EKSPLOATACIJA ELEKTROENERGETSKIH SISTEMA

Predrag

. Stefanov

Beograd, 2004.

OBLAST RAZMATRANJAElektroprivreda je privredna grana koja se bavi problemima proizvodnje, prenosa, distribucije i potro nje elektri ne energije. Osnovni cilj njenih aktivnosti je da se obezbedi zahtevana isporuka elektri ne energije potro a ima, uz propisani kvalitet, neophodne nivoe sigurnosti i pouzdanosti te isporuke i najmanje sopstvene tro kove. Planiranje elektroenergetskih sistema je aktivnost koja se odnosi na izradu planova razvoja, projektovanje i izgradnju sistema i njegovih elemenata, koji e zadovoljavati neke pretpostavljene budu e potrebe, polaze i od zate enog (po etnog) stanja. Eksploatacija ima za cilj da na najbolji mogu i na in iskoristi ve izgra ene objekte i sisteme. Ovakva podela globalnih aktivnosti koje su svojstvene elektroprivredi kao privrednoj grani, predstavlja i svojevrsnu vremensku dekompoziciju problema: planiranje obuhvata sve prethodne aktivnosti vezane za period izgradnje sistema koji treba da zadovolji predvi ene potrebe, eksploatacija obuhvata aktivnosti vezane za period njegovog iskori enja, posle zavr ene izgradnje.

Klasi ni pristup eksploataciji elektroenergetskih sistema bazirao se na njihovoj vertikalno-integrisanoj strukturi i privilegovanom polo aju elektroprivrede kao javne slu be sa prirodnim monopolom. Krajem devedesetih godina 20-og veka do lo je do dramati ne promene u poslovanju te privredne grane, od monopolskog vertikalno-integrisanog mehanizma na praksu konkurentnog otvorenog tr i ta. Vi e razloga za te promene i oni se razlikuju od zemlje do zemlje, pa i u pojedinim regionima iste zemlje. Tu se mogu uo iti dva karakteristi na slu aja: U razvijenim zemljama preovladala je elja da se potro a ima pru i ve i izbor isporu ioca, ukidanjem monopola u sektoru elektri ne energije, to bi, u tr i noj konkurenciji, rezultovalo u pobolj anju servisa i sni enju cene, koju pla a krajnji korisnik. U zemljama u razvoju, kao glavni problem ispoljavao se visok porast potreba, koji neefikasne monopolski organizovane elektroprivrede, zbog lo eg menad menta i iracionalnih tarifa za prodaju elektri ne energije, ne mogu da prate. Uo ena je i nezainteresovanost finansijskih institucija da obezbede nov ana sredstva za neophodne nove investicije koje bi uve ale proizvodne i prenosne kapacitete. Pod pritiskom spoljnih (u prvom redu me unarodnih) finansijskih organizacija, mnoge zemlje u razvoju bile su prinu ene da izvr e strukturnu reorganizaciju svoje elektroprivrede, da bi je osposobile za samostalno poslovanje, bez dr avnih dotacija i me unarodnih donacija.

DEREGULACIJA I STRUKTURNA REORGANIZACIJAStruktura elektroenergetskog sistema, preko tokova energije, povezuje podsistema svakog elektroenergetskog sistema: etiri prirodna

Proizvodnja je okarakterisana sa visokom koncentracijom generatorskih kapaciteta u velikim elektranama, na relativno malom broju lokacija. Ovom nivou pripada i najve i deo ulo enih investicionih sredstava u elektroprivredi (60 65%); Prenos karakteri e primena ultra-visokih (UVN) i vrlo visokih napona (VVN) iznad 220 kV koji se koriste za transport elektri ne energije od elektrana do velikih centara potro nje (ili velikih individualnih industrijskih potro a a). Udeo investicionih sredstava na ovom nivou kre e se izme u 10 i 15% od ukupnih ulaganja u elektroprivredi; Distribucije imaju ulogu da raspodele elektri nu energiju, koju im na raspolaganje stavljaju proizvodnja i prenos, do krajnjih korisnika. Primarne distributivne mre e u tu svrhu koriste srednje visoke napone (SN) izme u 6,6 i 72 kV (re e visoke napone (VN) do 132 kV), a sekundarne niski napon (NN) 400/231 V. Ulaganja na ovom nivou kre u se u opsegu 20 25% od ukupnih ulaganja u elektroprivredi; Za razliku od koncentrisane proizvodnje, potro nja je jako raspodeljena na vrlo veliki broj krajnjih potro a a, prete no napajanih elektri nom energijom niskog napona 400/231 V (relativno mali broj direktnih potro a a napaja se i iz mre a visokih napona do 12 kV).

