1 Projekt „NEW-TECH Program rozwoju praktycznych kompetencji nauczycieli zawodów branż nowych technologii” jest współfinansowany przez Unię Europejską Projekt realizowany przez COMBIDATA Poland sp. z o.o. w ramach umowy o dofinansowanie projektu w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007-2013, Priorytetu III „Wysoka jakość systemu oświaty”, Działanie 3.4 „Otwartość systemu edukacji w kontekście uczenia się przez całe życia”, Poddziałanie: 3.4.3 „Upowszechnienie uczenia się przez całe życie - projekty konkursowe”. Elektroenergetyka w Polsce Struktura i praca PSE

2 Definicje System elektroenergetyczny to zespół urządzeń do: wytwarzania, przesyłu, rozdziału, konsumpcji energii elektrycznej.

3 Kluczowe zagadnienia Budowa systemu. Budowa systemu. Rynek energii. Rynek energii. Produkty i usługi na rynku energii. Produkty i usługi na rynku energii. Rynek techniczny. Rynek techniczny. Organizacja i kierowanie pracą KSE. Organizacja i kierowanie pracą KSE. Uwarunkowania KSE. Uwarunkowania KSE. Zaawansowane technologie w elektrowniach. Zaawansowane technologie w elektrowniach. Inne Inne

4 Moc zainstalowana: 38 116 MW

5

6 Dynamika wzrostu mocy zainstalowanej w KSE w latach 1960 - 2013

7 Przebiegi krajowego zapotrzebowania na moc dla dnia o maksymalnym i minimalnym zapotrzebowaniu w szczycie wieczornym dnia roboczego w 2011

8 Współpraca międzynarodowa ENTSOE PSE S.A. jest członkiem Europejskiej Sieci Operatorów Elektroenergetycznych Systemów Przesyłowych (ang. European Network of Transmission System Operators for Electricity - ENTSO-E). W skład ENTSO-E wchodzi 41 operatorów systemów przesyłowych z 34 krajów

9 Elektrownie w Polsce Cieplne Kozienice 200MW, 500MW

10 Elektrownie w Polsce Wodne Elektrociepłownie

11 Do kotła doprowadzane jest paliwo i powietrze. W kotle następuje spalanie paliwa, czyli zamiana energii chemicznej paliwa na ciepło, które jest przejmowane przez wodę przepływającą przez kocioł. W wyniku dostarczenia ciepła, woda odparowuje i zamienia się w parę o wysokim ciśnieniu. Następnie wyprodukowana para przepływa przez turbinę parową, w której rozpręża się wykonując pracę mechaniczną – obraca wał turbiny. Praca mechaniczna wałem napędowym przekazywana jest z turbiny do generatora, gdzie zamieniana jest na energię elektryczną, zaś para wylotowa z turbiny kierowana jest do schładzacza. Tu odbierane jest ciepło od pary w wyniku czego następuje jej skroplenie (zamiana pary w wodę). Woda ze skraplacza jest kierowana do pompy, gdzie następuje jej sprężenie i cykl produkcji zaczyna się powtarzać. Opis działania elektrowni cieplnej

12 Typowa elektrownia cieplna węglowa

13 Obiegi termodynamiczne Rankine’a Hirna

14 Obiegi termodynamiczne fizyka

15 Schemat przemian energetycznych oraz wykres Sankey’a

16 Zwiększenie sprawności elektrowni cieplnej Metody zwiększenia sprawności elektrowni: 1. Podnoszenie temperatury i ciśnienia pary świeżej, dopływającej do turbiny, 2. Międzystopniowe (pojedyncze lub dwukrotne) przegrzewanie pary, 3. Regeneracyjne podgrzewanie wody zasilającej, 4. Skojarzenie wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej, 5. Obniżanie parametrów wylotowych pary – ciśnienia w skraplaczu, 6. Zwiększenie sprawności kotła, 7. Zwiększenie sprawności wewnętrznej turbiny, 8. Zmniejszenie zużycia energii na potrzeby własne (zwiększenie sprawności i regulacyjności urządzeń pomocniczych), 9. Skojarzenie obiegów o różnych czynnikach roboczych (np. gazpara).

17 Nowe technologie w polskich Nowe technologie w polskich elektrowniach węglowych Technologia cyrkulacyjnych kotłów fluidalnych Fluidyzacja polega na zawieszeniu rozdrobnionego ciała stałego w płynącym do góry strumieniu gazu, czyli na zetknięciu się fazy stałej z fazą gazową Zalety prezentowanej technologii: możliwość osiągnięcia wysokiej sprawności, utrzymywanie stałej temperatury w komorze spalania (800÷950 o C), niska emisja zanieczyszczeń (200 mg/Nm 3 SO 2, NO2, CO, 30 mg/Nm3 pył), elastyczność paliwowa (możliwość spalania paliw gorszej jakości, węgla, mułu, biomasy), Elektrownia Bełchatów - modernizacje Nowy blok energetyczny 915 MW Nadkrytyczne parametry pary, Nowoczesne układy łopatkowe turbiny, Układ odzysku ciepła ze spalin – FGHRS. Sprawność brutto w warunkach nominalnych 44,4% tj: sprawność netto 42 %.

