Sistemele electroenergetice - în fa ţa unor noi provoc ări · Consumul de energie electric ă...
-
Upload
nguyenthien -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
Transcript of Sistemele electroenergetice - în fa ţa unor noi provoc ări · Consumul de energie electric ă...
Sistemele electroenergeticeSistemele electroenergetice
-- în faţa unor noi provocări în faţa unor noi provocări --
1
-- în faţa unor noi provocări în faţa unor noi provocări --
Prof.dr.ing. Mircea EremiaProf.dr.ing. Mircea Eremia
Universitatea Universitatea ““PolitehnicaPolitehnica”” din Bucureştidin Bucureşti
Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi, 28 Mai 2009
27000 TWh
Consumul de energie electrică
Ţări în curs de dezvoltare
OECD, Europa de Est
7,5 mld.
6,1 mld.
4,4 mld.
Populaţia pe glob
85%
15%8300 TWh
1980
71%
29%
15400 TWh
2000
55%
45%
2020
Consumul de energie electrică vs. Populaţia globului
Rezervele de energie în combustibili
2
Petrol convenţional
Petrol neconvenţional
Gaz convenţional
Gaz neconvenţional
Cărbune
Uraniu
45 ani
20 a.
65 ani
0 ani
200 ani
100 ani
70 ani
30-80 ani
150 ani
600 ani
1300 ani
>1000 ani, cu reciclare
Rezerve în exploatare Rezerve neexploatateCombustibil brut
Sursa: Current Trends in Energy & Power Markets. BP Statistical Review of World Energy 2005; BGR
Rezervele de energie în combustibili
• Combustibilii fosili, un dar al naturii, sunt pe cale de a fi epuizaţi
• Utilizarea combustibililor fosili cauzează probleme atât mediului înconjurător si sănătăţii oamenilor
• Încă exista o eficienţă redusă în ceea ce priveşte consumul de energie
Un nord american consumă energie cât:
Consumul de energie şi dezvoltarea durabilă
3
Un nord american consumă energie cât:
• 2 europeni• 10 chinezi• 15 indieni• 30 africani
Populaţia Statelor Unite ale Americii reprezintă 5% din populaţia pământului, însă consumă 25% din energia totală
Dezvoltarea durabilă = echilibrul dintre creşterea economică şiprogresul social în condiţiile protejării mediului înconjurător
Creştere
Consumul de energie şi dezvoltarea durabilă
4
Creştere
economică
Progres socialProtejarea
mediului
Tehnologie Economic Social-Mediu
Priorita
te
Viziune asupra priorităţilor dezvoltării durabile
5
Economic
Social-Mediu
Tehnologie
Social-Mediu Tehnologie
Economic
Trecut
Priorita
te
Prezent Viitor
Strategia de la Lisabona pentru dezvoltare durabilă
Liberalizarea
pieţei de energie
Inovare şi
competitivitate
Disponibilitatea energiei
primare
Siguranţă şi Calitate a
energiei
6
Eficienţă şi
costuri reduse
Conservarea florei şi
faunei naturale
Stoparea procesului de
schimbări climaterice
Reducerea
poluării
Capacitate de livrare
Strategia de la Lisabona
pentru o dezvoltare durabilă
10 Octombrie 2004
Interconectarea sistemelor electroenergetice
Vârf de sarcină: 223 GW
7
Unificarea Europei pe cale electrică
Vârf de sarcină: 21 GW
NORDEL
CapacitCapacitateate: 9: 944 GWGW
Vârf de sarcinăVârf de sarcină: : 6666 GWGW
ConsumConsum: : 405 405 TWhTWh
PopulaPopulaţieţie: 2: 244 milmil
CapacitCapacitateate:: 333737 GWGW
Vârf de sarcinăVârf de sarcină::215215 GGWWCapacitCapacitateate: : 85 85 GWGW
VVâârf de rf de sarcinăsarcină: : 6666 GWGW
Sistemele interconectate din Europa
Interconectarea sistemelor electroenergetice
8
Cabluri Cabluri HVDCHVDC
HVDC B2BHVDC B2B
Linii Linii HVACHVAC
UCTE
UPS/IPSUKTSOA
ATSOI
CapacitCapacitateate: : 663311 GWGW
Vârf de sarcinăVârf de sarcină: : 390 390 GWGW
ConsumConsum: : 2525330 0 TWhTWh
PopulaPopulaţieţie: 4: 45050 milmil
ConsumConsum: 12: 128585 TWhTWh
PopulaPopulaţieţie: 280: 280 mmilil
VVâârf de rf de sarcinăsarcină: : 6666 GWGW
ConsumConsum: : 400 400 TWhTWh
PopulaPopulaţieţie: : 6565 milmil
Cei mai mari exportatori din Europa:
Interconectarea sistemelor electroenergetice
- Franţa (11,4%), Republica Cehă (25,5%), Polonia (7,1%), Germania (1%), Lituania (70,3%), Bulgaria (18,9%).
