Sieci przesyłowe krajowego systemu elektroenergetycznego oraz

Power Ring 2009
Sieci przesyłowe krajowego
systemu elektroenergetycznego
oraz możliwości połączeń
trans granicznych
Dr hab. inż. Zygmunt MACIEJEWSKI
Politechnika Radomska
WARSZAWA
9 grudnia 2009
Krajowy system elektroenergetyczny składa się z trzech podsystemów:
• wytwarzania energii elektrycznej,
• przesyłu energii elektrycznej siecią elektroenergetyczną najwyższych
napięć wraz z połączeniami trans granicznymi,
• dystrybucji i dostawy do odbiorców energii elektrycznej sieciami średnich
i niskich napięć.
Ogólny schemat sieci przesyłowej najwyższych napięć (750, 400, 220 kV)
wraz
z połączeniami zagranicznymi krajowego systemu elektroenergetycznego jest
przedstawiony na rysunku.
Krajowy system elektroenergetyczny 750 kV, 400 kV, 220 kV
Produkcja i zużycie energii elektrycznej w krajowym systemie
elektroenergetycznym w latach 2006 – 2008 [TW·h]
Wyszczególnienie
Produkcja energii elektrycznej ogółem
Krajowe zużycie energii elektrycznej
Wymiana energii elektrycznej z zagranicą
2006
160.8
149,8
11,0
2007
159,5
154,2
5,3
2008
155,6
154,9
0,7
•
•
•
•
•
•
Stan krajowego systemu elektroenergetycznego na koniec 2008 roku był następujący:
moc osiągalna 34992 [MW],
maksymalne zapotrzebowanie mocy 25120 [MW],
łączna długość linii przesyłowych najwyższych napięć 13064 km
(1 linia 750 kV o długości 114 km, 68 linii 400 kV o długości 5031 km, 167 linii 220 kV o długości 7919 km),
108 stacji najwyższych napięć,
175 transformatorów: 750/400, 400/220, 400/110, 220/110 [kV] o łącznej mocy 38940 [MV·A].
•
•
•
•
•
W latach 1995 – 2006 nastąpił:
wzrost produkcji energii elektrycznej w krajowych elektrowniach o 16,3 %,
wzrost krajowego zużycia energii elektrycznej o 10,6 %,
wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci 400 i 220 kV o 16,9%,
wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci 110 kV o 15,7 %,
wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci średniego i niskiego napięcia o 20,2 %.
Rozbudowa infrastruktury sieciowej krajowego systemu elektroenergetycznego w tym samym okresie była
następująca:
•
wzrost długości linii 750, 400 i 220 kV o 2,6 %,
•
wzrost długości linii 110 kV o 1,7 %,
•
wzrost długości linii średnich napięć o 5,7 %,
•
wzrost długości linii niskich napięć o 2,4 %,
•
wzrost długości wszystkich linii o 3,7 %.
W 2006 roku łączna długość linii przesyłowych najwyższych napięć krajowego systemu
elektroenergetycznego wynosiła 12941 km., a zatem w latach 2006 – 2008 przyrost linii przesyłowych
był bardzo mały.
Europejska sieć przesyłowa najwyższych napięć
POŁĄCZENIA TRANS GRANICZNE KRAJOWEGO SYSTEMU
ELEKTROENERGETYCZNEGO
Krajowy system przesyłowy jest połączony z systemami przesyłowymi krajów sąsiednich
następującymi międzysystemowymi liniami najwyższych napięć 220 kV, 400 kV i 750
kV (rys. 1):
na granicy zachodniej z Niemcami 4 liniami 400 kV o łącznej
alnoś
ści termicznej
łącznej dopuszczalnej obciąż
obciążalno
wynoszą
wynoszącej okoł
około 3700 MVA; są
są to:
2 – torowa linia 400 kV Krajnik – Vierraden, pracują
pracująca obecnie na napię
napięciu 220 kV,
2 linie 400 kV Mikuł
Mikułowa – Hagenverder.