Proizvodnja i prenos PROIZVODNJA Direkcija i centar upravljanja proizvodnjom i prenosom (SCU EMS) PRENOS (sa MCU)

DISTRIBUCIJE (sa DCU DMS)

Elektrane vezane na distributivnu mre u

POTRO NJA (sa DSM) Direktni potro a i Tokovi energije Tokovi novca Tokovi informacija

Direktni potro a i

Sl. 1-2: Tipi na struktura vertikalno-integrisanog elektroenergetskog sistema

PROIZVODNJA PREDUZE A (GENCOs i IPPs) Operator prenosnog sistema (TSO) Nezavisni operator sistema (ISO) PRENOS (TRANSCO) Koordinacioni centar sa EMS Operator tr i ta elektri ne energije (MO) DISTRIBUCIJE (DISCOs) sa DMS

POTRO NJA sa DSM Tokovi energije Tokovi novca Tokovi informacija

Sl. 1-2: Tipi na struktura deregulisanog elektroenergetskog sistema

O ekivana dobit od deregulacije Manja kupovna cena elektri ne energije, koja mo e u initi pojedine regione posebno atraktivnim za razvoj novih industrija i poslovanja, posebno kada su u pitanju energetski intenzivni potro a i; Efikasnije planiranje pro irenja elektroprivrednih objekata, zbog boljeg poznavanja dinamike ponude i potra nje, ime se omogu ava proizvodnim preduze ima da investiraju u pravo vreme u objekte na najboljim lokacijama. Ohrabruju se i novi investitori da sa ulaganjima u u u elektroprivredu, ime se generalno potpoma e ekonomski razvoj zemlje (posebno zna ajno za nove nezavisne proizvo a e (IPP i NUG)); Cene energije nisu vi e fiksne, ve zavise od stvarnih tro kova, to se reflektuje na tr i te elektri ne energije, da ih proizvo a i minimizuju, a s tim da pojeftine i isporuku krajnjim potro a ima; Minimizacija tro kova, koju name e konkurentno tr i te, pru a potro a ima ve e pogodnosti, nego to je to bio slu aj u uslovima poslovanja prirodnog monopola, sa fiksnim tarifama za prodaju elektri ne energije; Potro a i dobijaju mogu nost izbora isporu ioca elektri ne energije na slobodnom tr i tu, to mo e rezultovati i u posebne beneficije i popust pri pogodbi i ugovaranju isporuka; Bolje poslovanje potro a a i ve a pa nja koju im isporu ioci nude, jer ako je nezadovoljan snabdeva em, ima mogu nost njegove lake promene; Pove anje raznovrsnosti radnih mesta i ve e anse za zapo ljavanje stru njaka u novim zanimanjima gde se, pored in enjera elektroenergetike pokazuje potreba za stru njacima novih profila, kao to su finansijski i bankarski stru njaci, brokeri i dileri na tr i tu energije, provajderi, tr i ni specijalisti itd.

VREMENSKA DEKOMPOZICIJA AKTIVNOSTI EKSPLOATACIJE ELEKTROENERGETSKIH SISTEMAEksploatacija, kao posebne funkcije, u sebe uklju uje: operativno planiranje, upravljanje u realnom vremenu i analizu ostvarenog pogona. Priprema pogona obuhvata itav period koji prethodi doga aju. Obavlja se u intervalima koji se poklapaju sa kalendarskom vremenskom podelom, tj. u godi njim, mese nim, sedmi nim i dnevnim ciklusima. Godi nji ciklus pripreme pogona obuhvata aktivnosti srednjero nog operativnog planiranja, a mese ni (sedmi ni) i dnevni ciklusi, aktivnosti kratkoro nog operativnog planiranja. Upravljanje u realnom vremenu obuhvata sam doga aj i kratke periode pre i posle doga aja i u su tini predstavlja su eljavanje planiranih kratkoro nih aktivnosti dnevne pripreme pogona sa stvarnim uslovima rada i prilikama u elektroenergetskom sistemu. Analiza ostvarenog pogona odnosi se na period posle doga aja u kome se sprovodi kriti ka analiza pripreme realizovanog pogona i upravljanja u realnom vremenu, iji su rezultati odgovaraju i pisani izve taji. Ti izve taji mogu biti redovni, koji se poklapaju sa vremenskim ciklu-sima pripreme pogona (godina, mesec, sedmica i dan) i posebni, posve eni pojedinim zna ajnim doga ajima u izve tajnom periodu (kvarovi, ulazak u pogon novih objekata, zna ajne promene u konfiguraciji sistema itd.).

