mr.sc. Marina avlovi, dipl.ing.el.HEP-Operator distribucijskog sustava d.o.o. Sektor za tehnike posloveIzazovi u distribucijskoj mrei koje donosi distribuirana proizvodnja i odziv mree na ove izazove

*

Distribucijska mrea temeljna naelaDistribucijsku mreu napaja prijenosna mrea koja je pouzdan i stabilan izvor energije distribucijskoj mrei Distribucijska mrea je radijalna, s jednosmjernim tokom energije: od prijenosne mree prema krajnjim korisnicima, kupcima elektrine energije, tj. od nadreene (pojne) TS do kraja radijalnog kraka mree Nema automatske regulacije napona u distribucijskoj mrei - najnia razina automatske regulacije napona je na energetskim transformatorima prijenos/distribucija, tj. 110/X kVSustav daljinskog upravljanja ogranien je na vie naponske razine ( TS 110/X, veina TS 35(30)/10(20) kV, te samo nekolicina TS 10(20)/0,4 kV su u SDV-u)Razvoj, izgradnja i odravanje distribucijske mree temelji se na procjeni promjene optereenja kroz stopu porasta konzuma (potronje)Dnevni dijagram optereenja je poznat (to je dnevni dijagram potronje), te, osim na razini uobiajenih tjednih i sezonskih razlika, nema promjena niti iznenaenja. ak niti pojava novih kupaca ne utie znaajno na karakter dnevnog dijagrama optereenja.

*

Distribucijska mrea temeljna naelaStrujno naponske okolnosti u mrei su jednostavne i predvidive: najoptereenija dionica je ona najblia pojnoj TS, a ekstremne naponske okolnosti (najnii napon) su na kraju voda Mjerene vrijednosti (U, I) na poetku voda, uz poznatu konfiguraciju voda i konzuma mjerodavne su za procjenu strujno naponskih okolnosti du itavog voda Svaka promjena optereenja vidljiva je na poetku voda u pojnoj TS. Uoljivost promjene proporcionalna je njenom udjelu u mjerenoj veliini, tj. njenoj relativnoj vanosti za konkretni vod Provoenjem periodikih prorauna i analize mree, te povremenih kontrolnih mjerenja napona na kraju voda mogue je precizno predvidjeti raspon moguih strujno naponskih okolnosti na svakom vodu i staloeno voditi mreu, ne oekujui iznenaenja u normalnom pogonu Pojava novih kupaca naelno se uklapa u planiranu stopu rasta konzuma, te je u najveem broju sluajeva mrea spremna za prikljuenje novih kupaca

*

Distribucijska mrea temeljna naelaTemeljna naela:nisu se mijenjala od poetka elektrifikacije (preko 100 godina)pokazala su svoju nepogreivost u pouzdanom radu distribucijske mreepouzdana osnova za kompetentnu analizu, razvoj i pogon distribucijske mree

*

Distribucijska mrea temeljna naela danas?Sva temeljna naela za distribucijsku mreu na kojima je itavo stoljee poivala stabilnost distribucijske mreeVIE NE VRIJEDE a dosadanja iskustva o radu distribucijske mreeVIE NISU PRIMJENJIVAzbog pojave elektrana - distribuiranih izvora (DI) u distribucijskoj mrei

*

Distribucijska mrea danas temeljna naela?Pojavom DI mijenja se temeljna koncepcija distribucijske mree:

Prijenosna mrea nije jedini izvor na distribucijskoj mreiPrijenosna mrea vie nije garant stabilnosti okolnosti u distribucijskoj mreiDistribucijska mrea vie nije radijalnaNain razmiljanja o distribucijskoj mrei kao pasivnoj vezi sigurne i stabilne prijenosne mree s krajnjim korisnicima (kupcima elektrine energije) vie nije primjerenIzvori u dubini distribucijske mree pretvaraju krajnje, do tada energetski podreene dionice izvoda u dominantne pojne pravce.

*

Distribucijska mrea danas temeljna naela?Pojavom DI mijenja se temeljna koncepcija distribucijske mree: Distribucijska mrea postaje najdinaminiji dio elektroenergetskog sustava, mijenjajui svoj status (od tereta do izvora na nadreenoj mrei) i vie puta tijekom istog dana.

Utjecaj lokalnog distribuiranog izvora moe, ali i ne mora, dosei toku koja je daljinski voena - mogue je da utjecaj izvora u dubini distribucijske mree, ma koliko znaajan (ili koban) bio za bliske korisnike mree, uope ne bude detektiran od strane nadreenog upravljakog mjesta.

