Ostrovní provozy ednášející: Vlastimil Novotný EZ Distribuce, a.s., www.cezdistribuce.cz Ing. František Žák, Ph.D EGE, spol. s r.o. www.ege.cz Kontakt: tel. +420 724 960 747 e-mail: vlastimil.novotny@cezdistribuce.cz tel. +420 602 739 195 e-mail: zak@ege.cz 1
Vývoj pilotního projektu Smart Region Vrchlabí V. Novotný, EZ Distribuce, a.s.,
Sou asný stav
Cíle projektu Automatizované ešení poruch na úrovni nn Automatizované ešení poruch na úrovni vn Automatizovaný ostrovní provoz
Ostrovní provoz dálkov ovládaná DTS Rozpadová DTS Oblast ostrovního provozu Po et DTS: 7 Délka NN kabel : 26 km Délka VN kabel : 3,9 km Po et zákazník :1879 www.grid4eu.eu General Assembly, Madrid, Nov. 5 28th 2012
Velké výpadky ezen 1999: Kolaps zasáhl energetickou sí v jižní Brazílii, bez proudu se na t hodin ocitlo podle odhad 75 až 97 milion lidí. V té dob se jednalo o nejv tší dosud zaznamenaný výpadek elekt iny. Srpen 2003: Na severovýchodním pob eží USA a Kanady bylo 55 milion lidí bez proudu dva dny. V menším rozsahu se pak výpadky n kolikrát opakovaly. Od té doby Spojené státy do své p enosové sít zna investovaly. Zá í 2003: Blackout zasáhl Itálii a na osmnáct hodin odst ihl od elekt iny celkem 56 milion lidí. Výpadek proudu pocítila na n kolik hodin i ást Švýcarska. ervenec 2004: síc p ed zahájením letní olympiády v Aténách postihl blackout 7 milion lidí v ecku. Jako d vod se mimo jiné uvádí p etížení sít v d sledku užívání klimatizace. Srpen 2005: Zhruba 100 milion lidí pocítilo masivní výpadek elekt iny na indonéských ostrovech Jáva a Bali. Trval n kolik hodin. Zá í 2011: Rozsáhlý výpadek proudu postihl Kalifornii. Skoro 7 milion lidí se muselo obejít bez elekt iny po dobu dvanácti hodin. Spekulace o tom, že energetický kolaps souvisel s desetiletým výro ím teroristických útok z 11. zá í 2001, se nepotvrdily ervenec 2012: V Indii zasáhl kolaps rozvodných sítí 670 milion lidí. To je 9 procent všech obyvatel planety víc, než kolik má celá Evropská unie. Tento blackout bývá považován za v bec nejv tší hromadný výpadek proudu v historii. A pro druhou nejlidnat jší zemi sv ta pravd podobn nebyl posledním, tamní zastaralá infrastruktura totiž nezvládá pokrývat pot eby rychle rostoucí indické ekonomiky Únor 2014: Nezvykle mrazivé po así s p ívaly sn hu poni ilo na tisíc kilometr elektrických sítí ve Slovinsku. Zp sobilo rozsáhlý kolikadenní výpadek proudu, který zasáhl více než 50 000 domácností. 6 http://www.ceskatelevize.cz/ct24/ekonomika/264504-blackout-v-cesku-stoprocentne-nebudeme-pripraveni-nikdy/
Krátkodobý ostrovní provoz Ostrovní Synchronní provoz propojení lokální sí Elektriza ní soustava ES G Frekvence f vliv aktuální dodávky P a její spot eby Nap tí U ovlivn no jalovým výkonem Q ( U,f SN EN 50160 )
rok VO [GWh] MO Podnikatelé [GWh] Dom. [GWh] HDP [mld K ] Produkce [K /kwh] Produkce ep. na ceny 2013 [K /kwh] 2006 34594,0 8062,3 15197,8 3352,6 78,60 94,55 2008 35768,1 8470,2 14702,9 3848,4 86,99 95,57 2010 34162.1 8478,4 15.027,5 3790,8 88,90 94,52 2012 34613,8 8100,6 14580,7 3845,9 90,04 91,30 2013 34146,2 8172,0 14715,5 3883,7 91,8 91,77 Zdroj: ERÚ - spot eba Zdroj: SÚ - HDP
