Elektrizační soustava ČR Miloslava Tesařová Západočeská univerzita v Plzni Katedra elektroenergetiky a ekologie
Funkce ES - Zajistit zásobování spotřebitelů elektrickou energií v požadovaném čase, množství a místě při dodržení požadované spolehlivosti, kvality, hospodárnosti a ekologických ohledů na straně výroby, rozvodu i spotřeby 2
Zjednodušené schéma ES vn/400 V 3
Elektrizační soustava 4
Zjednodušené schéma ES VÝROBA Dispečinky pro řízení ES PŘENOS AKUMULACE DISTRIBUCE SPOTŘEBA Elektrická síť část ES, el. stanice a vedení o stejné úrovni napětí - sítě jsou propojeny transformátory 5
Řízení elektrizační soustavy Hierarchická struktura dispečerského řízení ČEPS Ústřední energetický dispečink Výroba Přenosová soustava 400, 220 kv Podnikové dispečinky ČEZ PRE EON Distribuční soustava 110 kv Rajónní dispečinky KVa Plz Kla 22 kv a nn 6
Řízení elektrizační soustavy Příprava provozu Operativnířízení Technicko- ekonomické hodnocení a statistika Tendence: integrace - centralizace - požadavek na snižování provozních nákladů, zejména na náklady na lidské zdroje - nárůst objemu informací, - vyšší podíl počítačů na zpracování informací, IT 7
Elektrárenská soustava Výroba - velké (systémové) elektrárny - přenosová síť 400 kv a 220 kv ~ 80% - drobné elektrárny distribuční síť 110 kv, vn, nn ~ 10% - závodní elektrárny 110 kv, vn ~ 10% 8
Údaje o ES ČR 9
Údaje o ES ČR 10
Údaje o ES ČR Tuzemská spotřeba bruto 70 200 GWh netto 58 700 GWh z toho 30 % v průmyslu a 20 % v domácnostech 11
Přenosová soustava 12
Přenosová soustava Přenosová soustava tvoří tzv. regulační oblast ( Control area ), tj. je schopna regulovat vyráběný výkon tak, aby udržovala výkonovou rovnováhu na svém území v reálném čase (včetně plánovaných výměn elektřiny) a regulovala frekvenci v propojené soustavě. Přenosová soustava - sítě o napětí 400 kv a 220 kv Úkoly PS regulace frekvence (disbalancečinných výkonů změna frekvence) - stabilita přenosu i při mimořádných stavech - spolehlivost přenosu Provozovatel PS - společnost ČEPS, a.s. (www.ceps.cz). ČEPS, a.s. - dispečersky řídí provoz zařízení přenosové soustavy a systémových zdrojů na územíčeské republiky a zajišťuje bezpečný a spolehlivý přenos elektřiny pro uživatele přenosové soustavy v ČR i v rámci Evropského trhu s elektřinou. 13
Distribuční soustava 14
Distribuční soustava V ČR je téměř 300 držitelů licence na distribuci elektřiny, ale pouze 3 distributoři mají největší význam: ČEZ Distribuce, a.s., E.ON Distribuce, a.s., PRE distribuce, a.s. Ostatní distributoři mají pouze lokální charakter (např. velké průmyslové podniky). Distribuční soustava - sítě o napětí 110 kv, 35 kv, 22 kv, nn - výjimečně v městech např. 10 kv (Plzeň Bory) Úkol DS dodávka elektřiny v požadované kvalitě - nepřetržitost dodávek - kvalita napětí velikost (odchylky napětí) - stálost napětí - symetrie napětí - nedeformovaná křivka 15
Údaje o ES ČR Rozvinutá délka vedení 400 kv 3 510 km 220 kv 1 910 km 110 kv 14 000 km vn 76 500 km nn 148 100 km 16
Údaje o ES ČR 17
Údaje o ES ČR Počet transformátorů: 400/110 kv 46 220/110 kv 21 110 kv/vn 630 vn/nn 67 620 18
Významná data v historii ES ČR 1919 - přijat zákon o všeobecné elektrizaci. Při vzniku republiky mělo přístup k elektřině 34 % obyvatel (na Slovensku pouze 2 %), ale pouze 11 % měst a obcí. 1920 - výnosem ministra veřejných prací zavedena třífázová soustava 50 Hz a napětí pro místní sítě 3 x 380/220 V, napětí primárních distribučních sítí 22 kv a 110 kv 1926 - dostavěna první velká elektrárna včeských zemích - Ervěnice (70 MW) 1936 - postavena první velká elektrárna na Vltavě Vrané konec 30. let elektrifikováno 70% obcí a přístup k elektřině mělo 90% obyvatel 1945 - první mezinárodní propojení s polskou elektrárnou ve Walbrzychu 1948 - první přečerpávací elektrárna ve Štěchovicích 1955 - elektrifikováno celé územíčeských zemí 19
