Dopad OZE na provoz distribučních sítí Ing. David Mezera, Ph.D., Ing. Martin Kašpírek, Ph.D. david.mezera@eon.cz martin.kaspirek@eon.cz E.ON Česká republika, s.r.o.
Distribuce včera-zítra 1882 osvětlení Městského divadla v Brně 1887 osvětlení ulic Jindřichova Hradce a Písku 1888 městská elektrárna Praha 1898 městská elektrárna Holešovice start elektrifikace Prahy 1919 Zákon o všeobecné elektrizaci???-?? Přechod na 3x 220/380 50 Hz 2000-2008 Přechod na 3x230/400 50 Hz 2007 ES 20/20/20 energetický balíček EU (platnost od 2009) Nedávná minulost a současnost 2020 20% energie z OZE (závazné) 2030 27% energie z OZE (doporučený cíl) 2
Co to znamená v distribuční síti? Kumulativní vývoj OZE v síti E.ON Distribuce: oproti r. 2008 více než 10x více OZE co do počtu výroben tak instalovaného výkonu 3
Aspekty které přinesly OZE Zúžení prostory pro parametry kvality Změna zažitých pravidel toků energii Narušení business modelu Filosofie chránění a řízení sítí Řízení spotřeby (časová pásma NT, špičky DS ) BOZP 4
Energetická legislativa Energetický zákon 458/2000 Sb. v platném znění - ukládá PDS povinnost připojit žadatele o připojení k DS - ukládá PDS povinnost dodržovat parametry kvality dodávek Vyhl. 540/2005 Sb. v platném znění - stanovuje v 8 standard kvality napětí jako velikosti a odchylky napájecího napětí a frekvence, které jsou v souladu s PPDS PPDS-příloha 3 - Jednotlivé charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě vycházejí z normy ČSN EN 50160 ČSN EN 50160 viz její název Charakteristiky napětí el. energie dodávané z veřejné distribuční sítě (kromě odchylek napětí i flicker, nesymetrie ) Pro odchylky napětí NN platí meze Un +10/-10% (pro 95% času, +10/-15% pro 100% času) Jediná 10min hodnota nad 110%Un znamená nedodržení ČSN EN 50160 a nedodržení standardu kvality napětí dle 8 vyhl.540 5
profil napětí v DS bez OZE (HRT 23,1kV ~ 105%Un) 6
profil napětí v DS s OZE 7
Posouzení praktického dopadu provozu OZE na odchylky napětí Vytipováno 23 různých reprezentativních NN sítí s FVE NN Měřeno v trafostanici (NN rozvaděč) a na FVE NN Vyhodnocovány maximální odchylky napětí V100%max Jedná se o průměrné efektivní hodnoty za interval 10 min Žádná desetiminutovka nesmí překročit hodnotu 110%Un (253V) Jinak není dodržen standard kvality napětí dle 8 vyhl. 540/2005 Sb. 8
Parametry a schéma sítě Místa měření: U2 (DTS) U4 (FVE na konci vedení NN) 9
Vyhodnocení měření 23 reprezentativních NN sítí 10
Vyhodnocení měřící kampaně (2011) V každé z 23 NN sítí proběhla současně 2 týdenní měření (DTS a FVE NN) V 6 sítích ( bylo zjištěno přepětí (U100%max>110%Un) V 1 sítí bylo přepětí současně v DTS i na FVE NN (chybně nastavená odbočka na DTR vina distributora) V 5 sítích (22% sítí) bylo přepětí pouze na FVE NN (vliv provozu FVE) Bylo navrženo a provedeno nápravné opatření snížení napětí na výstupu TR VN/NN přenastavením odbočky Bylo provedeno opakované měření na všech 23 sítích v roce 2012 (po regulaci u všech 6 NN sítí s přepětím) 11
Vyhodnocení měřící kampaně (2012) Místa měření: U2 (DTS) U4 (FVE na konci vedení NN) 1 síť po nápravném opatření (regulace odbočky) nevyhověla na odchylky napětí 12
Shrnutí praktického dopadu provozu OZE Stížnosti zákazníků na přepětí v síti (praskání žárovek ) Stížnosti provozovatelů FVE NN na vypadávání střídačů Zvýšení provozních činností přenastavování odboček na TR VN/NN Vyplnění prostoru pro odchylky napětí Větší rozkolísanost napětí během dne Nevyhovující odchylky napětí v 22% sítích s FVE NN Nápravné opatření typu regulace odbočky na TR VN/NN je účinné pro většinu sítí (ale ne pro všechny sítě), po snížení úrovně U v průměru o 2,5%Un ale větší riziko podpětí u venkovských sítí v době zatížení Potřeba hledání jiných nestatických typů nápravných opatření pro zajištění požadovaných odchylek napětí (např. regulační TR VN/NN s regulací pod zatížením ) 13
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Struktura vstupů do soustavy (MWh/rok) 16 000 000 14 000 000 12 000 000 10 000 000 8 000 000 6 000 000 4 000 000 2 000 000 0 14 000 000 12 000 000 10 000 000 8 000 000 6 000 000 4 000 000 2 000 000 0 Výroba do VN Výroba do VVN Odběr z PS (+ ost. REAS vvn) NN Odběr z ostatních REAS Výroba nn VN Odběr z ostatních REAS Výroba do VN Výroba do VVN Odběr z PS (+ ost. REAS vvn) Patrný nárůst zdrojů, zejména do vn. Přesto jasně dominuje odběr z přenosové soustavy. 14