Míra inflace v R 7 6 5 Míra inflace v R (%) 6,3 (zdroj SÚ) 4 3 1,9 2 1 2,5 2,8 1 1,5 1,9 3,3 1,4 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 6 5,7 Míra inflace v R (%) 5 4 3,6 (zdroj: www.kurzy.cz) 3 21,7 1 1 2,3 2,4 2,4 1,4 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Ostrovní provoz Náhodný ízený
ÍZENÉ OSTROVNÍ PROVOZY
OSTROVNÍ PROVOZ Vyšší spolehlivost dodávky elektrické energie - Snížení následných ztrát v d sledku výpadku napájení - Snížení po tu výpadk místních zdroj - Zajišt ní provozu infrastruktury - Zajišt ní tržeb za elektrickou energii
Podíl EGE na realizaci ostrovního provozu (OP) v oblasti Smart region Vrchlabí Studie Návrh ešení OP Stanovení podmínek pro úsp šné zvládnutí projektu Konzultace se subdodavateli ešení problém b hem realizace Realizace ízení OP Dodávka ídí automatiky ostrovního provozu AOP Propojení díl ích systém ízení zkoušek OP 13
Studie OP Analýza sít Posouzení vhodnosti sít Doporu ení pro vybavení a ízení d ležitých bod v sítí Analýza p ipojených odb ratel Analýza charakteru zatížení Návrh možnosti eliminace prom nlivého zatížení v síti Stanovení zp sobu ízení napájených odb Návrh ešení OP Návrh za len ní díl ích systém do OP 14
ení v síti OP Oblast maloodb ru byty a RD Letní m ení: od 3.8.2010 v 10:21 a do 9.9.18.10 Zimní m ení: od 21.12.2010 do 14.1.2011 (na DTS 5663) do 3.2.2011 na TS 35kV /10 kv
inný výkon denní diagram zatížení LÉTO
Zimní m ení : 1. ást váno ní svátky, zimní prázdniny 21.12. 2010 až 1.1.2011
inný výkon - diagram zatížení
inný výkon - diagram zatížení
Zimní m ení: ást 2. 1.1. 2011 až 22.1.2011
inný výkon - diagram zatížení
Doba trvání zm ny zatížení dp/dt [kw/s] dne 20.1.2011 Nutná p ídavná opat ení V možnostech zdroje - Vhodná p ídavná opat ení V možnostech zdroje 99.997%
Odb ratelé v nn síti podle velikosti jisti e 125 100 80 75 63 60 50 46 43 42 40 33 32 25 24 21 20 18 16 15 14 10 6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 7
PROJEKT: OSTROVNÍ PROVOZ Propojení systém AOP ízení OP Chrán ní komunikace ení a zpracování dat Monitoring ízení sítí komunikace Monitoring Dálkové ovládání ení a zpracování dat DTS 10 kv/0,4 kv (35 kv/0,4 kv) Zdroj energie: KGJ (1,6 MW) Záložní zdroje energie komunikace Chrán ní Dálkové ovládání ení a zpracování dat Záložní zdroje energie Chrán ní Tepelná a vodní hospodá ství komunikace ízení zdroje Plynové hospodá ství 24
OSTROVNÍ PROVOZ v ásti m stské sít Smart region Vrchlabí 25
Pro v m stské ásti? Zajišt ní infrastruktury Vyšší spolehlivost zajišt ní napájení i v mimo ádných stavech (Kalamity, Teroristické útoky, ) Pro v malé nevýznamné m stské ásti? Malá oblast vybavená pot ebnou technologií Instalovaný vhodný zdroj elektrické energie ekávaný p ínos: Zajišt ní napájení v dob poruchy v ES i na napájecích linkách Odzkoušení nových technologií Analýzou ešení problém p i výstavb, výsledk zkoušek a zkušeností z provozu lze odvodit nutné p edpoklady pro realizování velkých OP v stských aglomeracích. 26
Ostrovní provoz v síti 10 kv 27
lící místo I. G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 DTS 1030 DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu lící místo II.