FUNKCIJE PRIPREME POGONA (OPERATIVNO PLANIRANJE)Godi nji ciklus aktivnosti Godi nji ciklus aktivnosti pripreme pogona obuhvata slede e funkcije: prognoza potro nje (energije, vr ne i minimalne snage); planovi remonata i odr avanja objekata (elektrane, razvodna postrojenja, vodovi); obezbe enje remontne rezerve; planovi proizvodnje elektrana; planovi razmene (uvoz/izvoz) elektri ne energije; planovi kupovine elektri ne energije od industrijskih elektrana i nezavisnih proizvo a a; izrada godi njeg elektroenergetskog bilansa; analiza i provera rada sistema u karakteristi nim pogonskim situacijama; izrada plana nabavke i predra un tro kova goriva; prora un tro kova goriva i ekonomska analiza prihoda i rashoda planiranog rada elektroenergetskog sistema.

Mese ni (sedmi ni) ciklus aktivnosti U sklopu mese nih funkcija pripreme pogona, najzna ajnije su slede e aktivnosti: prognoza potro nje; planovi odr avanja i radova u objektima; obezbe enje operativne rezerve; planovi proizvodnje elektrana; plan razmene sa susedima; izrada mese nog (sedmi nog) elektroenergetskog bilansa; analiza i provera rad sistema; obra un tro kova pogona.

Dnevni ciklus aktivnosti Dnevni ciklus aktivnosti pripreme pogona obuhvata slede e funkcije: prognoza dnevnog dijagrama potro nje; izrada plana anga ovanja termi kih agregata i elektrana; prora un havarijske i regulacione obrtne rezerve; izrada dnevnog plana pogona elektrana i razmene sa susedima; analiza i provera rada sistema; ekonomski prora uni pogona sistema.

FUNKCIJE UPRAVLJANJA U REALNOM VREMENU

a. Osnovne funkcije (funkcije osnovnog realnog vremena) akvizicija i arhiviranje podataka; kontrola topologije mre e; kontrola prekora enja i alarma; automatska regulacija u estanosti, proizvodnje i razmene aktivnih snaga ("Automatic Generation Control AGC"); regulacija napona i reaktivnih snaga; pogonska statistika.

Prve tri i poslednja od nabrojanih funkcija obavljaju se preko teleinformacionog SCADA sistema ("System Control and Data Acquisition"), AGC, preko SCADA-e, ili posebnog sistema automatske regulacije, a regulacija napona i reaktivnih snaga je kombinovani ru no-automatski proces.

b. Dodatne funkcije (funkcije pro irenog realnog vremena) stati ka estimacija (stanja i parametara) na bazi redundantnog skupa informacija iz sistema; analiza sigurnosti pogona; ekonomski dispe ing aktivnih snaga; izrada optimalnog plana napona, proizvodnje/apsorpcije i tokova reaktivnih snaga.

ANALIZA I KONTROLA OSTVARENOG POGONAU ovom skupu funkcija najva nije su one vezane za slede e aktivnosti: obra un kupovine i prodaje elektri ne energije; obra un utro ka goriva i izdataka za gorivo; izrada periodi nih izve taja (godi njih, mese nih/sedmi nih i dnevnih); analiza kvarova i havarijskih stanja u proteklom periodu rada sistema; analiza preduzetih akcija i performansi operatora.

ENERGETSKO-EKSPLOATACIONE ENERGETSKOKARAKTERISTIKE ELEKTROENERGETSKIH SISTEMAEksploatacija elektroenergetskih sistema je aktivnost, iji je cilj da se primenom tehni koekonomskih metoda na najbolji mogu i na in iskoriste postoje i, ve izgra eni elektroenergetski objekti i sistem. Da bi se taj cilj ostvario, neophodno je da se poznaju energetske i eksploatacione (ekonomske) karakteristike pojedinih elemenata sistema, objekata, odvojenih podsistema i elektroenergetskog sistema kao celine. Ove karakteristike u sebe uklju uju i sva konstrukciona i tehni ka re enja ugra ena kroz specifikaciju karakteristika i nabavku opreme, definisana u periodu planiranja razvoja i izgradnje sistema.

