Inteligentní energetické sítě - smart grids. EMIL DVORSKÝ, KEE, FEL, ZČU v Plzni



Podobné dokumenty
Technologie přeměny Osnova předmětu 1) Úvod 2) Energetika

Vypínací, frekvenční a regulační plán, vazby a význam pro PPS ČEPS, a.s.

JAK SE ELEKTŘINA DISTRIBUUJE

CHYTRÉ SÍTĚ: NEZBYTNÁ INFRASTRUKTURA CHYTRÝCH MĚST

SmartGrid & Smart Metering. Radek Semrád EurOpen, října 2012

Vyhláška Ministerstva průmyslu a obchodu o postupu v případě hrozícího nebo stávajícího stavu nouze v elektroenergetice

Elektrizační soustava

Omezená distribuce elektřiny při dlouhodobém výpadku napájení distribuční soustavy z přenosové soustavy ČR

Zavádění inteligentního měření v EU a ČR.

Elektroenergetika 1. Základní pojmy a definice

Elektroenergetika 1. Přenosová a distribuční soustava

KOMFORT. Ceník elektřiny pro domácnosti

Národní akční plán pro chytré sítě (NAP SG) ABSTRAKT

Význam inteligentních sítí pro využívání obnovitelných zdrojů energie

Nové pohledy na kompenzaci účiníku a eliminaci energetického rušení

Národní vize Smart Grid

Čl. I Vyhláška č. 79/2010 Sb., o dispečerském řízení elektrizační soustavy a o předávání údajů pro dispečerské řízení, se mění takto: 1.

SMART GRID SYSTEM TECHNOLOGIE PRO ANALYTIKU A SPRÁVU ENERGETICKÝCH SÍTÍ. Představení společnosti Analyzátor sítě

VYHLÁŠKA. ze dne 18. března o dispečerském řízení elektrizační soustavy a o předávání údajů pro dispečerské řízení.

Smart Grid a E-mobilita v prostředí České republiky Ing. Lukáš Radil

České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky. Hromadné dálkové ovládání - doplnění

Koordinace krizových stavů v síťových odvětvích

Trh s elektřinou v ČR

NÁLEŽITOSTI ŽÁDOSTI O PŘIPOJENÍ VÝROBNY ELEKTŘINY K PŘENOSOVÉ NEBO DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ

I. Určené podmínky pro dodávku elektřiny chráněným zákazníkům kategorie C a D ze sítí nízkého napětí. Regionální dodavatelé elektřiny

I. Určené podmínky pro dodávku elektřiny chráněným zákazníkům kategorie C a D ze sítí nízkého napětí. Regionální dodavatelé elektřiny

Budoucí role distributora na trhu s elektřinou

Osnova kurzu. Rozvod elektrické energie. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Distribuce elektrické energie a spolehlivost její dodávky

Inteligentní města a obce

PILOTNÍ PROJEKTY SKUPINY ČEZ Z OBLASTI SMART GRIDS

Zásobování Šluknovského výběžku elektřinou. Podklady pro poradu

Význam Inteligentních sítí pro připojování OZE

Nová tarifní struktura v elektroenergetice Ing. Ondřej Touš Energetický regulační úřad

Měření a automatizace

I. Určené věcné podmínky pro uplatnění cen za distribuci elektřiny odběratelům kategorie C a kategorie D

80/2010 Sb. VYHLÁŠKA ze dne 18. března 2010

Vliv výroby z fotovoltaických elektráren na náklady na řízení přenosové soustavy ČR 1/32

Zajištění dodávky elektřiny pro hlavní město Prahu při mimořádných stavech v elektrizační soustavě

AKTIV. Ceník elektřiny pro podnikatele

KOMFORT. Ceník elektřiny pro domácnosti

Pavel Kraják

OD SMART METERINGU KE SMART BALANCINGU

NAŘÍZENÍ VLÁDY ze dne 20. srpna 2015 o státní energetické koncepci a o územní energetické koncepci

Vybraná legislativa ČR

Cenové rozhodnutí ERÚ č. 5/2001 ze dne 11. května 2001, kterým se stanovují maximální ceny elektřiny

NÁLEŽITOSTI ŽÁDOSTI O PŘIPOJENÍ VÝROBNY ELEKTŘINY K PŘENOSOVÉ SOUSTAVĚ NEBO DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ

NOVÁ ENERGETICKÁ ŘEŠENÍ JAKO NEDÍLNÁ SOUČÁST CHYTRÝCH MĚST

VYHLÁŠKA ze dne 1. října 2015 o regulačním výkaznictví

Havarijní plán k řešení stavů nouze v energetice

Flexibilita Agregátor

V Ě S T N Í K ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD

Dispečerské řízení přenosové soustavy ČEPS, a.s.