Významná data v historii ES ČR 1949 1953 - radiální přenosové soustavy české a moravskoslezské se spojily na napěťové hladině 110 kv rozvoj přenosové soustavy 1950-1960 díky modernizaci se navýšil výkon elektráren 2-3x, avšak spotřeba rostla více než výroba regulované vypínání elektřiny pro domácnosti, vznik státního energetického dispečinku (1958), výstavba vedení 400 kv (1959) 1960 1970 - uveden do provozu první elektrárenský blok o výkonu 110 MW Tisová (1960) a o výkonu 20 0MW v Ledvicích (1967) 1970 1980 počátkem 70. let ukončena výstavba sítě 220 kv dnes plní funkci převážně záložních a doplňkových přenosových tras, začala výstavba Jaderné elektrárny Dukovany (1978) 1980 1990 prakticky dokončena výstavba přenosové sítě 400 kv, uveden do provozu do současnosti největší elektrárenský uhelný blok o výkonu 500 MW v Mělníce (1981), uveden do provozu první blok Jaderné elektrárny Dukovany (1985), zahájena stavba Jaderné elektrárny Temelín (1987) 20
Významná data v historii ES ČR 1990-2000 založena propojená soustav CENTREL (1992), zahájila provoz přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně, největší současná vodní elektrárna včr s výkonem 650 MW (1996) 1997 -česká přenosová soustava byla trvale připojena k západoevropské soustavě UCTE, česká energetika jako první odvětví vstoupila plně do Evropy 1998 - dokončen rozsáhlý odsiřovací program českých elektráren, české elektrárny jsou z hlediska ekologie rovnocenné západoevropským 2000 a dále - zahájení zkušebního provozu prvního a druhého bloku Jaderné elektrárny Temelín (2002, 2003), distribuce rozdělena do ČEZ, E.ON a PRE (2003), boom výstavby fotovoltaických elektráren (2010) 25.11.- 16.12. 2011 kritická situace, místo obvyklých 1000 MW se přes ČR valí 3500 MW (výroba z větrných elektráren na severu Německa) hrozící blakcout 21
Vliv změn v okolních soustavách na ES ČR Přebytek výkonu 1000 MW 1500 MW 4000 MW 2000 MW 8500 MW Nedostatek výkonu 22
Blackout totální chaos? Blackout ihned výpadek komunikačních sítí, osvětlení, čerpacích stanic, dodávek vody, dopravy, průmyslu - po 6 h rádiové spojení mezi úřady, baterie, akumulátory, záchranné složky, policie - do 24 h kanalizace, odvoz odpadu, doprava, záložní agregáty - po 24 h vojenské radiové spojení, vojenská vozidla Nedodávka delší než 24 h sociální nepokoje Nedodávka delší než 5 dnů dezintegrace společnosti 23
Propojené elektrizační soustavy Přenosová soustava ČR pracuje v režimu synchronního propojení s ostatními státy kontinentální Evropy v soustavě ETSO-E (European Transmission System Operators) 42 provozovatelů PS z 34 států 1958 MIR 1992 CENTREL (ČR, SR, Polsko, Maďarsko) - cílem bylo připravit synchronní připojení jejich soustav k soustavám západoevropským 1995 zahájen pokusný paralelní provoz s UCPTE (Union for the Coordination of Production and Transmission of Electricity) 1997 - česká přenosová soustava byla trvale připojena UCPTE 1999 řádný člen UCPTE a od roku 2001 UCTE (Union for the Coordination of Transmissionof Electricity) 2008 ETSO-E, která nahradila UCTE 24
Propojené elektrizační soustavy 25
Propojené elektrizační soustavy 26
Propojené elektrizační soustavy 27
Akumulace elektrické energie Přehled nejužívanějších způsobů akumulace elektrické energie Supravodivý indukční akumulátor Elektro - chemické akumulátory Olovněné akumulátory Setrvačníkové akumulátory Tlakovzdušné akumulační elektrárny Přečerp. vodní elektrárny Doba akumulace ohraničeně neomezeně neomezeně ohraničeně ohraničeně neomezeně Doba přepnutí [s] 0,02 0,02 0,02 0,1 10 120 Objemová kapacita [J/m 3 ] 10 6 10 7 10 6 10 6 10 6 10 3 Účinnost [%] 90 95 70 80 60 80 70 85 70 65 75 Reálná kapacita [MWh] do 4000 20 50 20 50 10 50 200 1000 200 3000 28
Akumulace elektrické energie Přečerpávací vodní elektrárny (PVE) 29
Akumulace elektrické energie Tlakovzdušné akumulační elektrárny 30
Akumulace elektrické energie Setrvačníkové akumulátory Setrvačníkový akumulátor s rotorem z uhlíkového kompozitu zavěšeného v magnetických ložiskách, otáčejícím se rychlostí 100 000 otáček za minutu. 31
Akumulace elektrické energie Supravodivé indukční akumulátory SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage Kapacita do 1 MJ Malý supravodivý akumulátor UPS. 32
Akumulace elektrické energie Superkondenzátory 33
Děkuji za pozornost, doplnění prezentovaných informací a vaše dotazy. Miloslava Tesařová Západočeská univerzita v Plzni Katedra elektroenergetiky a ekologie