POTRO A IPo tarifnom sistemu azlikuju se slede e kategorije potro a a: doma instva; sitno preduzetni tvo, zanatstvo i trgovina; industrija; komunalna potro nja; saobra aj; poljoprivreda i gra evinarstvo; ostala potro nja. esto se govori samo o tri zna ajna sektora potro nje: iroka potro nja (u sebe uklju uje kategorije doma instava, sitnog preduzetni tva, poljoprivrede, gra evinarstva, komunalne i ostale potro nje); industrija; saobra aj ( eljezni ka vu a). U svetskoj praksi, uobi ajena je podela potro nje na tri osnovne grupe potro a a: rezidencijalna potro nja (odgovara kategoriji doma instava); komercijalna potro nja (odgovara kategorijama sitnog preduzetni tva, zanatstva i trgovine, komunalne potro nje, poljoprivrede i gra evinarstva); industrija (i saobra aj).

Zavisnost dijagrama potro njePrikazani dijagrami potro nje zavise od: Strukture potro a a Sezone Ta ke snimanja

Zavisnost od ta ke snimanja: 1. Bruto potro nja 2. Prag elektrana 3. Prag prenosa 4. Prag distribucije 5. Neto potro nja PG = PK =

Dnevni dijagram i kriva trajanja optere enja

Apsolutni i relativni pokazateljiApsolutni pokazatelji:d Maksimalno dnevno optere enje: PpM d Minimalno dnevno optere enje: Ppm d Ukupna dnevna potro nja energije: Wp

Relativni pokazatelji:d d m d = Wp / 24PpM ; Faktor dnevnog optere enja: d d Ppsr = Wp / 24 ; Srednje dnevno optere enje: d d d Vreme iskori enja maksimalne snage: TM = Wp / PpM ; d d d Odnos dnevnog minimuma i maksimuma: m 0 = Ppm / PpM

Podela dnevnog dijagrama optere enjaDnevni dijagram optere enja mo e se podeliti na dva na ina: po trajanju optere enja; po tipu optere enja.

Vreme trajanja visokih optere enja: Vreme trajanja niskih poptere enja:

d Tvd Tn

d d Tn ! T d Tv

Konstantna snaga:

d Ppk =

d d Wp Wp, vis d Tn

Konstantna energija:

d d Wpk = 24Ppk

Varijabilna snaga:

d d d Ppv = PpM Ppk

Varijabilna energija:

d d d Wpv = Wp Wpk

Aproksimacija krive trajanja optere enjaAproksimacija sa tri prave:

wd ! pv EF ! Preko apsolutnih pokazatelja: Preko relativnih pokazatelja: Maksimalna i minimalna vrednost:

Aproksimacija krive trajanja optere enja vremenskim polinomomp d ( X) p !k !0

a k Xk

n

Kriva energija snaga i konzumni okvir

Sedmi ni, mese ni i godi nji dijagrami optere enja i odgovaraju i dijagrami trajanja

Trodimenzioni dijagram optere enja nekog potro a kog podru ja za sedmi ni period

Trodimenzioni dijagram optere enja nekog potro a kog podru ja za mese ni period

Sedmi ni polarni dijagram optere enja jednog potro a kog podru ja

Mese ne krive trajanja optere enjai i Wp, j ! Wp,0j Sip, j H ip, j Ii, j

osnovna prognoza potro nje energije u i-tom mesecu (sedmici) j-te godinei Wp,0j

korekcija osnovne prognoze potro nje energije usled sezonskih faktora S ip, j korekcija osnovne prognoze potro nje energije zbog uticaja praznika i neradnih dana H ip, j rezidualna gre ka prognoze potro njeI i, j

Prognoza k-tog satnog optere enja u d-tom danuk k, k k Pp ,d ! Pp0d Vp ,d D p ,d I k ,d

osnovno optere enje u satu k = 1, 2, ..., 24, dana d = 1, 2, ...,7k, Pp0d

korekcija usled promenljivih meteorolo kih uslova, zbog varijacije temperature (U), vla nosti vazduha (h), osvetljaja (ili obla nosti ") i efekta rashla ivanja usled vetra (c)k Vp ,d

korekcija usled efekta dana u sedmici (d = 1 ozna ava ponedeljak, d = 2 utorak, itd.)k D p ,d