Vliv výroby z fotovoltaických elektráren na chod elektrizační soustavy ČR

HAVARIJNÍ PLÁN. ERIANTA ENERGY, a. s.

Předpokládaný rozvoj distribuční soustavy E.ON Distribuce, a.s (výhled)

nová příležitost pro teplárny

I. Určené podmínky pro dodávku elektřiny chráněným zákazníkům kategorie D ze sítí nízkého napětí

401/2010 Sb. VYHLÁŠKA

I. Určené věcné podmínky pro uplatnění cen za distribuci elektřiny odběratelům kategorie C a kategorie D

Regulace frekvence a napětí

AKTIV. Ceník elektřiny pro podnikatele

CHYTRÁ ENERGIE Z PŘÍRODY

401/2010 Sb. VYHLÁŠKA. ze dne 20. prosince 2010

NOVÁ ENERGETICKÁ LEGISLATIVA ČESKÉ REPUBLIKY

Smart Metering - hloupé dítě nebo namyšlený puberťák?

ELEKTROMOBILITA. Řízený rozvoj a standardizace elektromobility v ČR Praha, 24. ledna 2012 Jiří Polák, ESJP Jiří Dudorkin, Ernst&Young

Energetický regulační

Vybraná legislativa ČR

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY. DALKIA INDUSTRY CZ, a.s. PŘÍLOHA 3. Parametry kvality elektrické energie

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY DOTAZNÍKY PRO REGISTROVANÉ ÚDAJE

KOMFORT. Ceník elektřiny pro domácnosti

Strategie EU pro vytápění a chlazení role teplárenství v transformaci energetiky

I. Určené věcné podmínky pro uplatnění cen zajišťování distribuce elektřiny odběratelům kategorie C a kategorie D

PŘEHLED SAZEB A CEN ZA ZAJIŠŤOVÁNÍ DISTRIBUCE ELEKTŘINY

Přehled sazeb a cen za zajišťování distribuce elektřiny

Přehled sazeb a cen za zajišťování distribuce elektřiny

I. Určené věcné podmínky pro uplatnění cen za distribuci elektřiny odběratelům kategorie C a kategorie D

Přehled sazeb a cen. pro zákazníky kategorie D Domácnosti. distribuce elektřiny E.ON Distribuce, a.s.

PŘEHLED SAZEB A CEN ZA ZAJIŠŤOVÁNÍ DISTRIBUCE ELEKTŘINY

Technické a fyzikální limity nových ambiciózních plánů progresivního rozvoje v energetice

Vliv výroby z obnovitelných zdrojů na stabilitu elektrizační soustavy

Nové výzvy pro spolehlivý provoz přenosové soustavy Ing. Ivo Ullman, Ph.D.

znění pozdějších předpisů. Výkupní ceny elektřiny dodané do sítě v Kč/MWh Zelené bonusy v Kč/MWh Datum uvedení do provozu

Energetický regulační V Ě S T N Í K ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD

Legislativní balíček Čistá energie pro všechny Evropany a vztah k NAP SG

I. Určené věcné podmínky pro uplatnění cen za distribuci elektřiny odběratelům kategorie C a kategorie D

AEM Vyhláška o stavech nouze regulační stupně

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ LOKÁLNÍ DISTIBUČNÍ SOUSTAVY ELPROINVEST s.r.o. Příloha1 Dotazníky pro registrované údaje. Schválil: ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD

Vyhláška o náležitostech a členění regulačních výkazů včetně jejich vzorů a pravidlech pro sestavování regulačních výkazů

Energetický regulační

I. Určené věcné podmínky pro uplatnění cen za distribuci elektřiny odběratelům kategorie C a kategorie D

PRAVIDLA PROVOZU LOKÁLNÍ DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY ELEKTRICKÉ ENERGIE ÚJV Řež, a. s.

