Energiapiacok. határkeresztező összeköttetések.

Átírás

1 Energiapiacok 2. Energiarendszerek működése, a források és kínálat egyensúlyának biztosítása, együttműködő rendszerek, megfelelősség, ellátásbiztonság. A rendszerek tervezésére, ellátásbiztonság garantálására vonatkozó előírások, tartalékok, operatív rendszerszabályozás. Átviteli hálózatok, határkeresztező összeköttetések.

2 Az UCTE az ellátásbiztonságról Rendszer megfelelőségi előrejelzés: Megbízhatóság (reliability): általános fogalom, amely magába foglalja a rendszer minden felhasználási pontra elfogadható jellemzőkkel és kívánt mennyiségbeli általában számszerű indexekkel megadott szállítási képességének minden jellemzőjét. Leírható: megfelelőséggel és biztonsággal. Megfelelőség (adequacy): a rendszer összesített fogyasztói teljesítmény és energiaigény - terhelhetőségi és feszültséghatárokon belüli, a rendszerelemek tervezett és kényszerkiesését figyelembevevő, - szolgáltatási képességének mértéke. (Minden állandó állapotban, amelyben a rendszer létezhet.) Biztonság (security): a rendszer váratlanul jelentkező zavarok rövidzárlat, előrejelezhetetlen elemveszteség üzemviteli korlátokkal elleni ellenálló képességének mértéke. Biztonság körébe tartozik a rendszer integritása (együttműködés megőrzése, ellenőrzésnélküli szétválás megelőzése) az együttműködő üzem fenntartásának képessége is.

3 UCTE rendszer együttműködés

4 Az UCTE filozófia a kereslet (igény) és kínálat (források) egyensúlyának mindenkori biztosítása, a biztonságos tranzitálás elősegítése, a rendszer rendelkezésre állásának és stabilitásának elősegítése, feszültség stabilizálása, beépített források kihasználásának optimalizálása, kiesések költségkihatásainak minimalizálása, tartalék kapacitások gazdaságilag hatékony közös használata, így az összes tartalékigény csökkentése, kölcsönös segítségnyújtás szükséghelyzetben. Központosított, pluralista, hierarchikus

5 Centralizált, pluralista, hierarchikus Szekunder szabályozás: Centralised: SECONDARY CONTROL for the CONTROL BLOCK is performed centrally by a single controller (only one CONTROL AREA located inside of the CONTROL BLOCK); the operator of the CONTROL BLOCK has the same responsibilities as the operator of a CONTROL AREA. Pluralistic: SECONDARY CONTROL is performed in a decentralised way with more than one CONTROL AREA; a single TSO (the BLOCK CO- ORDINATOR) regulates the whole block towards its neighbouring CONTROL BLOCKS with its own SECONDARY CONTROLLER and regulating capacity, while all the other TSOs of the CONTROL BLOCK regulate their own CONTROL AREAS in a decentralised way on their own. Hierarchical: SECONDARY CONTROL is performed in a decentralised way with more than one CONTROL AREA; a single TSO (the BLOCK CO- ORDINATOR), operates the superposed block controller which directly influences the subordinate SECONDARY CONTROLLERS of all CONTROL AREAS of the CONTROL BLOCK; the BLOCK CO-ORDINATOR may or may not have regulating capacity on its own.

6 UCTE szabályozási szinkroncsoportok, zónák

7 Hálózatok Forrás: Villamosművek Tanszék, Villamos energetika I. rész

8 Regionális hálózat hurkolt hálózat

9 CENTREL ( ?)

10 Átviteli hálózat Ukrajna: ~ 3000 MW Szlovákia: ~ 1200 MW Ausztria: ~ 1000 MW Horváto.: ~ 1000 MW Szerbia: ~ 500 MW Románia: ~ 500 MW!