rezidualna gre ka prognoze I k ,d

Osnovne energetske i eksploatacione karakteristike elektranaOsnovna karakteristika svake elektrane je njena instalisana snaga SEi, koja se dobija kao aritmeti ki zbir nazna enih prividnih snaga sa natpisnih plo ica generatora Sgn u [MVA], ili nazivnih snaga primarnih pogonskih ma ina Pgn u [MW]. Instalisana snaga je zna i istovremeno i nazivna ili nominalna snaga elektrane. Maksimalna snaga elektrane je ona najve a snaga (PEM e PEi) koju elektrana kao celina mo e dati, uz pretpostavku da su svi delovi elektrane sposobni za pogon. Za hidroelektranu se pri tome pretpostavlja da su protok i pad optimalni, a za termoelektranu na paru da na raspolaganju stoji dovoljna koli ina goriva propisanog kvaliteta i zahtevana koli ina vode normalne temperature i isto e za potrebe napajanja generatora pare i hla enja kondenzata. Pri odre ivanju maksimalne snage ne postavlja se zahtev za postizanje optimalnog stepena iskori enja, ali se uzimaju obzir uticaji svih delova postrojenja elektrane (dimenzije dovodnih i odvodnih organa hidroelektrana, kapacitet dopreme uglja, stanje kotlova, kapaciteti sistema za otpremu ljake i pepela, dovoda vode itd. kod termoelektrana na paru, odnosno vrsta i kvalitet goriva i ambijenti uslovi u slu aju gasno-turbinskih termoelektrana).

Raspolo iva snaga je najve a snaga koju elektrana mo e proizvesti u nekom momentu, uva avaju i stvarno stanje pomo nih pogona u elektrani i spoljne uslove, uz pretpostavku da nema ograni enja zbog zahtevane proizvodnje reaktivne snage. Pri odre ivanju raspolo ive snage hidroelektrana, potrebno je da se uzmu u obzir raspolo ivi dotok i pad, a u slu aju termoelektrana na paru, kvalitet goriva, kao i koli ina i temperatura vode za napajanje generatora pare i hla enje kondenzata termoelektrana na paru, odnosno vrsta i kvalitet goriva, nadmorska visina i temperatura okolnog vazduha u slu aju gasnoturbinskih termoelektrana. Sopstvena potro nja je snaga koja je potrebna za rad pomo nih pogona elektrane: pumpi, ventilatora, mlinova, dopreme uglja, otpreme ljake i pepela kod termoelektrana na paru, kompre-sora i ventilatora kod gasnoturbinskih termoelektrana, a pumpi i ventilatora kod hidroelektrana. Znatno je ve a kod termoelektrana na paru (612 % od nazivne snage), nego kod hidroelektrana i gasnoturbinskih termoelektrana (0,52 %). Hidroelektrane imaju jo jednu karakteristi nu veli inu koja na neki na in dopunjuje pojam instalisane snage. To je veli ina izgradnje, odnosno maksimalni protok u [m3/s] koji elektrana mo e iskoristiti (bez obzira na stepen korisnog dejstva), uzimaju i u obzir stanje svih delova postrojenja. Mogu a godi nja proizvodnja elektrane je vi e karakteristi an pokazatelj hidroelektrana (jer se one dimenzioni u na energiju), nego za termoelektrane (koje se dimenzioni u na snagu) i odre uje se razli ito za svaku od karakteristi nih grupa elektrana

HidroelektraneHidroelektrane su postrojenja u kojima se potencijalna energija vode pretvara prvo u mehani ku (preko hidrauli kih turbina), a potom u elektri nu energiju (posredstvom elektri nih generatora). Energetske karakteristike svake hidroelektrane zavise od vodotoka na kome se ona gradi, odnosno od protoka, ukupne koli ine raspolo ive vode (i njene raspodele tokom godine) i pada. Ni protok, ni koli ina vode, ni pad ne mogu se po volji birati, jer su to inherentne karakteristike svakog re nog toka i polo aja elektrane. Konstrukcionim merama mogu se pobolj ati uslovi za kori enje prirodnog vodnog potencijala, u prvom redu pregra ivanjem vodnog toka branom i formiranjem akumulacionih jezera. Na taj na in podi e se nivo vode i iskoristivi (prirodni) pad koncentri e se na znatno kra u deonicu re nog toka, uz istovremeno smanjenje gubitaka pada.

