro krizové stavy. Zajištění nezbytných dodávek Nouzový příděl schopnost přežití Systém HOPKS je určen k zabezpečení potřeb cílových skupin 1. Fyzické osoby na území ČR: uspokojení základních životních potřeb 2. Ozbrojené síly, ozbrojené bezpečnostní sbory, hasičský záchranný sbor a havarijní služby: podpora jejich činnosti 3. Státní správa: podpora výkonu státní správy 14 Ochrana kritické infrastruktury Ochrana obyvatelstva HOPKS: zabezpečení nezbytné dodávky výrobků, prací a služeb, bez níž nelze zajistit překonání krizových stavů 7
Obsah presentace 1. Proč obsahuje návrh aktualizace SEK požadavek zvýšení ochrany spotřebitelů proti blackoutu? 2. Vize zvýšení odolnosti distribučních soustav (a spotřebitelů) proti blackoutu 3. Pilotní projekt RESPO, o jehož výsledky se aktualizace SEK může opřít 15 Řešitelský tým RESPO: organizace a odpovědní řešitelé CITYPLAN Ivan Beneš T-SOFT Jaroslav Pejčoch ViP Jaroslav Rosa EGÚ Č. Budějovice František Mejta AF MEACONT Ladislav Švarc 16 Pilotní projekt Strakonice zaměřen na prokázání možnosti interoperability (workshop 6.4.2011) Pilotní projekt ČOV ČB zaměřen na prokázání funkčnosti zařízení (workshop 15.9.2011) 8
Riziko stanovení priorit vyrozumění Liberalizace a ochrana obyvatelstva nemusí být v konfliktu Preventivní opatření (snižování rizik) Optimalizace cash-flow (ruka trhu) Lidé Zdroje Vstupy Procesní PRO (postupy, instrukce pravidla) CES Výstupy Kvalita Množství Informace prostředí 17 Minimalizace ztrát (krizové řízení) (Prostředí Procesy obnovy alternativních procesů) Náhradní procesy Krizové procesy SEK? CSR? PPP? Copyright T-SOFT s.r.o. Zajištění interoperability v RESPO vyrozumění Typové denní diagramy zatížení KI jednotlivě a Orgány krizového řízení Společný obraz situace Objekty kritické infrastruktury (2 DSM KI) Technický dispečink DS Zdroj (Tp) ostrovního provozu Ostatní odběratelé elektřiny Preventivní analýzy a příprava provozu DS 18 Informace o aktivaci KOP a stavu KI (automaticky) Omezení spotřeby nedůležitých objektů (automaticky) Případně i omezení spotřeby objektů KI podle priorit (automaticky) 9
Blokové schéma realizace KOP v uzlu distribuční soustavy 110/22 kv 110 kv U,f Synchrotact Fázovací automatika U,f U, f, df/dt, I, di/dt, du/dt dělicí místo KOP Rozpadová automatika frekvenční ochrana napěťová ochrana nadproudá směrová ochr. 22 kv P, Q, I, U P, Q, I Centrální řídící jednotka KOP + Bilanční automatika 19 Řídící systém gen. + Regulátor OP G 6 kv Odběr krizového ostrovního provozu VS vlastní spotřeba G Pramen: RESPO / EGÚ ČB Hlavní zdroj pitné vody Pilotní projekt ČOV ČB Úpravna vody Záložní generátor nafta Zvýšení odolnosti České Budějovice Zvýšení odolnosti 20 Nouzové zásobování vodou nezávislé na el. síti a naftě 10
Blokové schéma realizace KOP v ČOV ČB 21 Simulace ztráty napětí 22kV Pramen: RESPO / EGÚ ČB Prostorové uspořádání řídícího systému KOP ČOV ČB Rozpadová automatika CPU s bilanční automatikou 22 Pramen: RESPO / EGÚ ČB 11
Obrazovka řídícího systému normální provoz Bilanční rozdíl v případě přechodu na KOP 23 Tato spotřeba bude v případě KOP snížena Obrazovka řídícího systému přechod do krizového ostrovního provozu Snížení spotřeby nastalo podle předem stanovených priorit 24 12