na granicy poł
południowej z Republiką
Republiką Czeską
Czeską i z Republiką
Republiką Słowacką
owacką 4 liniami 400 kV i 2 liniami 220
kV o łącznej
alnoś
ści termicznej wynoszą
łącznej dopuszczalnej obciąż
obciążalno
wynoszącej okoł
około 6300 MVA; są
są to:
linia 400 kV Wielopole – Noszowice,
linia 220 kV Kopanina – Liskovec,
linia 220 kV Bujakó
Bujaków – Liskovec,
linia 400 kV Wielopole – Albrechtice,
2 – torowa linia 400 kV Krosno Iskrzynia – Lemesany.
na granicy pó
północnej ze Szwecją
Szwecją za poś
pośrednictwem stacji przekształ
przekształtnikowej i podmorskiego kabla
prą
prądu stał
stałego ± 450 kV o zdolnoś
zdolności przesył
przesyłowej 600 MW.
na granicy wschodniej z Ukrainą
ącą do pracy synchronicznej z krajowym
Ukrainą linią
linią 220 kV łącz
łączą
systemem elektroenergetycznym wydzielone w elektrowni Dobrotwó
Dobrotwór bloki o maksymalnej mocy
180 MW.
Istnieją ponadto na granicy wschodniej dwa połączenia, które są wyłączone
z ruchu; są to:
linia 220 kV Białystok – Roś (Białoruś), która zasilała obszar wyspowy sieci 110 kV
Zakładu Energetycznego Białystok S.A. o maksymalnym zapotrzebowaniu 140 MW,
linia 750 kV Rzeszów – Chmielnicka (Ukraina), która jest wyłączona od 1995 roku tj. od
chwili połączenia krajowego systemu elektroenergetycznego do pracy synchronicznej z
systemem elektroenergetycznym krajów Europy Zachodniej (UPCT). Linia ta nie może być
załączona do ruchu ze względu na brak stacji przekształtnikowej prądu stałego
umożliwiającej połączenie i współpracę systemów elektroenergetycznych nie pracujących
synchronicznie. Obecnie nie ma warunków technicznych do synchronicznej współpracy
krajowego systemu elektroenergetycznego z systemem ukraińskim.
Istniejące oraz planowane połączenia trans graniczne krajowego systemu
elektroenergetycznego
S
LT
ALY
STO
SLK
ELK
KRA
VIE
BLR
NAR
D
EIS
ROS
PLE/BAC
HAG
MIK
DBN
RZE
WIE(PBO)
KOP(PBO)
BUJ(PBO)
BYC/CZE
CZ
KRI
CHA
ALB NOS
UA
LIS
LEM
VAR
SK
LEGENDA
linie
-
750 kV
-
400 kV
220 kV
DC
przesuwnik fazowy
stacja przekształtnikowa
-
inwestycje planowane do realizacji
-
połączenia istniejące
-
inwestycje planowane
Inwestycje planowane do realizacji:
• Przełączenie trans granicznej linii Krajnik – Vierraden na napięcie 400 kV oraz zainstalowanie w stacji Krajnik
przesuwnika fazowego służącego do sterowania przesyłem mocy.
• Zainstalowanie w stacji Mikułowa przesuwnika fazowego służącego do sterowania przesyłem mocy na trans granicznej
linii 400 kV Mikułowa – Hagenwerder.
• Budowa połączenia krajowego systemu elektroenergetycznego z systemem litewskim linią dwutorową 400 kV Ełk –
Alytius wraz ze stacją przekształtnikową prądu stałego usytuowaną na terenie Litwy dla przesyłu mocy z elektrowni
jądrowej Ignalina do Polski. Budowa tego połączenia wymaga znacznej rozbudowy krajowego systemu przesyłowego w
północno – wschodniej części Polski.
• Uruchomienie istniejącej linii 750 kV Rzeszów – Ukraina przez stację przekształtnikową prądu stałego usytuowaną na
terenie Polski.
Ponadto planuje się:
• Budowę dwutorowej linii trans granicznej 400 kV łączącej stację Plewiska (Poznań) z systemem niemieckim.
• Budowę dwutorowej linii trans granicznej 400 kV w relacji Śląsk – Słowacja.
• Budowę połączenia krajowego systemu elektroenergetycznego z systemem białoruskim linią dwutorową 400 kV Narew
(Białystok) - Roś wraz ze stacją przekształtnikową prądu stałego usytuowaną na terenie Białorusi.