Hidroelektrane se u energetskom pogledu karakteri u sa mogu om proizvodnjom, koja se obi no izra ava kao srednja godi nja proizvodnja u [GWh] i dobija kao aritmeti ka sredina mogu ih godi njih proizvodnji u posmatranom du em nizu godina za koje se raspola e sa podacima o ostvarenim dotocima. Pod pojmom "mogu a proizvodnja" podrazumeva se maksimalna proizvodnja koja bi se mogla ostvariti kori enjem najve e koli ine raspolo ive vode pod najpovoljnijim uslovima, uzimaju i u obzir veli inu izgradnje svake od hidroelektrana.g Wg

[GWh]

Vla ne godine Godine sa normalnom vla no u

Su ne godine

70

0

10

20

30

40

50

60

70 80 90 100 Verovatno a pojave [%]

Kriva trajanja godi nje proizvodnje hidroelektrane

Elementi koji uti u na proizvodnju hidroelektrane: Kaskadna veza hidroelektrana (u slivu) Zahtevi sopstvene akumulacije Zahtevi uzvodnih i nizvodnih akumulacija Ograni enja usled plovidbenog zahteva Ograni enja usled navodnjavanja Gubici vode na poniranje Gubici vode usled isparavanja

Broj asova godi nje proizvodnje 3000 5000 h 1000 h proto na hidroelektrana akumulaciona hidroelektrana

Hidroelektrane su okarakterisane sa veli inom akumulacionog bazena, gde treba razliko-vati ukupnu (ili geometrijsku) i korisnu zapreminu bazena koje se obi no daju u [106 m3]. Ukupna zapremina bazena Vu je koli ina vode koja se mo e smestiti izme u dna i najvi eg nivoa vode u normalnom pogonu. Korisna zapremina Vk odgovara iskoristivoj koli ini te vode, izme u najvi eg i najni eg radnog nivoa akumulacije, dok je mrtvi prostor Vu Vk, neiskoristivi deo ukupne zapremine akumulacije. Relativna vrednost korisne zapremine akumulacionog bazena je odnos korisne zapremine i ukupne koli ine vode koja tokom godine, sedmice ili dana dotekne u bazen.

Korisna zapremina karakteri e se energetskom vredno u akumulacionog bazena. To je koli ina elektri ne energije koja bi se sa raspolo ivom vodom mogla proizvesti u sopstvenoj i svim nizvodnim hidroelektranama, za slu aj kompletnog pra njenja korisne zapremine akumulacije, kada u tom procesu ne bi bilo dotoka vode u bazen i gubitaka vode. Prema kriterijumu nekada nje Jugoslovenske elektroprivrede, klasifikacija konvencionalnih hidroelektrana vr i se na osnovu veli ine vremena pra njenja akumulacije.To je ono vreme u [h] potrebno da se isprazni korisna akumulacija sa instalisanim protokom hidroelektrane , uz pretpostavku da u tom periodu nema dotoka u rezervoar, ni gubitaka vode usled poniranja, isparavanja i preliva.

Tpr =

Vk ?h A, 3600 Q i

0 e Tpr e 2h 2h e Tpr e 400h Tpr > 400h

proto na hidroelektrana hidroelektrana sa dnevnom i sedmi nom akumulacijom hidroelektrana sa sezonskom (odnosno vi egodi njom) akumulacijom

Tro kovi eksploatacije

Raspolo ivost

Manevarske sposobnosti

Osnovni dijagrami koji karakteri u hidroelektrane

Ulazno-izlazne karakteristika raznih tipova hidrauli kih turbina

Krive povr ine i ukupne zapremine velike akumulacije (Jablanica) u funkciji od kote gornje vode

Op ti oblik krive HG(Vk)

Op ti oblik krive HD(Q)

Tipi na karakteristika gubitka pada hidroelektrane u zavisnosti od protoka kroz turbine

Termoelektrane Termoelektrane na paru (pogonski motor je parna turbina) (35 40%). Gasnoturbinske termoelektrane (pogonski motor je gasna turbina) (30 35%). Termoelektrane ije generatore pokre u motori sa unutra njim sagorevanjem (naj e e Diesel-motori) (ispod 20%). Termoelektrane sa kombinovanim ciklusom (iznad 50%). Termoelektrane-toplane (ili kogeneracione termoelektrane) (do 70%).