V případě blackoutu se ostrov vytvoří během 0,2 s Blackout occurs Blackout disappears Developed islanding automation Developed islanding automation End of island operation 25 0,2 s Start of island operation Časový záznam vzniku a ukončení krizového ostrovního provozu v mikrosíti ČOV ČB Vznik KOP ukončení KOP 26 výroba motorgenerátorů výkon transformátorů z DS 13
Srovnání přípravy KOP ve veřejné distribuční síti a v mikrosíti objektu KI 27 Druh sítě Zdroj Automatika na zdroji Automatika v síti Stanovení priorit Omezení spotřeby bez inteligentních elektroměrů Omezení spotřeby inteligentními elektroměry Veřejná distribuční soustava Teplárna / kogenerační zdroj Řídící systém generátoru Regulátor KOP Rozpadová automatika Centrální řídící jednotka KOP Bilanční automatika Krizový plán území (priority určí veřejná správa) Vypínání nejméně důležitých odběrů Snížení proudové hodnoty jističe nejméně důležitých odběrů a signál pro home automation Mikrosíť objektu kritické infrastruktury Objektový (kogenerační) zdroj elektřiny Řídící systém generátoru Regulátor KOP Rozpadová automatika Centrální řídící jednotka KOP Bilanční automatika Havarijní plán (priority určí technolog) Vypínání nejméně důležitých odběrů Snížení proudové hodnoty jističe nejméně důležitých odběrů a signál pro home automation Význam krizových ostrovních systémů V případě přerušení dodávky vody je provozovatel povinen zajistit náhradní zásobování pitnou vodou (274/2001 Sb.) současný stav 28 14
Role decentrálních zdrojů Kč/MWh jako ochrany proti blackoutu Kolik to bude stát spotřebitele? Výsledek ekonomické analýzy 700 600 500 400 Porovnání ceny na start ze tmy a ostrovní provoz s některými jinými službami (2011) Příklad efektivnosti navrženého opatření KOP: V případě ostrova Strakonice činí přímé škody 3 týdenního blackoutu 1,8 až 2,1 miliardy Kč, kterým lze takto zbránit 29 300 200 100 0 Cena za Příspěvek na OZE, systémové služby kogeneraci a druhotné zdroje 370-578 Kč/MWh Cena za činnost zúčtování operátora trhu s elektřinou Příspěvek na start ze tmy 10 Kč/MWh Příspěvek na ostrovní provoz 10-45 Kč/MWh Smart Meters po zdanění FV původní výše Pramen: RESPO / CityPlan Závěr Realizovaná poloprovozní instalace a její zkoušky v jihočeské čistírně odpadních vod ukázala, že řešení, kterému před lety mnoho lidí nevěřilo, existuje, je zcela funkční a umožní zajistit vyšší energetickou bezpečnost našich měst Řešení svým významem přesahuje hranice ČR a je opakovatelné jak v rozvinutých ekonomikách, tak i v rozvojových zemích, neboť v obou skupinách zemí byť z různých příčin je hrozba blackoutu reálná 30 15
Návrh v SEK je v souladu se světovou kampaní pro výměnu zkušeností starostů se zvyšováním odolnosti měst a obcí Odolný domov Infrastruktura Místní ekonomika 31 Legitimní otázka a odpověď Otázka: Proč bychom měli v návrhu SEK snižovat zranitelnost měst a riziko katastrof? Odpověď: A proč ne, jestliže žijeme de-facto 5 dnů od vyhlášení výjimečného stavu? 32 To be or not to be (prepared)? 16
CityPlan spol. s r.o. Kontakt: Adresa: Ing. Ivan Beneš Jindřišská 17, 110 00 Praha 1 tel.: 420-277 005 520 mobil: 420-603 261 470 fax: 420-224 922 072 e-mail: www: ivan.benes@cityplan.cz http://www.cityplan.cz 33 17