*

Razlike izmeu prijenosne i distribucijske mreeDnevni dijagram optereenja EES RH Dnevni dijagram optereenja karakteristinog distribucijskog ruralnog voda

*

Razlike izmeu prijenosne i distribucijske mreePrijenosna mrea:

Broj TS: 163 x 157 =Udio TS u SDV-u: 100%(136 kom) / 50 =Ukupna duljina vodova: 7 513km x 18 =Broj prikljuenih kupaca: < 100 x23737=Broj prikljuenih elektrana: < 50 x 30 =Distribucijska mrea:

Broj TS: 25 531Udio vorova u SDV-u: 2 %(>500kom)Ukupna duljina vodova: 135 783,7kmBroj prikljuenih kupaca: 2 373 711Broj prikljuenih elektrana: > 1 500

*

Trenutna situacija u distribucijskoj mrei u RHdo 2009. godine (prije razvoja projekata zbog poticanja OIE) - broj elektrana prikljuenih na distribucijsku mreu u RH zanemariv (jednoznamenkast)danas - preko 1500 prikljuenih elektranapromjene su dramatino brze sve se zbilo unutar posljednjih 6 godina

*

Utjecaj DI: Distribucijska mrea gubi distribucijsku funkcijuDistribucijska mrea postaje prijenosna mrea, jer prenosi energiju od izvora do druge - prijenosne mree (u distribucijskoj mrei se ta energija ne troi)Distribucijaka mrea postaje izvor jer napaja proizvedenom energijom prijenosnu mreuKada proizvodnja nadraste okolnu potronju mijenja se smjer energije u tom dijelu distribucijske mree

*

Utjecaj DI: Novi izazovi u planiranju razvoja mreepotronja zimipotronja ljetia) Bioplin 0,25 p.u.b) Bioplin 0,5 p.u.c) Bioplin 1 p.u.c) 1 p.u.b) 0,5 p.u.a) 0,25 p.u. Optereenje (p.u)Optereenje (p.u)a) DI doprinosi smanjenju vrnog optereenja, ali optereenje tijekom dana varira u jednako irokom opseguPrimjer utjecaja DI s konstantnim dnevnim dijagramom proizvodnje ovisno o njegovom relativnom znaajuc) tok snage je suprotan (uzlazan) vod se ponaa kao izvor i predaje energiju u pojnu TS tijekom itavog danab) tok snage u vodu mijenja smjer dvaput dnevno

*

Utjecaj DI: Novi izazovi u planiranju razvoja mreeLjetno optereenje ruralnog voda sa sunanom elektranom:- optereenje voda u znatno irem rasponu nego bez SELjetno optereenje ruralnog voda sa dvije elektrane: SE i bioplinskom elektranom doprinosi smanjenju vrnog optereenja (ali raspon?), ali uz promjenu smjera 2x dnevno Ljetni konzum vodaSEbioplinIako je stopa porasta potronje poznata (predvidiva), postaje nepredvidivo:Stopa porasta optereenja (ne samo potronje!)Omjer izmeu lokalne proizvodnje i potronje je promjenjiv i nepredvidiv (trenutni, dnevni, sezonski)Smjer energije (promjene smjera i vie puta tijekom dana)- SE ne doprinosi smanjenju vrnog optereenja (i ako predaje snagu jednaku vrnoj potronji)

*

Utjecaj DI: Gubitak vanosti veliina mjerenih na poetku vodaVrijednosti mjerene na poetku voda vie nisu mjerodavni pokazatelj strujno-naponskih okolnosti du voda.Varijacije tokova snaga u radijalnom vodu s elektranom, uz iste vrijednosti mjerenih veliina na poetku voda

Un

U=Un

10

5

5

5

5

10

5

5

:

G

G

10

2,5

2,5

2,5

2,5

10

Un

UUn

30

0

20

10

*

Utjecaj DI: Variranje napona u udaljenim dijelovima mreeKako regulirati napon u pojnoj TS kada su padovi napona u pojedinom izvodu znaajno razliiti (esto i drugaije razliiti tijekom istog dana)? nema suncapoluoblanosunanoVariranje napona du voda kao posljedica promjene relativnog odnosa lokalne proizvodnje i potronje

Un

5

5

G

5

5

5

5

Un

G

5

5

5

20

10

5

5

5

20

15

5

10

10

5

5

10

0

5

15

20

10

Un

Un

Un

UUn

U=Un

:

G

0

Un

*

Utjecaj DI: Variranje napona u udaljenim dijelovima mreeKako regulirati napon u pojnoj TS kada su istodobni naponski profili i padovi napona u razliitim izvodima iz iste pojne toke znaajno razliiti?

