Generacja rozproszona -
nowe możliwości dla
sektora
Polskie Sieci Elektroenergetyczne SA
Krzysztof
Żmijewski
Warszawa, 25 styczeń 2001 r.
Otwarty Uniwersytet PSE
Generacja rozproszona -
nowe możliwości dla
sektora
Polskie Sieci Elektroenergetyczne SA
Krzysztof
Żmijewski
Warszawa, 25 styczeń 2001 r.
Otwarty Uniwersytet PSE
2
• Definicja źródeł rozproszonych (wg CIGRE):
Źródła wytwórcze małej mocy, nie podlegające
centralnemu planowaniu, z reguły produkujące
energię elektryczną w skojarzeniu z ciepłem
• Najważniejsze kryteria:
- moc źródła,
- miejsce przyłączenia,
- sposób dysponowania mocą źródła,
- określony maksymalny poziom emisji
zanieczyszczeń.
3
•Elektrociepłownie przemysłowe
•Małe elektrownie wodne
Dotychczasowe źródła
rozproszone w Polsce
4
• Nowe generacje źródeł wytwórczych średniej i małej mocy, dzięki
zaletom inwestycyjnym (krótki czas budowy i mniejsze ryzyko
inwestycyjne) i eksploatacyjnym (wysoka sprawność i mniejsze
koszty przy pracy w skojarzeniu) okazały się rozwiązaniami
konkurencyjnymi rynkowo.
• Dążenie do zrównoważonego rozwoju (również w zakresie
energetyki) zwiększyło atrakcyjność lokalnych zasobów
energetycznych, co znalazło odzwierciedlenie w odpowiednich
dyrektywach Unii Europejskiej a także
w polskim Prawie energetycznym.
• Procesy demonopolizacji i prywatyzacji w sektorze
elektroenergetyki spowodowały zainteresowanie inwestorów
budową źródeł o średniej i małej mocy, zlokalizowanych blisko
odbiorców, co pozwala uniknąć części kosztów przesyłu i
dystrybucji.
• W przypadku skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej
małe źródła nie wymagają budowy dużych scentralizowanych sieci
ciepłowniczych.
Wzrost znaczenia źródeł
rozproszonych
5
Operator Systemu
Przesyłowego (OSP)
Zapewnia w KSE:
• Stworzenie podstawowych
warunków do handlu energią
„ponad siecią”
• Fizyczną realizację lub koordynację
fizycznej realizacji umów
sprzedaży energii elektrycznej
6
Zadania OSP
• Eksploatacja i rozwój sieci przesyłowej
• Dysponowanie źródłami wytwórczymi i
połączeniami międzysystemowymi
• Administrowanie bilansowym rynkiem
energii elektrycznej
• Zapewnienie rezerw mocy i usług
systemowych
• Utrzymanie jakości, ciągłości i
niezawodności dostaw energii
• Opracowywanie długoterminowych planów
rozwoju systemu elektroenergetycznego
7
Obszar działania OSP
• Dostawca usług przesyłowych i
tranzytowych
• Dyspozytor systemu przesyłowego
i międzynarodowych połączeń
międzysystemowych
• Dyspozytor systemu wytwórczego
• Dostawca usług systemowych
• Administrator systemowego rynku
energii elektrycznej
8
Uwarunkowania prawne
wytwarzania rozproszonego i
działalności OSP
• Ustawa Prawo energetyczne
• Rozporządzenie przyłączeniowe i taryfowe
• Rozporządzenie w sprawie obowiązku zakupu
energii elektrycznej i ciepła ze źródeł
niekonwencjonalnych (nowelizacja)
• Rezolucja Sejmu z 8 lipca 1999 r.
• Założenia polityki energetycznej Polski do
2020 r.
• Strategia rozwoju energetyki odnawialnej
przyjęta przez RM we wrześniu 2000 r.
9
Warunek oznaczający
wypełnienie obowiązku dla
energii elektrycznej...
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
rozp. MG
strategia-1
strategia-2
udział % w roku nie mniejszy, niż:
udział % w roku nie mniejszy, niż:
10
...czyli następująca ilość
koniecznej do wyprodukowania
energii elektrycznej
0
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
rozp. MG
strategia-1
strategia-2
G
W
h
G
W
h
11
• Zwolnienie z uzyskiwania koncesji,
• Obowiązek zakupu energii elektrycznej i ciepła
ze źródeł niekonwencjonalnych, w tym
odnawialnych,
• Promowanie skojarzonego wytwarzania energii
elektrycznej i ciepła jako podstawy strategii
zintegrowanego zarządzania energią i
środowiskiem oraz decentralizacji
organizacyjno-technicznej systemów
energetycznych.