11 Természetes áramlás Tulajdonos jogai: Rendelkezési jog Birtoklási jog Használat joga Szerződéses út Fizikai út Áramlási mátrix (PTDF)

12 Hévíz-Tumbri vezeték hatása 64/- 12 ~ / /266 50/ / /1440 ~ / / /570 ~ / / /14 1 0/465 83/20 203/266 ~ -480 ~ / /12 163/ november 26. ~10:30-11:00/~11:15 (MW/MW) ~ 134 ~ -480

13 Magasság talajtól (m) Terhelhetőség A talaj, növényzet, tereptárgyak megközelíthetőségétől függ A 1000 A 1200 A 1500 A Vízszinte s táv olság (m) Belógás változása: nyáron 1,4, télen 1,6 m Németh Bálint, Elektrotechnika, 2004/7-8, p

14 Háromfázisú ellátás Frekvenciatartás, feszültségtartás, zavartatás mentesség f, P termelt f, P fogyasztott ~ P termelt <? > P fogyasztott f frekvencia nő, vagy csökken? Beáll! P termelt = P fogyasztott V feszültség

15 Háromfázisú generátorok együttműködése R, S, T fázisok Azonos forgásszög P szinkron aszinkron üzem 50 Hz f

16 Szabályozás alapjai Hálózati frekvencia tényező: (frekvencia karakterisztika, viszonylagos frekvenciatényező, λ h *f 0 / P 0 ), (MW/Hz) * egész Ci h Meghatározás:

17 Arányossági tényezők hatása

18 Üzemi események Üzemi hiba (nem tervezett üzemi esemény Üzemzavar Fogyasztói kikapcsolódás Rövid idejű hálózati zavar Egyéb üzemi hiba Tüzelőanyag készlet csökkenés Tervezett üzemi esemény Tartalékban állás Próbaüzem Tervszerű kikapcsolás Egyedi, különleges, átmeneti állapot beállítása vagy létrejötte Korlátozás Különleges üzemállapot Próba, mérés Zárlatkorlátozás miatti üzemállapot Rendkívüli üzemi esemény Munkabaleset (közzétett, hivatalos minősítés alapján) Tűz Környezetszennyezés Erőszakos cselekmény (közzétett, hivatalos minősítés alapján) Károkozás/rongálás (elismert) Időjárás okozta esemény (közzétett, hivatalos minősítés alapján) Természeti csapás (közzétett, hivatalos minősítés alapján)

19 UCTE szabályozási filozófia primer (gépenkénti) beavatkozás kölcsönös kisegítés az üzemzavar hatásának azonnali megszüntetésére, szekunder (szabályozó körzetenkénti, országonkénti) beavatkozás - a szabályozó körzeten, országon belüli igény-forrás egyensúly gyors helyreállítására, újabban más zónából is! tercier (kereskedelmi jellegű) beavatkozás az optimális üzemállapot beállítására.

20 A szinkronzóna-szabályozás

21 Tartalék típusok Frekvencia megtartó tartalék (FCR) Frekvencia helyreállító tartalék (FRR) Helyettesítő tartalék (RR) Primer szabályozás Szekunder (frekvencia és csereteljesítmény) szabályozás Tercier szabályozás Másodperces tartalék Perces tartalék Perces, órás tartalék FCR: Frequency Containment Reserves FRR: Frequency Restoration Reserves RR: Replacement Reserves DG for Energy (ENER/B2), Study on Synergies between Electricity and Gas Balancing Markets October 2012

22 Üzemzavar hatása, primer szabályozás Dinamikus eltérés Maradó eltérés

23 Különféle üzemzavarok hatása

24 Frekvencia helyreállítása Szekunder szabályozó beállítása Frekvencia-csereteljesítmény szabályozás: ΔG = ΔP i + K i Δf Frekvencia szabályozás: ΔG = λ.δf (ΔP i =0) Csereteljesítmény szabályozás: ΔG = ΔPi (K i =0) ΔP k βi*g i 1 T in, i * G i *dt (Arányos, integráló szabályozó, β=0-50 % között, T= sec között, Értéküket úgy kell megválasztani, hogy a szabályozás 30 mp-en belül elkezdődjön és 15 percen belül befejeződjön.)

25 Tartalék típusok A szabályozás módja Tercier szabályozás Kézi indítással Automatikus indítással Üzemállapot optimalizáció Szekunder szabályozás Primer szabályozás A primer szabályozás még aktív 30 másodperc 15 perc Az üzemzavartól eltelt idő

26 Tartalék fogalmak (1) Előre jelzési tartalék: A villamosenergia-igény előre jelzésének pontatlansága miatt többlet tartalék teljesítmény igény, amely az időjárás, a gazdasági környezetváltozás, tervezettől eltérő alakulásának, eseményeknek a villamosenergia-igényre gyakorolt hatásából adódik.