Smart City a MPO. FOR ENERGY listopadu Ing. Martin Voříšek

Investice do distribučních sítí a nové technologie AMM/SG

AKTIV. Ceník elektřiny pro podnikatele

Dispečerské řízení v novém prostředí Smart Grids, dopady implementace změn legislativy EU na dispečerské řízení v ES ČR

Změny v r. 2018, nové regulační období, cenová rozhodnutí

AKTIV. Ceník elektřiny pro podnikatele

Přehled sazeb a cen. pro zákazníky kategorie C Podnikatelé. distribuce elektřiny. E.ON Distribuce, a.s. E.ON Distribuce, a.s.

Transkript:

Inteligentní energetické sítě - smart grids EMIL DVORSKÝ, KEE, FEL, ZČU v Plzni

Co je inteligentní sít Dánský ostrov Bornholm (42 000 obyvatel) v Baltském moři bude mít díky projektu EcoGrid sponzorovaném Evropskou unií svou vlastní virtuální elektrárnu. Ostrov, který byl za 2. světové a později studené války důležitým strategickým bodem, je dnes poklidnou rybářskou komunitou. Dnes tam více než 50 % spotřebované elektřiny pochází z obnovitelných zdrojů. Virtuální elektrárna vznikne díky vytvoření rozsáhlé chytré rozvodné sítě (smart-grid).

Pojem SMART ve vztahu k elektrickým sítím V daném pojetí zřejmě chytrá, inteligentní, šikovná a programovatelná. Může být elektrická síť chytrá, inteligentní? Samozřejmě to je nadsázka, ale určitou inteligenci na základě její plnění její funkce ji může přisoudit.

Co očekáváme od energetické sítě? Když zapneme elektrický spotřebič chceme aby plnil svoji funkci = poskytoval službu kterou od něho požadujeme. Pro jeho funkci musíme zajistit jeho energetické napájení. Napájení může být: součásti elektrického spotřebiče = nezávislé napájení ze zásobovacího systému = závislé napájení

Nezávislé napájení

Závislé mobilní napájení

Závislé statické napájení místní, ostrovní

Závislé statické napájení dálkové, centrální

Spolupráce systémů jednotlivých systémů pasivní elektromobil jen odebírá aktivní domácí elektrárna může i dodávat

Společenské pojetí = systémová definice napájecího systému systém sloužící k určitému cíli = systém zajištující pokrytí energetických požadavků spotřeby elektřiny v daném teritorii Pro definování systému je nezbytné vymezit objekt, jeho strukturu, vlastnosti a chování SYSTÉM Vnější vazby / vliv na okolí vstupy výstupy Vnější vazby / vliv z okolí prvky a jejich vnitřní vazby

Systémová definice Elektroenergetiky = Elektrizační soustavy Systém (česky soustava) je účelově definovaná množina prvků a vazeb mezi nimi (ovlivňujících vlastnosti tohoto systému), která má jako celek určité vlastnosti. Je to určitý komplex prvků nacházejících se v určité (definované) interakci a má definované vstupy a výstupy. Systém je ovlivňován vnějším prostředím a sám na něj také působí.

Vymezení pojmu napájecí systém 1) technicky = systém provádějící napájení elektrických spotřebičů 2) společensky = systém uspokojování potřeb obyvatel elektřinou

Vzájemná závislost výroba = spotřeba 4) Elektrizační soustava (ES) 4 3 1 2 1) Výroba 2) Doprava 3) Spotřeba Napájecí systém nefunguje bez spotřeby a naopak!!! Spolupráce je kontinuélní v čase!!!