Warunki funkcjonowania
źródeł rozproszonych
Wewnętrzne:
-
wdrażanie sprzyjających instrumentów legislacyjnych,
- istniejące zasoby energii odnawialnej,
- potencjał popytowy,
- konkurencja wśród producentów i dostawców urządzeń
Zewnętrzne:
-
uwarunkowania i prognozy rozwoju w państwach UE,
- dalszy postęp technologiczny w produkcji tych źródeł,
- liberalizacja europejskich rynków energii,
- regulacje międzynarodowe związane z ochroną
środowiska
Uwarunkowania rozwoju
wytwarzania rozproszonego w
Polsce do 2020 r.
13
Agregaty kogeneracyjne
Zainteresowanie inwestorów instytucjonalnych, w tym władz
samorządowych (modernizacja lokalnych ciepłowni węglowych)
oraz przedsiębiorstw, a także atrakcyjność ekonomiczna
inwestowania, przychylna polityka rządu, promująca te źródła na
równi z odnawialnymi, stwarza szansę szerokiego zastosowania
w Polsce do 2020 r.
Małe elektrownie wodne
Niewykorzystany dotychczas potencjał zasobów wodno
-energetycznych oraz istniejących budowli piętrzących, rosnące
zainteresowanie inwestorów prywatnych i władz
samorządowych, sprzyjająca polityka rządu, obniżające się
koszty budowy (większa konkurencyjność) stwarzają duże
możliwości zastosowania tej technologii w horyzoncie 2020 r.
Technologie rozproszonego
wytwarzania (I)
Siłownie wiatrowe
Moc zainstalowana siłowni przyłączonych do sieci - 3 MW, roczna
produkcja energii elektrycznej - 5,9 GWh, oszacowany potencjał -
15 do 24 TWh rocznie (według ekspertów UE - 10 TWh rocznie).
Korzystne warunki rozwoju występują w pasie nadmorskim, w
części Polski centralnej oraz na obszarach górskich.
Źródła wykorzystujące energię biomasy
Potencjał techniczny zasobów biomasy w Polsce do 2030 r. wynosi
ponad 24 TWh rocznie (12 TWh - drewno, ok. 5 TWh - słoma, 7
TWh - biogaz, bioetanol, olej z nasion rzepaku, osady ściekowe,
odpady komunalne stałe). Postęp technologiczny (obniżenie
kosztów), konieczność unieszkodliwienia gazu wysypiskowego,
wprowadzanie nowych technologii konwersji biomasy
(gazyfikacja), pozwalają spodziewać się znacznego wzrostu
zastosowania tej technologii.
Technologie rozproszonego
wytwarzania (II)
Źródła wykorzystujące energię geotermalną
Ze względu na zasoby energii geotermalnej, charakteryzujące
się niską temperaturą geopłynu - 30°C - 120°C, przy
wymaganej do produkcji energii elektrycznej 120°C - 150°C,
nie jest możliwe wykorzystanie tej technologii do produkcji
energii elektrycznej. Istotny wzrost wykorzystania energii
geotermalnej do celów grzewczych i przygotowania ciepłej
wody przewiduje się po dopiero po 2020 r.
Ogniwa fotowoltaiczne
Ograniczone możliwości zastosowania do wytwarzania
produkcji energii elektrycznej w horyzoncie 2020 r. ze względu
na wysokie koszty, niezbyt sprzyjające warunki atmosferyczne
oraz niską sprawność przemiany (13% - 30%). Korzystne
warunki do budowy występują na wybrzeżu oraz w części
województw : dolnośląskiego, opolskiego, łódzkiego i
mazowieckiego.
Technologie rozproszonego
wytwarzania (III)
16
Koszty energii elektrycznej ze
źródeł rozproszonych i elektrowni
systemowych
Koszty wytwarzania
Konkurencyjne w stosunku do źródeł
systemowych mogą być agregaty kogeneracyjne,
przy założeniu wykorzystania ich pełnych mocy
wytwórczych.
Koszty przesyłu i dystrybucji
Istotnym czynnikiem wpływającym na cenę
energii elektrycznej produkowanej w danym
źródle są opłaty przesyłowe.
17
(przy stopie dyskonta 10% i czasie użytkowania
mocy maksymalnej źródeł)
zł/MWh godziny
Agregat kogeneracyjny
69 8 450
Elektrownia biogazowa
140 8 000
Elektrownia wodna 160 5 000
Elektrownia wiatrowa
170 2 600
Źródło systemowe
118 ~5 000
Przeciętne koszty wytwarzania
energii elektrycznej w źródłach
rozproszonych i elektrowniach
systemowych
18
Wariant I
Alternatywą w procesie optymalizacyjnym są poza
źródłami systemowymi źródła rozproszone -
głównie agregaty kogeneracyjne, po 2020 r. 60 MW
w el. wiatrowych
Wariant II, III, IV
W 2020 r. moce zainstalowane w źródłach
rozproszonych wyniosą odpowiednio 2670 MW,
5014 MW, 5674 MW
a udział agregatów kogeneracyjnych: 52%, 72%,
73%
Scenariusze rozwoju wytwarzania
rozproszonego do 2020 r.