27 Tartalék fogalmak (2) Primer tartalék: A villamosenergia-rendszer közös frekvenciájának az előírt értéktől történő nagyobb eltéréseit mérséklő kollektív, rendszernagyság arányos gyors és automatikus termelői teljesítmény változtatás forrása. A forgó tartalék primerszabályozást biztosító része, melynek fele 5 másodpercen belül, egésze 30 másodpercen belül igénybe vehető. A villamosenergia-termelés és fogyasztás egyensúlyának a zavar fellépését követő maximum 30 másodpercen belüli helyre állítására automatikusan működésbe lépő, a turbina beállított arányosságának megfelelő fordulatszám szabályozás.

28 Tartalék fogalmak (3) Szekunder tartalék: Összekapcsolt villamosenergia-rendszerben a frekvencia arányos nemzetközi kooperációs szaldó menetrendtartáshoz szükséges, igénybe vehető teljesítmény forrása. A szekunder szabályozást biztosító forgó, vagy gyorsan indítható hideg tartalék, lekapcsolható nagyfogyasztó, más villamosenergia-rendszerből igénybe vehető teljesítmény, amelyekkel a hálózati frekvencia névleges értéke és a csereteljesítmény szaldója 15 percen belül helyre állítható. A villamosenergia-termelés és fogyasztás egyensúlyának a zavar fellépését követő néhány percen belüli - helyre állítására automatikusan működésbe lépő frekvenciaszabályozó berendezés.

29 Tartalék fogalmak (4) Tercier (perces, órás) tartalék: A villamosenergia-rendszerben bekövetkező, a termelés és fogyasztás egyensúlyát megbontó, váratlan termelő berendezés kiesés pótlásához szükséges, legfeljebb 15 perc alatt igénybe vehető teljesítményforrás. A villamosenergia-rendszerben a termelés és fogyasztás egyensúlyát megbontó váratlan termelő berendezés kiesés pótlásához szükséges, legfeljebb 15 perc alatt igénybe vehető teljesítmény. A szekunder szabályozó teljesítmény biztosításában résztvevő gépek munkapontjának automatikus vagy kézi eltolása annak érdekében, hogy a szekunder szabályozó teljesítmény mind mennyiségileg, mind időben garantáltan rendelkezésre álljon, továbbá, hogy a szekunder szabályozó teljesítmény elosztása az egyes gépeke optimálisan történjen.

30 Tartalék fogalmak (5) Kiegyenlítő szabályozás: A villamosenergia-fogyasztás és termelés egyensúlyának biztosítására irányuló műszaki tevékenység. Azok a harmadik fél (rendszerint rendszerirányító) által teljesített szállítások, vagy átvételek, amelyek a szerződéssel megállapodott mennyiségekhez képesti erőművi többletértékesítéseket, vagy fogyasztási hiányokat, illetve a fogyasztási többleteket, vagy erőművi értékesítési elmaradásokat kiegyenlítik.

31 Tartalék fogalmak (hozzáférési idő alapján) Másodperces tartalék, néhány másodpercen belül teljes mértékben, de ugyanakkor csak korlátozott ideig áll rendelkezésre. Perces tartalék, néhány percen belül rendelkezésre áll, de működtetése rendkívül drága, ezért rövid időn belül célszerű kiváltani. Órás tartalék, hidegen álló, de üzemkész berendezések indításával biztosítható és a belépő egység kiválasztása a rendszerszintű optimalizáció figyelembevételével történhet. Napos tartalék, hidegen álló nem üzemkész berendezések indításával biztosítható, a belépő egység kiválasztása a rendszerszintű optimalizáció figyelembevételével történhet. Hetes tartalék, karbantartáson álló nem üzemkész berendezések karbantartásának lerövidítésével, felfüggesztésével import, export szállítások módosításával biztosítható és a belépő forrás kiválasztása a rendszerszintű optimalizáció figyelembevételével történhet).

32 Tartalékok igénybevétele

33 A hálózatszabályozás követelményei P/P N, % Primer szabályozás Szekunder szabályozás Perces tartalék. P G > 2%/min 0 30 s 5 min 15 min idő Forrás: VGB PowerTech, 89. k. 7. sz p. 46.