Wybrane awarie systemów elektroenergetycznych
Data
Miejsce
Wyłączenia
1965
1972
1977
1978
1981
1983
1985
1987
1987
1994
1996
1996
1998
1998
1998
1999
2003
2003
2003
2003
2003
2003
2006
2008
USA (płn-wsch.), Kanada (Ontario)
Polska (Dolny Śląsk)
USA (Nowy Jork)
Francja
Wielka Brytania
Szwecja
Francja
Polska (płn-wsch.), El. Ostrołęka
Francja (Bretania)
Włochy
USA, Kanada, Meksyk – rejon Zach.
USA, Kanada, Meksyk – rejon Zach.
Kanada (Quebec)
USA (płn.), Kanada (Ontario)
USA (Nowy Jork)
Francja
Algieria (płn.)
Portugalia
Wielka Brytania (Londyn)
Meksyk (5 stanów)
Szwecja, Dania
Włochy
Polska (płn-wsch.), El. Ostrołęka
Polska (płn.-zach.),
20000 MW, ok. 30 mln. Odbiorców
3500 MW zapotrzebowania
6000 MW, ok. 9 mln odbiorców
28000 MW, ok. 75 % zapotrzebowania
1900 MW zapotrzebowania
11400 MW zapotrzebowania
4300 MW, wyłączenie 7 bloków
920 MW zapotrzebowania
spadki napięć, wył. generatorów
2000 MW zapotrzebowania
11850 MW, ok. 2 mln. Odbiorców
28000 MW, ok. 7,5 mln. Odbiorców
2000 MW, ok. 1,7 mln. Odbiorców
950 MW zapotrzebowania
10280 MW zapotrzebowania
ok. 1918 tys. Odbiorców
4200 MW zapotrzebowania
550 MW zapotrzebowania
800 MW zapotrzebowania
ok.4 mln. Odbiorców
ok. 4 mln. Odbiorców
największy blackout w Europie
blackout płn-wsch. rejon kraju
blackout płn-zach. rejon kraju
ZAKOŃCZENIE
Prognozy wzrostu krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną wskazują na konieczność
znacznej rozbudowy krajowego systemu przesyłowego 400 kV oraz powiązań trans granicznych. Nowe
linie 400 kV, wyprowadzające moc z dużych elektrowni, szczególnie z elektrowni jądrowych, powinny być
przystosowane do przesyłów dużych mocy.
Stan aktualny sieci elektroenergetycznych, szczególnie w Polsce Północnej, gdzie będą
prawdopodobnie budowane pierwsze elektrownie jądrowe, uniemożliwia przyłączenie tych elektrowni do
krajowego systemu przesyłowego. Rozbudowa krajowej infrastruktury sieciowej musi nie tylko zapewnić
wprowadzenie do systemu mocy z elektrowni jądrowej, ale również zapewnić możliwość przyłączenia
elektrowni wiatrowych, których łączna moc na tym terenie około 2020 roku będzie prawdopodobnie
wynosiła około 5000 MW. Będzie to moc większa od mocy zainstalowanej w pierwszej krajowej
elektrowni jądrowej.
Dla zapewnienia pewności pracy krajowego systemu elektroenergetycznego na terenie Polski
Północnej niezbędne będzie zmodernizowanie istniejących i wybudowanie nowych nowoczesnych linii
przesyłowych najwyższych napięć. Dotyczy to istniejących linii w relacji: Poznań – Gorzów – Szczecin,
Poznań – Piła – Żydowo – Koszalin, Żydowo – Gdańsk, Pątnów – Bydgoszcz – Gdańsk oraz
prawdopodobnie budowanie nowych linii: Gorzów – Piła, Żydowo – Słupsk, Płock – Olsztyn, Bydgoszcz –
Grudziądz, a także linii wynikających z lokalizacji i mocy elektrowni jądrowej. Należy liczyć się z
koniecznością zmodernizowania i wybudowania do 2020 roku około 2000 km nowoczesnych linii 400 kV
oraz wybudowania około dziesięciu nowych stacji najwyższych napięć. Szacuje się, że średni koszt
budowy 1 km nowej linii 400 kV wynosi od 2,5 do około 3,5 mln zł, natomiast koszt budowy stacji
najwyższych napięć od 20 do około 50 mln zł.