9
Cei mai mari importatori din Europa:
- Italia (15,5%), Olanda (14,2%), Ungaria (19,6%), Belgia (9,0%), Austria (10,1%), Croaţia (16,8%).
zona UCTE
funcţionare sincronă cu UCTE
Valori în GWh
Circulaţiile fizice* de energie electrică în 2006
Interconectarea sistemelor electroenergetice
Comisia Europeană recomandă un grad de interconectare
10* A nu se confunda cu schimburile contractuale
de interconectare de cel puţin 10% din puterea instalată a ţării
Dezvoltarea interconexiunilor UCTE
asincronsincron
Interconectarea sistemelor electroenergetice
11
Inelul mediteranean
VulnerabilitateVulnerabilitate: limitări în ceea ce priveşte capabilitatea de
a face faţă unor incidente uzuale şi de a
“supravieţui” evenimentelor neaşteptate provenind
din interiorul şi exteriorul sistemului electric
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
13
RobusteţeRobusteţe: capabilitatea de a face faţă unor incidente
uzuale şi de a “supravieţui” evenimentelor
neaşteptate cauzate din interiorul sau din
exteriorul sistemului electric, respectiv de a reveni
la o stare normală de funcţionare
... ajută-mă,
nu pot să îl ţin prea mult
14
Sistemul electroenergeticeste un sistem complex,care necesită resursefoarte mari (umane şimateriale)
Cele mai grave incidente: SUA-Canada 2003
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
16Sursa: Sesiunea CIGRE Paris 2004
“Riscul în Italia este mic, reţeaua italiană este mai
Declaraţia Operatorului de Sistem din Italia:
Se poate întâmpla şi altora?
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
18
“Riscul în Italia este mic, reţeaua italiană este mai
modernă decât cea din SUA, iar Europa are criterii
tehnice mult mai riguroase privind funcţionarea
interconectată.”
Cele mai grave incidente: Italia 2003
Italia în beznă
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
19
Italia în beznă
Declaraţia Operatorului de Sistem din Italia
DA, se întâmplă şi altora.
Sunt sistemele electroenergetice vulnerabile?
20
“Sistemul nostru este mai sigur decât cel din SUA,
dar este mai vulnerabil.”
Declaraţia Operatorului de Sistem din Italia(după incident):
�� CreCreşterea consumuluişterea consumului
�� Reducerea marjelor de siguranţăReducerea marjelor de siguranţă
�� Creşterea complexităţiiCreşterea complexităţii�� Diversitate insuficientă a energiei primareDiversitate insuficientă a energiei primare
... este
inofensiv
...
WOW
Icebergul vulnerabilităţii
21
�� Creşterea complexităţiiCreşterea complexităţii
�� Interdependenţa crescută cu alte infrastructuri criticeInterdependenţa crescută cu alte infrastructuri critice
�� Schimbări în contextul socialSchimbări în contextul social
�� Descentralizarea nivelurilor decizionaleDescentralizarea nivelurilor decizionale
�� Diversitate insuficientă a energiei primareDiversitate insuficientă a energiei primare
�� Evoluţia tehnologică insuficientăEvoluţia tehnologică insuficientă
�� Incertitudini datorate evoluţiei procesului de Incertitudini datorate evoluţiei procesului de
liberalizare şi descentralizareliberalizare şi descentralizare
�� Investiţii insuficiente în infrastructura de producere, Investiţii insuficiente în infrastructura de producere,
transport şi distribuţietransport şi distribuţie
�� Activităţi defectuoase în prognoză, management şi Activităţi defectuoase în prognoză, management şi
control control
�� etc.etc.
“Smart “Smart evolutionevolution””
Evoluţia de la “reţelele pasive” spre “reţelele active”
Sisteme de comunicaţii
Monitorizare în timp real
Acţionare de la distanţă
24
Reţele pasive =reţele dependente de intervenţia operatorului uman
Reţele active =reţele capabile să răspundă (să se adapteze) în timp real la evenimente complexe
Generare centralizată şi control centralizat
Circulaţia liberă a puterilor conform legilor lui Kirchhoff
Controlul circulaţiei de puteri cu ajutorul electronicii de putere
Generare centralizată şi distribuităControl inteligent central şi distribuit
Evoluţia de la “reţelele pasive” spre “reţelele active”
25
Producţia de energie electrică prin simpla urmărire a sarcinii
Comutaţie manuală
Protecţii electromecanice
Mentenanţă periodică
Echilibrarea dinamica a producţiei sau consumului variabil
Răspuns automat, Actiuni predictive
Protecţii numerice
Mentenenţă predictivă
Centrală eoliană “off-shore”
Integrarea surselor de generare: o mare provocare
Micro-hidro centrale Centrală
fotoelectricăHidrocentrală
Biomasă
CTE cu 0 emisii Controler
26
SMES
Pile cu combustibil
Stocare de energie termcă
Panouri fotoelectrice
Energia valurilor
Managementul consumului
CHPStocare de hidrogen
µStocare de energie electrică
Microreţea
Controler local
Panouri fotoelectrice
Nod de comunicaţie
Transformator