A tek kada se njihov relativni odnos tijekom dana/tjedna/sezone/godine mijenja?VE nema vjetraHE - Srednji maseni protok vodeSE - sunano (i podne je)Vodovi razliitog naponskog profila kao posljedica razliitog udjela proizvodnje iz DI prikljueni na zajedniku pojnu TS

Un

5

5

G

5

5

5

5

G

5

5

5

20

10

5

5

5

20

15

5

10

10

5

5

10

0

5

15

20

10

Un

Un

Un

UUn

U=Un

:

G

0

VE

HE

SE

*

Utjecaj DI: Znaajni porast optereenja u do tada neoptereenim dionicama radijalne mreeMinimalno optereen kraj tipinog distribucijskog radijalnog voda, dimenzioniran i koriten za napajanje samo nekolicine malih udaljenih kupaca: odjednom postaje najoptereenija prva dionica uz novu pojnu toku (DI):

5

5

Un

G

5

5

5

20

5

1

1

5

4

20

15

5

10

0

5

15

20

10

Un

Un

UUn

Un

*

Utjecaj DI: Problem znaajnog DI

Problem jake elektrane na slaboj mrei:Utjecaj DI na lokalne naponske okolnosti je dominantanProblem regulacije napona du (a posebice na kraju) voda: lokalna runa regulacija napona u distribucijskim TS je neprimjerena i neiskoristiva zbog promjene relativnog odnosa proizvodnje i potronje u vremenuregulator napona na poetku voda ne moe niti detektirati problem na udaljenim dijelovima/kraju voda

*

Utjecaj DI: Ispad elektraneIspad elektrane uzrokuje:Nagli propad napona u mrei (zbog gubitka pojne toke)Iznenadni gubitak mogunosti naponske regulacije (koju daje elektrana)U najgorem scenariju: kaskadno uruavanje lokalne mree i ireZa distribucijski sustav ispad elektrane ak nije ni n-1 stanje (po vaeim propisima DI je korisnik mree, a ne element sustava) DI je osloboen svake odgovornosti za posljedice u mreiizazvane njegovim ispadom

dugorono neodriva situacija!

*

Problemi u distribucijskoj mrei stvoreni integracijom DIIzazovi koje DI stavljaju pred mreu mijenjaju iz temelja osnovnu koncepciju distribucijske mree.

Ovi izazovi uvjetuju korjenite promjene u naelima planiranja, razvoja, voenja i odravanja mree.

Odlukom na koju operator sustava nije mogao utjecati odjednom je obvezan preuzimati energiju od DI (OIE) a pritom nije dobio priliku (niti vrijeme niti sredstva)za prilagodbu koncepcije svoje mree novonastaloj situaciji i temeljnoj promjeni svoje djelatnosti.

*

injenice1. Sadanje stanje uvjetovano propisima (tokasto prilagoavanje distribucijske mree svakom pojedinom DI, gdje god se on pojavio) NIJE OPTIMALNO:niti za DI (veliki trokovi prikljuenja, dugotrajan postupak realizacije prikljuenja), niti za HEP-ODS (sloena mrea vei trokovi voenja pogona i odravanja, mrea ostaje uglavnom neiskoritena)niti za postojee kupce - korisnike mree (vei trokovi odravanja vea mrearina)

2. HEP-ODS ini unutar vaeih propisa sve to je u njegovoj moi da omogui prikljuenje to veeg broja DI, te da istodobno ouva integritet mree i steena prava postojeih korisnika mree.

*

Integracija DI u mreu mogui ishodi za mreuTemeljna ideja distribuirane proizvodnje je raspriti proizvodnju u manje izvore i tako proizvodnju pribliiti potronjiZa optimalnu integraciju DI bi trebao:Biti usklaen s lokalnom potronjomPrilagoditi se mogunostima mree i uvjetima u njoj

Postoje samo dvije opcije:Jednostavno i jeftino rjeenje: Proizvodnja ne smije prerasti lokalnu potronju ni mogunosti postojee mree (optimalna integracija)Sloeno i skupo rijeenje: Ako proizvodnja preraste lokalnu potronju (neoptimalna integracija) distribucijska mrea treba postii sloenost opreme, uvjeta pristupu mrei i pogonskih uvjeta barem kao u prijenosnoj mrei

*

Integracija DI u mreu mogui ishodi za korisnika mreeVaei propisi za obje opcije imaju isti pristup uvjetima prikljuenja: korisnik mree (investitor elektrane) plaa 100% stvarnih trokova prikljuenja (prikljuka i nunih zahvata u mrei):

Optimalna integracija: (ako proizvodnja nije prerasla lokalnu potronju) korisnik plaa relativno niske trokove, a prikljuenje je jednostavno i brzo

Neoptimalna integracija: (ako je proizvodnja prerasla lokalnu potronju) korisnik plaa visoke trokove, a prikljuenje je sloeno i dugotrajno opseg sloenosti moe utjecati na trokove prikljuenja poveavi ih i do 50 PUTA!