Najva nije energetske karakteristike termoelektranaMaksimalna raspolo iva snaga je najve a snaga koja se mo e isporu iti u sistem, uzimaju i u obzir kvalitet goriva, temperaturu rashladne vode i vazduha, sopstvenu potro nju i stanje pomo nih pogona. Tehni ki minimum termoelektrane je ona minimalna snaga pri kojoj termoelektrana mo e trajno raditi sa osnovnim gorivom, uz odr avanje stabilnosti procesa dobijanja toplote iz primarnog izvora energije. Kod termoelektrana na paru koje koriste fosilna goriva, minimalni nivo stabilnog sagorevanja u lo i tu kotla jako zavisi od vrste goriva, konstrukcije i izvedbe kotla. Generalno, tehni ki minimumi su relativno manji kod termi kih blokova sa kotlovima na gas i te na goriva, nego za termi ke blokove na vrsta goriva, gde se pove avaju sa smanjenjem toplotne mo i goriva. Zato su relativno najve i za termi ke blokove na paru lo ene lignitom (i tresetom). Dozvoljena brzina promene optere enja odre ena je termi kim naprezanjima materijala i prvenstveno zavisi od karakteristika i konstrukcije turbine. Mogu a proizvodnja termoelektrane u nekom vremenskom periodu T (pod pretpostavkom da na raspolaganju stoje dovoljne koli ine goriva) sra unava se kao proizvod raspolo ive snage elektrane u tom periodu i du ine predvi enog rada, uzimaju i u obzir planska i prinudna stajanja.

Raspolo ivost

Manevarske sposobnosti

Bazni agregati (base units) Agregati koji su obavezno u pogonu, ali mogu menjati optere enje (must run units) Agregati koji se mogu uklju ivati i isklju ivati uz po tovanje svih tehni kih ograni enja (cycling units) Vr ni agregati (peaking units)

ematski prikaz termi kog bloka

Tro kovi eksploatacije (gorivo i odr avanje)

Osnovna energetska ulazno-izlazna karakteristika parne termoelektrane na fosilna goriva

Tro kovi pokretanja i zaustavljanja

Zavisnost tro kova stavljanja u pogon termi kih blokova, koji su prethodno prirodno hla eni ili odr avani u toplom stanju

TRO KOVI U ELEKTRANAMA

NOVI I OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE Brzi porast potro nje svih vidova energije u poslednjih 100 godina, Ograni enost klasi nih izvora i njihovo dogledno iscrpljivanje, Pove ano zaga enje okoline nekontrolisanom emisijom tetnih gasova (CO, CO2, SO2, NOx i drugih), Ograni eni kapacitet lokacija za odlaganje otpada ( ljaka, pepeo, nuklearni otpad). Smatra da budu i tehnolo ki razvoj energetike mora i i u dva smera: striktno ograni enje i kontrola zaga enja okoline radom energetskih sistema, ve e kori enje novih i obnovljivih izvora energije, sa istom tehnologijom, uz zna ajno pove anje energetske efikasnosti proizvodnje i finalne potro nje energije.

Defini u se tri osnovna uslova za kori enje obnovljivih izvora energije: dostupnost (''Energy accessibility''); raspolo ivost (''Energy availability''); prihvatljivost (''Energy acceptability'').

Lista obnovljivih izvorao o o o o o Solarna (sun eva) energija; Biomase; Geotermalna energija; Energija vetra; Hidroenergija; Energija mora (energija plime i oseke, morskih talasa i prirodnih struja).

Ciljna vrednost u e a obnovljivih izvora u ukupnoj svetskoj potro nji energije 2020. godine defini e udeo od 12% od bruto energetske potro nje, a za elektri nu energiju udeo od 22% od ukupnih potreba.

Solarne elektraneKori enje energije sunca za proizvodnju elektri ne energije mo e biti dvojako: kori enjem solarnih koncentratora za proizvodnju vodene pare, koja pokre e parnu turbinu i sinhroni generator (kao u klasi noj termoelektrani na paru), direktnim pretvaranjem solarne u elektri nu energiju, preko fotonaponskih (PV) pretvara a. Stepen korisnog dejstva savremenih fotonaponskih modula je 12 15%. Smatra se da u sada njem trenutku, primena fotonaponskih sun evih elektrana ima izgleda u kombinaciji sa velikim stambenim, komercijalnim i industrijskim kompleksima, gde mogu zadovoljiti dobar deo potreba nekih potro a a tokom godine. Isto tako i na udaljenim lokacijama, kao to su usamljene farme, relejne stanice TV i TK sistema, planinarski domovi itd., gde bi priklju ak na javnu napojnu mre u bio skup. Smatra se da e u budu nosti fotonaponski izvori igrati ograni enu ulogu u zadovoljavanju potreba velikih (industrijskih) potro a a, ali e na i primenu u pokrivanju lokalnih bilansa.

Mane: imaju visoke investicione tro kove, zahtevaju velike povr ine za sme taj, proizvodnja im zavisi od osun enosti.