Provedení napájecího systému pro jeden elektrický spotřebič nebo vymezenou skupinu spotřebičů (lokálně koncentrovanou): DECENTRALIZAVANÁ ES - náš Bornholm pro všechny spotřebiče v daném teritoriu: CENTRALIZOVANÁ ES

Fyzikální vyjádření energetického zboží Síla: 2. Newtonův zákon (síla 1N udělí 1 kg hmoty zrychlení 1 m/s 2 ) F = m. a [ kg. m/s 2 = N] Práce: působení síly 1 N na vzdálenosti 1 m vykonaná práce W=A = F. l [ N. m = J] Výkon: práce 1 J vykonaná za 1 s P = A/t [ J/s = W] Práci lze prostřednictvím výkonu vyjádřit: W=A=P.t [ J = Ws]

Časová závislost výroba = spotřeba (DZ) P A P max T. max Špičkové pásmo P stř A Pt A Pdt 0 stř. t P max Pološpičkové pásmo P min Základní pásmo 0 T max t

Příklad pokrytí zatížení více elektrárnami PZ ELEKTRÁRNA 1 PZ ELEKTRÁRNA 2 PZ ELEKTRÁRNA 3 spotřeba PZ ELEKTRÁRNA 4

Specifika řízení ES fyzikální zákonitosti Výrobní zdroje (elektrárenské bloky) s dopravou (přenosem a rozvodem) = napájecí systém ES na straně jedné a spotřeba (odběr) na straně druhé, tvoří jeden celek, jehož propojený provoz (řízení) je vynucen relativní možnosti neskladovatelnosti elektřiny. Z hlediska fyzikálního v této soustavě musíme respektovat: 1. Zákon zachování energie: v každém okamžiku musí být rovnováha energetické bilance. Každé narušeni této bilance způsobí změnu frekvence a napětí v ES. Tato změna bude probíhat do doby než dojde k opětovnému vyrovnaní výkonové rovnováhy. Vyrovnaní se uskuteční v regulované i v neregulované soustavě 2. Rychlost přechodných dějů: změny provozních stavů v důsledku připojení nebo odpojení některého prvku ES, v případě zkratu, přepětí, porušení stabilitu provozu apod. mají velmi krátké časové konstanty (elektrické) 3. Fyzikální jednotnost: každý děj v ES se promítá do parametru chodu všech jejich prvků

Specifika řízení ES uspokojení požadavků spotřeby ES jako systém slouží k uspokojování potřeb zákazníků po elektřině. Zákaznicí požadují od zboží parametry, které splňují potřeby na jeho použití - užitná hodnota zboží: Kvalita dodávaného zboží: parametry zboží (elektrické) musí odpovídat elektrickým parametrům požadovanými spotřebiči udržování napětí na definovaných hladinách s minimálními fluktuacemi udržování kmitočtu na definované hladině s minimálními fluktuacemi nízký obsah harmonických Spolehlivost dodávky: neustálé udržování požadovaného časového průběhu dodávky s příslušnými parametry. Její přerušení může vyvolat velké následné škody u odběratelů, ohrozit lidské životy a způsobit značné finanční ztráty. Potřebnou spolehlivost je nutno zajistit. vysokou kvalitou jednotlivých prvků systému, dostatečnou rezervou ve výrobě energie, bezpečností systému, využíváním rozsáhlých sítí k zásobováním odběratelů více cestami

Specifika řízení ES uspokojení požadavků spotřeby 3. Minimální cena zboží (náklady): cena zboží je závislá na vynaložených nákladech v zásobovacím systému proto je nutné: optimalizace nákladů na výrobu a přenos - minimalizace minimalizace ztrát v dopravních systémech maximalizace účinnosti (nákladů) ve výrobě - kogenerace 4. Minimální dopad na životní prostředí: omezení externalit představuje vnucené chování systémů systému, které není nezbytné z technického fungování. Zvyšují náklady v ES. minimální znečistění způsobené výrobnami, co nejmenší zásahy do přírody při stavbě nových výroben a dopravních cest, Používání obnovitelných zdrojů: cenové zvýhodnění na straně výroby cenové znevýhodnění na straně výroby a spotřeby - daně

Obecná definice řízení - regulace Řízení je usměrňování procesů nebo činností, které probíhají v určitém dynamickém souboru (schopném změny) vzájemně propojených prvků systém, soustava Řízení - zásah do průběhu procesů v systému v zájmu účelového ovlivnění jejich průběhu a důsledkům ke kterým vedou. Je to aktivita, jejímž nezbytným, ale nikoliv postačujícím znakem je rozhodování, tj. volba varianty z předem neznámé množiny variant řešení. Regulování - existuje možnost volby pouze z předem stanovené množiny známých variant řešení. Děj, při kterém dochází na základě konkrétního - předvídaného vstupu, pouze k automatické reakci - potvrzení předem určeného řešení situace. Nedochází k tvorbě variant možného vývoje situace, ale tyto varianty řešení jsou předdefinovány a připraveny k použití ve formě předpisu, nelze tedy zajistit jiný než předdefinovaný resp. naprogramovaný výstup.