34 UCTE, Alapértékek (változnak!!!)

35 Szabályozás minősége Szokásos zavarásokra: 1 n 1 n=15 perces mérési időintervallumok száma, a Δf > 50 mhz, eltérések számát, arányát is meg kell határozni. n i 1 ( f i f 0 ) Nagy zavarásokra: H f A* 0 t T e Trombita görbe; A=1,2*Δf (zavarás hatására bekövetkező frekvenciaváltozás), T=(15*60)/ln(A/d), d= 20 mhz

36 Frekvencia eltérés nagy zavarásokra

37 UCTE - ellátásbiztonság A primer szabályozási tartalék nagysága UCPTE-előírás A teljes rendszerben 3000 MW. Massnahmenkatalog A mindenkori termelőkapacitás 2,5 %-a, jelenleg 40 MW. Szétosztása az erőművek között Nincs előírás Lehetőleg egyenletesen A primer szabályozás holtsávja A primer szabályozás sebessége Az érzéketlenségi tartomány 10 mhz alatt legyen Legalább 30 s alatt lineárisan be kell vetni a szükséges tartalékot A műszakilag elérhető legkisebb 30 s alatt be kell vetni a szükséges tartalékot (10 s) Primer szabályozási tartomány Nincs előírás A névleges telj. legalább 5 %-a Erőművek statizmusa Nincs direkt módon előírva 2-6 % A szekunder szabályozás sebessége A szekunder szabályozási tartalék nagysága Legkésőbb 30 s-mal kezdődik, és 15 perc alatt befejeződik A legnagyobb erőművi blokk v. szállítás (kézi indítású is lehet) A lehető legrövidebb idő alatt A legnagyobb erőművi blokk v. szállítás A foly. vált.-ható telj. nagysága Nincs előírás Az üzemelő blokkok telj. 10 %-a Inform. átadás nemz. forg.-ról Nincs előírás Valós időben, külső szab. közp. M. cseretelj. elt. zavartalan üz. Nincs előírás 100 MW (/3 perc) M. energiacs. elt. zavartalan üz. Nincs előírás 20 MWh

38 Szabályozási és tartalék teljesítmény igény P sz 10 * P cs

39 Forgó tartalék

40 Frekvencia eltérések

41 Zónán kívüli primer tartalék Rendszerirányítók együttműködésével Szabályozó gép bevonásával

42 Zónán kívüli szekunder tartalék Szabályozó gép bevonásával Rendszerirányítók együttműködésével

43 Zónán kívüli tercier tartalék 1.

44 Zónán kívüli tercier tartalék 2.

45 MAVIR felügyelet

46 Rendszerszintű szolgáltatások Rendszerszintű szolgáltatás Rendszertervezés, -irányítás Feszültségszabályozás Üzembiztonsági szolgáltatások Black start Rendszer helyreállítás Kiegyenlítő szabályozás Primer Szekunder Tercier Perces Órás Kiegyenlítő szabályozási energia Szűk keresztmetszetek kezelése Meddőnyelés/szállítás Magyarázat Folyamatos szakszolgálat Hálózati átadás-átvételi pontokon Berendezések telepítése, üzemfolytonossági, helyreállítási terv Rendszerirányító által lekötött erőműi, fogyasztói forrás, helyi, központi szabályozás, fogyasztói korlátozás, de üzleti alapon is működtethető lenne Rendszerhasználó költségére Aukciós eljárás, korlátozás Fogyasztó költségére

47 Rendszerszintű szolgáltatások Rendszerszintű szolgáltatások díjával fedezett rész: állandó költségek Üzembiztonsági (primer, szekunder, tercier az előrejelzési tartalékot is beleértve ) tartalékok Rendszer újraindításhoz (black start) szükséges tartalékok Feszültség- és meddőenergia szabályozás Rendszerszintű szolgáltatások díjával nem fedezett rész: változó költségek, a menetrendtől való eltérések (kiegyenlítő energia) következtében Frekvencia és csereteljesítmény szabályozás Erőmű üzemzavarok, üzemi hibák következményei Többlet, vagy alulfogyasztás

48 Nagy rendszerek előnye Primer tartalék Szekunder tartalék Tercier tartalék Magyarország 50 MW (< 30 s) 460 MW (< 15 min) 540 MW (perces, ill. órás aktiválási idejű forrásokból) Franciaország 750 MW (< 15 s) 750 MW (< 30 s) 1500 MW (15 min < ill. > aktiválási idejű forrásokból)