18 Blok wytwórczy. Równanie momentów

19 Warunki synchronizacji

20 Stan obciążenia generatora mocą czynną Zachowane równanie momentów

21 Stan obciążenia generatora mocą bierną

22 Regulatory napięcia. Algorytm regulacji

23 Przesył i rozdział energii elektrycznej Linia elektroenergetyczna -zespół przewodów elektrycznych odpowiednio izolowanych do przesyłania energii elektrycznej. 1. Ułożona w ziemi – linia kablowa. 2. Zawieszona na konstrukcjach wsporczych – linia napowietrzna.

24 Struktura rozdziału energii. GPZ Struktura rozdziału energii. GPZ

25 Stabilność systemu elektroenergetycznego W stanach ustalonych w każdej chwili czasowej pracy systemu elektroenergetycznego obowiązują zależności

26 Częstotliwość bazowa w KSE w danym roku, dniu

27 Charakterystyki statyczne systemu elektroenergetycznego

28 Automatyczna regulacja częstotliwości i mocy (ARCM) w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE) Formalne rezerwy w KSE Rezerwy mocy w czasie Proces regulacji powinien spełniać następujące kryteria: odchyłka mocy nie powinna przekraczać 100 MW od wartości zadanej dłużej niż 3 s; wartość niezbilansowanej energii nie powinna przekraczać poziomu 20MWh/h. Rezerwa wirująca Rezerwa zimna Razem Wymagana rezerwa ze względu na dodatkowe ubytki losowe i zakres regulacji pierwotnej Wymagana rezerwa ze względu na błąd prognozy 5%2%7%14%

29 ARCM E - uchyb regulacji obszaru CENTREL’a; ΔPp - odchylenie aktualnego bilansu mocy wymiany od wartości planowanej; Pp - aktualny bilans mocy wymiany dla systemu CENTREL; Ppo - planowany poziom bilansu mocy wymiany dla systemu CENTREL; Δf -odchylenie częstotliwości od wartości zadanej; f - częstotliwość w systemie; fo - zadana częstotliwość w systemie. KS - stała systemowa energii regulującej

30 Elektrownia Żarnowiec w ARCM ie

31 Automatyka GPZ Automatyka GPZ

32 Rynek energii: produkty i usługi Usługi systemowe – usługi świadczone na rzecz Operatora Systemu Przesyłowego (OSP), niezbędne do zapewnienia przez OSP prawidłowego funkcjonowania Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE), niezawodności jego pracy i utrzymywania parametrów jakościowych energii elektrycznej”

33 Rynek energii: produkty i usługi Ze względu na formę handlu, rynek energii w Polsce został podzielony na trzy typy rynków: - Rynek kontraktowy, - Rynek giełdowy. - Rynek bilansujący (Systemowy Optymalizująco-Bilansujący Rynek Energii). Kupując energię elektryczną klient nabywa: - Towar w postaci energii elektrycznej, - Usługę przesyłu tej energii od wytwórcy do odbiorcy. W rzeczywistości, oprócz wymienionych, na rynku energii występują jeszcze inne usługi takie jak: - Rezerwy mocy wytwórczych w elektrowniach, - Usługa: zwiększona pewność zasilania, - Usługi systemowe świadczone przez wytwórców i inne podmioty dla Operatora Systemu Przesyłowego niezbędne do prawidłowego funkcjonowania systemu elektroenergetycznego.

34 Wielopoziomowy układ regulacji częstotliwości w ENTSO-E

35 Cechy regulacji mocy

36 Katalog usług systemowych w KSE: Podmioty świadczące usługęRodzaj usługi Jednostki Grafikowe Wytwórcze aktywne (JWCD) 1. operacyjna rezerwa mocy 2. udział w regulacji pierwotnej 3. udział w regulacji wtórnej 4. udział w automatycznej regulacji napięcia i mocy biernej 5. praca z zaniżeniem 6. praca z przeciążeniem Jednostki wytwórcze w elektrowniach pompowych, Jednostki wytwórcze w elektrowniach gazowych, Sterowane odbiory energii u odbiorców 1. rezerwa interwencyjna Jednostki wytwórcze nie będące Jednostkami Wytwórczymi Centralnie Dysponowanymi (nJWCD) 1. generacja wymuszona wzgledami sieciowymi (GWS)

37