Blokové schéma řízení

Definice řízení ES Řízení je cílevědomá činnost, při které se sbírají informace o chování řízeného systému a o poruchách působících na tento systém. Tyto informace se vhodně zpracují v řídicím systému, přičemž výsledkem tohoto zpracování je akční signál. Ten působí na vstup řízeného systému v takovém smyslu, aby bylo dosaženo žádoucího cíle (uspokojení poptávky po elektřině. Řízení v uzavřené smyčce: zpětnovazební řízení

Bilanční rovnice výkonů v ES = možnosti regulace f,u Dopravní ztráty ES Výroba Doprava Spotřeba Akumulace S v (t) = S s (t) + S z (t) + S A (t)

Řízení bilanční rovnice ES Pro udržení výkonové rovnice se musí v ES provádět regulace ± S RE. Jak je vidět z rovnice lze provádět regulaci: na straně výroby (regulační výkony) na straně spotřeby (regulační zatížení) Pro možnost provedení regulace je nezbytná: dostatečná hodnota výkonu (pouze jeden z předpokladů spolehlivého provozu ES) dostatečné množství regulačního výkonu (je nezbytný ke kompenzaci poruch v rovnováze mezi zatížením a výkony zdrojů. Může být jak na zdrojové straně, tak i na straně spotřeby a akumulace) Druhá podmínka stanovuje, že jednotlivá zařízení, jak na straně výroby, tak i na straně spotřeby musí poskytovat regulační služby, které lze rozdělit na: Statické regulační služby zahrnující: výkony jejichž nasazení se plánuje změny probíhají ve velkém rozsahu při malých rychlostech změny Dynamické regulační služby zahrnující: výkony jejichž nasazení nelze plánovat změny probíhají v malém rozsahu při velkých rychlostech

Regulace na straně spotřeby S S,RE řízení spotřeby Základním předpokladem je, že spotřeba není omezována,ale pouze usměrňována (motivována) obvykle: 1. technickými prostředky: hromadné dálkové ovládání (HDO) - řízení spotřeby elektrotepelných spotřebičů. Umožňuje přizpůsobení těchto spotřebičů možnostem ES a ekonomickým potřebám DS 2. ekonomickými nástroji: tarifování elektřiny ( cena elektřiny není jednotná v průběhu diagramu zatížení, ale rozdělena do tarifních pásem), které zvýhodňují odběr v obdobích, kdy je to z hlediska celé ES výhodné. Prostředky pro řízení spotřeby lze rozdělit na: Přímé HDO akumulátory elektřiny nouzové prostředky» regulační plán» vypínací plán» automatické frekvenční odlehčování podle frekvenčního plánu Nepřímé: programy úspor energie a zlepšení účinnosti elektrických spotřebičů a systémy tarifů za elektřinu

Spotřeba dle řiditelnosti PŘÍMÉ ŘÍZENÍ NEPŘÍMÉ ŘÍZENÍ ŘIDITELNÁ NEŘIDITELNÁ STRIKTNĚ NEŘIDITELNÁ OBVYKLE NEŘIDITELNÁ

Prvky Inteligentní sítě

SMART GRID Systém řízení je založen na energetické bilanci mezi spotřebiči a zdroji. Lze regulovat zdroje i zátěže, popřípadě využívat akumulaci. Musí znát okamžité hodnoty energetické bilance systému danou jednotlivými prvky : hodnoty se musí měřit smart metering. Řídící systém vyhodnocuje stav systému a vysílá povely na jednotlivé prvky ES aby udržel výkonovou bilanci. Pokud tuto funkci dokáže systém v průběhu času splňovat můžeme o něm říci, že je inteligentní protože dělá: to co se po něm požaduje v daném čase s potřebnou spolehlivostí a kvalitou