49 Dr. Stróbl Alajos: Gondolatok a hazai villamosenergia-rendszer szabályozásáról, a tartalékairól és az üzemviteléről a húszas évek várható hazai alaperőműveivel kapcsolatosan, január 15. Rendszerirányítási tartalékok TSO Primer Szekunder Perces Max. blokk pozitív negatív pozitív negatív pozitív negatív bruttó nettó magyar német MAVIR MAVIR MAVIR MAVIR MAVIR RWE RWE E.ON E.ON Vattenfall EnBW

50 Ellátásbiztonság kockázati alapon

51 Javító intézkedések

52 Átmeneti események hatása

53 Biztonsági szintek, beavatkozások

54 Jelentős zavar 138. (1) A villamosenergia-rendszer jelentős zavarának minősül a ban meghatározott villamosenergia-ellátási válsághelyzetet el nem érő mértékű üzemi hiba, amelynek során a villamosenergia-rendszer erőműveiben vagy közcélú hálózatain olyan, a villamosenergia-ellátási szabályzatokban meghatározott esemény következik be, amely a villamos energia termelését, termelési készségét, átvitelét, elosztását, szolgáltatását vagy felhasználását jelentősen korlátozza vagy megszünteti, illetőleg a villamosenergia-rendszer üzembiztonságát, szabályozhatóságát vagy együttműködő képességét súlyosan veszélyezteti. (2) A rendszerhasználók az általuk megkötött szerződésekben foglalt jogoktól és kötelezettségektől függetlenül a villamosenergia-rendszer jelentős zavara esetén kötelesek az átviteli rendszerirányító, és az elosztó hálózati engedélyes utasításait végrehajtani és az ebből fakadó terheket a külön jogszabályban meghatározott módon viselni.

55 Válsághelyzet (1) Villamosenergia-ellátási válsághelyzetnek (a továbbiakban: válsághelyzet) minősül a külön törvényben meghatározott szükséghelyzetet, illetve veszélyhelyzetet el nem érő mértékű, a személyeket, vagyontárgyaikat, a természetet, a környezetet, illetőleg a felhasználók jelentős részének ellátását közvetlenül veszélyeztető villamosenergia-ellátási zavar. Válsághelyzetet különösen a következő események válthatnak ki: a) tartós erőművi, illetőleg a határon keresztül beszállított villamos energia hiánya, b) tartós elsődleges energiaforrás hiány, c) az ország vagy országrész villamosenergia-ellátásában több napon át hiányt okozó környezetszennyezés, illetőleg vezetékek üzemszünete, d) a felhasználók ellátásának zavara.

56 Válsághelyzet (2) Válsághelyzet esetén, annak fennállásáig a Kormány rendeletben szabályozza a) a felhasználók ellátására kötött szerződések teljesítése felfüggesztésének rendjét, b) a felhasználók villamosenergia-ellátásának korlátozását, c) az engedélyesek kötelezettségeit és jogait, d) a villamosenergia-ellátáshoz kapcsolódó, a hatósági és nem hatósági árak körébe tartozó valamennyi termék és szolgáltatás legmagasabb árát. (3) A (2) bekezdés szerinti intézkedésekből származó károkért az engedélyeseket - a tőlük elvárható magatartás tanúsítása esetén - kártalanítási kötelezettség nem terheli. (4) A (2) bekezdés szerinti intézkedéseket a piac működésének lehető legkisebb mértékű zavarásával, a lehető legrövidebb időtartam alatt kell megvalósítani.

57 Kormányzati beavatkozási lehetőségek a villamosenergia-ellátási válsághelyzet és a villamosenergia-rendszer jelentős zavarának részletes szabályait, a válsághelyzet és a jelentős zavar esetén alkalmazandó korlátozások szabályait, elveit, valamint a rendszerhasználók jogait és kötelezettségeit, a teherviselés részletes szabályait, a felhasználók ellátására kötött szerződések teljesítése felfüggesztésének rendjét, a villamosenergia-ellátáshoz kapcsolódó, a hatósági és nem hatósági árak körébe tartozó valamennyi termék és szolgáltatás legmagasabb árát,