19
Rozwój wytwarzania
rozproszonego (wariant IV)
0
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
6 000
Źr
ód
ła
e
n
er
gi
i e
le
kt
ry
cz
ne
j d
od
aw
an
e
w
p
ro
ce
si
e
op
ty
m
al
iz
ac
yj
n
ym
[
M
W
]
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
Rok
El. na biomasę
El. wiatrowe
El. wodne
Agr. kogenerac.
20
Produkcja energii elektrycznej w
grupach źródeł wytwarzania dla
wariantu IV
0
20 000
40 000
60 000
80 000
100 000
120 000
140 000
160 000
180 000
200 000
220 000
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
Rok
Pr
od
u
kc
ja
e
ne
rg
ii
el
ek
tr
yc
zn
ej
[
G
W
h
]
El. wiatrowe
El. wodne
El. na biomasę
Agr. kogenerac.
Turb. szcz. 165
Cykl komb. 480
Węg. brun. nowe
Węg. kam. nowe
El. na gaz ziemny
El. na węgiel brunatny
El. na węgiel kaimenny
EC przemysłowe
EC zawodowe
El. szczytowo-pompowe
El. wodne przepływowe
21
• Przyłączone do sieci rozdzielczych (lokalnych)
mogą zmniejszać zapotrzebowanie na usługi
przesyłowe.
• Zainstalowane - odsuwają na przyszłość
inwestycje w sieci przesyłowe (i rozdzielcze).
• Zmniejszenie obciążenia linii przesyłowych
(i rozdzielczych) w ciągu całego roku.
• Redukcja wpływu awaryjności sieci przesyłowych
(i rozdzielczych) na niezawodność dostaw energii
w okresie szczytu jesienno-zimowego.
Wpływ rozproszonego
wytwarzania na działalność
OSP (1)
22
• Poprawa warunków eksploatacyjnych urządzeń
(np. zmniejszenie liczby przypadków przekroczenia
obciążalności lub mocy znamionowej transformatorów).
• Zwiększenie produkcji energii elektrycznej w źródłach
rozproszonych ogranicza sprzedaż energii elektrycznej
z rynku systemowego.
• Źródła rozproszone wpływają na ograniczenie
zapotrzebowania na usługi systemowe.
• Mogą zwiększać ilość wymaganej rezerwy systemowej.
Wpływ rozproszonego
wytwarzania na działalność
OSP (2)
23
Techniczne aspekty
wprowadzania źródeł
rozproszonych do systemu
• niezawodność systemu
• regulacja częstotliwości
• sterowanie systemu
• modelowanie systemu
• planowanie rozwoju
• jakość energii elektrycznej
• bezpieczeństwo pracy systemu
• prognozowanie obciążenia
• zabezpieczenia
24
Prognoza potencjalnego obniżenia
emisji SO
2
, NOx i pyłu dzięki
produkcji en. el.
przez nowe źródła odnawialne
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
SO2
NOx
PYŁ
M
g
M
g
Wariant minimum - 7,5% energii
odnawialnej
25
Prognoza potencjalnego obniżenia
emisji CO
2
dzięki produkcji energii
elektrycznej przez nowe źródła
odnawialne
0
2 000
4 000
6 000
8 000
10 000
12 000
14 000
16 000
18 000
20 000
2
0
0
1
2
0
0
2
2
0
0
3
2
0
0
4
2
0
0
5
2
0
0
6
2
0
0
7
2
0
0
8
2
0
0
9
2
0
1
0
2
0
1
1
2
0
1
2
ty
s.
M
g
ty
s.
M
g
26
Strategiczne cele OSP
uwzględniające wytwarzanie
rozproszone (1)
• Tworzenie warunków dla rozwoju konkurencji
na systemowym rynku energii elektrycznej.
• Utrzymanie ciągłości i jakości zasilania,
optymalizacja ograniczeń sieciowych i strat.
• Efektywny rozwój usług przesyłowych i
regulacyjnych.
• Zrealizowanie infrastruktury techniczno-
informacyjnej dla rynku energii elektrycznej i
pełnienie funkcji jej administratora.
27
Strategiczne cele OSP
uwzględniające wytwarzanie
rozproszone (2)
• Wzrost ekonomiki i niezawodności systemu
dysponowania źródłami i elementami
systemu przesyłowego.
• Promowanie efektywnego użytkowania
energii elektrycznej.
• Skuteczna ochrona środowiska naturalnego.
Dziękuję Państwu za
uwagę