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Struktura výstupů ze soustavy (MWh/rok) 16000000 14000000 12000000 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 0 7000000 6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 Spotřeba nn (+ dodávka REAS) Spotřeba VN (+ dodávka REAS) Spotřeba VVN Spotřeba nn (+ dodávka REAS) Spotřeba VN (+ dodávka REAS) Spotřeba VVN Dodávka do PS (+ ost. REAS vvn) Je patrné, jak se vyvíjí odběr z DS na jednotlivých hladinách a jak která hladina přispívá k poklesu v posledních letech. 15
Struktura výroby FVE (dle dat ECE) v MWh/rok Dle poskytnutých dat se jeví, že převážná část výroby v FVE je dodána do DS (ať už jde o pevnou výkupní cenu nebo o zelený bonus). Nelze tedy usuzovat, že by pokles zatížení soustavy byl zapříčiněn nárůstem výroby ve FVE pro vlastní spotřebu. (viz také podíl výroby do nn a do vn je patrné, že rozhodující je nárůst výroby do vn, kde jde o dodávku do DS). 1 200 000 1 000 000 800 000 600 000 400 000 200 000 0 Dodávka do DS Vlastní spotřeba Dodávka do DS 2008 2009 2010 2011 2012 16
(MWh/rok) P inst (MW) Porovnání zatížení transformace (MWh) a inst. výkonu 12 000 000 10 000 000 Transformace vvn/vn 8 000 000 Transfromace vn/nn 6 000 000 4 000 000 2 000 000 0 17
Klíčové aspekty energetiky-rok 2010 Měnící se energetický mix Nárůst výkonu volatilních obnovitelných zdrojů (slunce, vítr) Bilanční rovnováha Spotřeba energie roste, zatímco výroba z konvenčních zdrojů se zmenšuje-odklon od jádra? Využití energie spotřebiteli se mění E-Mobilita, µchp, Storage, Energiemanagement Home automation Klimatické změny Ochrana životního prostředí za účelem dlouhodobě udržitelného energetického hospodářství Cena el. energie Technologie a informace mění náš pohled na cenu a optimální využití energie-energy efficiency Rok 2030?dále? Dr. Paskert (EEA): Energetika stojí na prahu změny, která vyžaduje zcela odlišná řešení a prostředky. Tato změna není odůvodněna v energetických sítích samotných, ale přichází ze strany obnovitelných zdrojů. 18
Proměna energetické sítě Současnost Budoucnost Centrální výroba Přenosová síť Distribuční síť VN Distribuční síť NN Hnací člen Životní prostředí Prostředek Smart Grids=chytré sítě Domácnosti Automatizace/Komunikace v síti PV Smart Home E-Auto Storage Smart Grid představuje výběr vhodných technologií na zvládnutí veškerých problémů a výzev, na které v rámci distribuce elektrické energie v budoucnosti narazíme! Mikro- CHP
Dosažené zatížení (MW) Zatížení soustavy měsíční maxima DS E.ON (MW) 2 500 2 400 2 300 2 200 2008 2009 2010 2011 Pro hodnocení trendů byly křivky na následujícím snímku nahrazeny polynomickou regresí. 2 100 2 000 2012 průměr 1 900 1 800 1 700 1 600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kalendářní měsíc 20
Zatížení soustavy polynomická regrese 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 Polyg. (2008) Polyg. (2009) Polyg. (2010) Polyg. (2011) Polyg. (2012) V dosaženém zatížení soustavy není patrný pokles, ale ani nárůst. 1600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21
Distribuce dnes Stávající síť se bez značných investic nedokáže vyrovnat s novým fenoménem, problém pro 20/20/20, vzniká opatření Smárt Grid Výroba se nepřizpůsobuje spotřebě, ale spotřeba se přizpůsobuje výrobě. 22
Distribuce zítra EU vyhlašuje klimatický a energetický balíček 20/20/20 Pro distribuci to znamená: -snižování ztrát při přenosu- Amorfní transformátory.. -nové technologie Státní podpora: (odhad min 350 miliard CZK) -Zelená úsporám -Panel 2013+ -Operační program podnikání a inovace -? Zodpovědnost za opatření na straně spotřebitele? V případě nenaplnění kvóty 20% do 2017 za splnění odpovídá distributor. 23
Distribuční business zítra Zjednodušeně Cena distrubuce = Investiční + provozní náklady distribuované kwh Distribuované množství klesá Investiční a provozní náklady stagnují Cena distribuce stoupá Reakce zákazníka: Úspory, efektivita, výroba pro vlastní spotřebu Distribuované množství klesá 24
Dopad OZE na provoz distribučních sítí Ing. David Mezera, Ph.D. Ing. Martin Kašpírek, Ph.D. david.mezera@eon.cz martin.kaspirek@eon.cz E.ON Česká republika, s.r.o.