29
30
Informa ní display Dálkov ovládané jisti e až 12 vývod nn v DTS Ovládání: - Dispe ink - AOP 31
Automatika OP AOP BA G Za ízení pro eliminaci prudkých zm n zatížení a stabilizaci chodu zdroje
Zdroj: kogenera ní jednota 1600 kw 33
ídící sk ín KGJ ízení OP - AOP 34
Možnost nouzového ovládání zabezpe eno klí em 35
Automatika AOP SW ení Komunikace IEC 61850 pro oblast OP IEC 60870-5-104 dispe ink (IEC 60870-5-104 nn slabé vazby) MODBUS zdroj KGJ ímé ovládání KGJ ímé ovládání eliminace zm n zatížení 36
Nouzový zdroj energie pro start ze tmy 37
stská rozvodna 10 kv Sada základní OP AOP G V dob OP - Zm na nastavení ochran Ochrany
1. Etapa zkoušek Bez ovlivn ní odb ratel Testy AOP, simulace provozních stav Testy zdroje 39
ROZPOJENO AOP BA ÍZENÍ ZDROJE G Sí 10 kv Kotelna
Odpojení od sít Povel na zapnutí ídavné zát že Maximální úrove frekvence 1000 kw Zapnutí p ídavné zát že 216 kw+45 kw 41
Odpojení od sít Povel na zapnutí ídavné zát že Zapnutí p ídavné zát že 42
Testy reak ních as : as odpojení od sít : 13:49:58,96967 Povel na p ídavnou zát ž: 13:49:59,02323 ipnutí p ídavné zát že: 13:49:59,03394 t 66,5 ms 10,71 ms 77,21 ms Výsledek: reak ní doba AOP cca 55 ms až 85 ms doba spínání p ídavné zát že cca 9 ms až 15 ms doba odpojení p ídavné zát že cca 15 až 25 ms 43
2. Etapa zkoušek Ostré zkoušky reálného ostrovního provozu Start OP p i úplné ztrát napájení 44
lící místo Automatický start OP AOP ízeno AOP G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 DTS 1030 Výchozí 1. Krok stav - Vyd lení Oblast OP oblasti bez napájení OP - Odstavný zdroj DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu lící místo
Automatický start OP ízeno AOP G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 DTS 1030 2. Krok - Odpojení vývod v DTS DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu
G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 DTS 1030 3. Krok - Start zdroje DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu
OSTROVNÍ PROVOZ G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 DTS 1030 Spot eba: 300 kw až 1200 kw 6. 5. 4. Krok - Zapnutí NN VN generátoru vývod sít DTS DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu
ení na zdroji Zapnutí zdroje do sít nn ipnutí p ídavné zát že stabiliza ní ást ipnutí p ídavné zát že tlumící ást 49
ení na zdroji Zapnutí vn sít - proudový ráz ipnutí p ídavné zát že stabiliza ní ást Op tné p ipnutí p ídavné zát že tlumící ást 50
ení v síti vn 10 kv Zvýšení frekvence po proudovém rázu Pokles frekvence vyvolaný proudovým rázem 51
Zapnutí zdroje do sít nn Zapnutí zdroje do sít vn Zapínání vývod z DTS Stabilizace chodu zdroje Stabilizace chodu zdroje 52
Zm ny nap tí a frekvence v vyvolané p ipínání jednotlivých vývod nn 53
asový pr h nap tí, proud a frekvence v síti nn na výstupu ze zdroje 54
asový pr h nap tí a proud v síti nn na výstupu ze zdroje Automatické odpojení zdroje od sít ukon ení OP Snížení zatížení - Vypnutí stabiliza ní zát že Ukon ení OP na tmu 55
2. Etapa zkoušek Ostré zkoušky reálného ostrovního provozu echod ze synchronního p ipojení zdroje do OP 56
OSTROVNÍ PROVOZ AOP G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 P W DTS 1030 Spot eba: 300 kw až 1200 kw DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu
58
t = 84,36 ms 59
60
61
2. Etapa zkoušek Ostré zkoušky reálného ostrovního provozu Automatické p ipojení oblasti OP k síti - bez synchronizace 62
OSTROVNÍ PROVOZ AOP U = 0 G DTS 0643 DTS 0648 DTS 1435 P W Stop DTS 1030 Spot eba: 300 kw až 1200 kw ízení zdroje DTS 1283 DTS 1283 DTS 1283 Oblast ostrovního provozu
Okamžik odpojení zdroje Okamžik obnovení nap tí ze sít 64
Odpojení stabiliza ní zát že Odpojení zdroje od sít Obnovení nap tí v síti po zapnutí lícího místa Proud vlastní spot eby zdroje 65
Po zkouškách Shrnutí poznatk 66
Cíl vytvá ení ostrovního provozu Kotelna el. energie G teplo plyn 1. Zajišt ní napájení el. energií 2. Zajišt ní dodávky tepla 3. Ov ení možnosti budování OP Nevýhoda: závislost na dodávce plynu
Další innost Modernizace m stské rozvodny echod na nap tí sít 35 kv Test funkce synchronizace celé oblasti OP na sí 68
U,f U,f SYN AOP 5201 du; df fázuj IEC 61850 G MODBUS +P ÍMÉ ÍZENÍ du;df ízení zdroje OSTROVNÍ SYNCHRONNÍ PROVOZ PROPOJENÍ
Shrnutí poznatk V praxi byla ov ena možnost vybudovat ostrovní provoz na sou asné technologické základn Ekonomický význam pro výrobní sféru Zajišt ní funkce infrastruktury Velký význam pro domácnosti v p ípadech kalamit a dlouhodobého bezproudí 70
kuji za pozornost Prosím Vaše dotazy