*

Odziv HEP-ODS-a na izazove koje donose DI distribucijskoj mreiKoncepcijske promjene koje je HEP-ODS uveo zbog DI:1. Promjena u nainu odluivanja o mogunosti prikljuenja (ubrzanje postupka):Uvoenje kriterija 3%: doputeni kumulativni utjecaj svih elektrana u NN izvodu - porast napona u 3%UnPojednostavljenje uvjeta prikljuenja:Prikljuenje energetske cjelineNovo tehnoloko rjeenje stvaranja uvjeta u mrei nunih za prikljuenje:Automatska regulacija napona na transformaciji u distribucijskoj mrei

*1. Kriterij 3%Stvarno optereenje NN izvoda: nepredvidiv trenutni faktor istodobnosti pojedinih kupaca, nepredvidiv trenutni faktor istodobnosti optereenja pojedinih faza NN izvoda, nepredvidiva trenutna nesimetrija optereenja (trenutni relativni omjer optereenja pojedinih faza) neponovljiv stvarni trenutni faktor istodobnosti (prosjek nije mjerodavan, kao ni provedena mjerenja)jedini izvjestan podatak je istodobnost proizvodnje iz SE (faktor istodobnosti je 1).

Zakljuak: nije mjerodavna analiza mree temeljem podataka o optereenju NN izvoda

Jedina pouzdana analiza NN izvoda je proraun pri 0 kW tereta

*

Ako razmatrana elektrana ne zadovoljava kriterij:

u 3%Un doputeni kumulativni utjecaj svih elektrana u NN izvodu

ne moe se prikljuiti na razmatrani NN izvod po razmatranom tehnikom rjeenju

1. Kriterij 3%

*2. Prikljuenje energetske cjelineUvodi se zbog optimizacije uvjeta prikljuenja (skrauju se trokovi i rokovi prikljuenja):istodobno prikljuenje grupe elektrana zajednikim prikljukomizgradnja optimalnog prikljuka za energetsku cjelinu nakon izgradnje zajednikog prikljuka energetske cjeline mogue je pojedinano prikljuenje svake od elektrana iz energetske cjeline, uvaavajui razliitu dinamiku realizacije svake od elektrana

Preduvjeti (da bi se vie elektrana u smislu prikljuenja razmatralo kao energetska cjelina):lokacija na kojoj je planirana izgradnja elektrana mora prostornim planom biti predviena za tu namjenu,elektrane moraju biti meusobno u neposrednoj blizini,mora biti od strane investitora, ugovorno, odreen organizator zone ,izgradnja prikljuka mora biti planirana na nain da je ostvarena mogunost prikljuenja svih razmatranih elektrana ve u fazi prikljuenja prve elektrane.

*3. Automatska regulacija naponaUvodi se zbog optimiranja stvaranja uvjeta u mrei nunih za prikljuenje elektrane:Postojei transformatori SN/SN zamjenjuju se novima s automatskom regulacijomDjelotvoran mehanizam kojim se odgaaju drugi sloeniji zahvati stvaranja uvjeta u mrei (npr. prelazak s 10 kV na 20 kV)Preduvjet: svi izvodi s reguliranih sabirnica imaju podjednak naponski profil vodaUvjet: zamjenjuju se uvijek svi transformatori SN/SN u jednoj TS (paralelni rad)Sloenost uvjeta regulacije proporcionalna je utjecaju DI u trafopodruju

*

Prije zakljukaDI stvaraju probleme u distribucijskoj mreiProblemi postoje i njihov znaaj rastes ekspanzijom integracije DI

Sveobuhvatno multidisciplinarno rjeenje je raspoloivo i dostino: Svaki odgovoran subjekt u svakom stupnju integracije elektrana u mreutreba dati svoj doprinos i preuzeti svoj dio odgovornosti u reguliranju utjecaja integracije DIu cilju ouvanja integriteta distribucijske mreeALIza sada sva je odgovornost nametnuta HEP-ODS-u

*

Operator distribucijskog sustava ima potrebno znanje i sposobnost i spreman je odgovoriti postavljenim izazovima, ali mu donositelji energetske politike i energetski regulator trebaju osigurati vrijeme i sredstvaza razvoj i provedbu nunih temeljnih promjena u distribucijskoj mrei uvjetovanih integracijom DI Odziv HEP-ODS-a na izazove koje donose DI distribucijskoj mrei

*

ZakljuakHEP-ODS e i u ovim iznimno sloenim okolnostima,kao i uvijek do sada,uspjeno ispunjavati svoju zadau: prikljuivati nove korisnike mree i pri tom ouvati integritet distribucijske mreena dobrobit vie od 2.300.000 kupaca i preko 1500 elektrana korisnika distribucijske mree

*

mr.sc. Marina avlovi, dipl.ing.el.

marina.cavlovic@hep.hr

Izazovi optimiranja utjecaja obnovljivih izvora na distribucijsku mreu

HVALA NA POZORNOSTI

HVALA NA POZORNOSTI

HVALA NA POZORNOSTI