Dobra strana: proizvode istu energiju, bez ikakvih zaga enja, imaju visoku pouzdanost, imaju neznatne pogonske tro kove.

Elektrane na vetarElektrane na vetar koriste kineti ku energiju vetra, koju pomo u turbina na vetar pretvaraju u mehani ku i dalje, preko elektri nih generatora, u elektri nu energiju. U prilog ve em kori enju vetrogeneratora idu zajedno ekonomija i ekologija. Zavisno od broja vetrovitih dana i brzina vetra iznad praga korisnog rada vetrogeneratora (izme u 4 i 5 m/s, ili izme u 14,4 i 18 km/h), ve sada je u nekim zemljama njihova proizvodna cena (reda 6 c/kWh za eksploatacioni vek 15 20 god.) konkurentna ceni elektrana na fosilna goriva, dok su specifi ne investicije, osim za gasnoturbinske termoelektrane, ne to manje (oko 1000 1500 USD/kW). Pogonski tro kovi vetrogeneratora su neznatni.U estvuju u ukupnoj ceni proizvedene energije sa samo oko 10% (nema tro kova goriva, ve postoje samo tro kovi odr avanja, personala, taksa, osiguranja, poreza i drugih administrativnih izdataka).

Godi nji faktor iskori enja ovih elektrana reda 10 15%. Oko 25% vremena u godini elektrana ne mo e da radi jer je brzina vetra manja od minimalne, a oko 5% vremena jer je ve a od maksimalno dozvoljene. Kako je prag startne brzine korisnog rada vetrogeneratora relativno visok, o igledno je da je njihova lokacija, s obzirom na intenzitet vetra i verovatno u pojave vetrovitih dana, osnovni faktor ekonomi nog kori enja. esto su vetrovite oblasti dosta udaljene od naselja i adekvatno razvijenih distributivnih mre a, pa na ekonomiju elektrana na vetar dosta uti u i tro kovi njihove integracije u elektroenergetski sistem.

U energetskom smislu, i fotonaponski i vetrogeneratori se koriste za popunjavanje baznog dela dijagrama optere enja. Zbog male snage, naj e e ulaze samo u energetske bilanse lokalne (regionalne) potro nje. Zajedni ko im je da im se u slu aju dominantnog u e a u pokrivanju potreba nekog elektroenergetskog sistema, mora predvideti puna rezerva (jer ne mogu raditi kada im je primarni izvor sunce ili vetar, neraspolo iv). Sve dok im je u e e u pokrivanju potreba sistema relativno malo, tu rezervu obi no pokrivaju drugi tipovi raspolo ivih elektrana. Posebni problemi u ovom smislu javljaju se u slu aju vetroelektrana, jer brzina vetra, ak i u kratkim vremenskim intervalima, mo e zna ajno i nepredvi eno menjati, pa kompenzacija odgovaraju ih promena njihovih snaga zahteva dodatno anga ovanje za sisteme AGC i pove anje regulacione rezerve sistema.

Ekonomija vetroelektrana

Primer:Prora uni minimalnih ekonomi nih cena proizvodnje vetroelektrana, za dva mogu a seta slobodnih parametara dali su slede e rezultate: n = 15 god; Tg = 1500 h/god; csWTG = 1500 USD/kW; cE = 15,15 USc/kWh; n = 20 god; Tg = 2000 h/god; csWTG = 1000 USD/kW; cE = 5,91 USc/kWh. cOM = 0,02 r.j.; i = 7,5%/god; cOM = 0,02 r.j.; i = 10%/god;

OSNOVNI ENERGETSKI POKAZATELJI ELEMENATA ELEKTROENERGETSKOG SISTEMA

Hidroagregati

Ulazno-izlazna (ili osnovna energetska) karakteristika hidroagregata, za odre eni (konstantan) neto pad

Osnovna energetska karakteristika hidroagregata sa promenljivim padom

Karakteristika specifi ne potro nje vode hidroagregata

Karakteristika diferencijalnog prira taja potro nje vode hidroagregata

Osnovna energetska karakteristika hidroagregata reverzibilnog pumpno-turbinskog postrojenja

Termoagregati

Osnovna energetska ulazno-izlazna karakteristika parne termoelektrane na fosilna goriva

Tipi na karakteristika specifi nog utro ka toplote parnih termi kih blokova na fosilna goriva

Tipi na karakteristika diferencijalnog prira taja utro ka toplote parnih termi kih blokova na fosilna goriva

Sezonsko prilago avanje krive utro ka toplote termi ke jedinice na paru