3tom044

2. WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ 90

Tablica 2.6. Dane statystyczne i prognozy z 1995 r. dotyczące zużycia energii elektrycznej E, szczytowego zapotrzebowania na moc P_s i mocy osiągalnej P„ elektrowni i elektrociepłowni krajowych, wg [2.21] i PSE SA

Rok	1985	1990	1995	2000	2010
Zużycie energii elektrycznej £, TW -h	135,6	135,3	136,2	146,6	188,1
Moc szczytowa P„ MW	21255	22181	22341	25572	32535
Moc osiągalna P„, MW w tym w źródłach:	29037	30487	32108	33300	38650
— przemysłowych	2945	2949	2792	3000	4000
— 7-awodowych na węglu	24117	25687	27270	27738	28466
— zawodowych wodnych	1975	1851	2046	2162	2184
innych		—	—	500	4000

Roczny czas użytkowania obciążenia szczytowego T_s systemu krajowego wykazuje dość dużą stabilność, na poziomie 6000 h/a. W tablicy 2.6 przedstawiono dane statystyczne i prognozy dotyczące zużycia energii elektrycznej oraz mocy osiągalnej w krajowym systemie elektroenergetycznym.

Aspekty ekonomiczne wpływają na rozwój poszczególnych rodzajów elektrowni, głównie przez konieczność zapewnienia minimalnych kosztów wytwarzania energii w dłuższych okresach. Jednym z najistotniejszych problemów jaki się pojawia jest wyznaczenie optymalnej tzw. struktury mocy zainstalowanej w elektrowniach, określającej jakiego rodzaju elektrownie (technologie), o jakich mocach i parametrach powinny pracować w dalekiej perspektywie (15-=-20 lat). Rozwiązanie tego zadania zależy nic tylko od wielu czynników, takich jak wskaźniki i charakterystyki elektrowni, relacje pomiędzy cenami paliw i różnych materiałów, lecz również od sytuacji w systemie elektroenergetycznym.

Na rysunku 2.6 przedstawiono interpretację graficzną problemu w bardzo prostym przypadku rozróżnienia tylko pięciu grup elektrowni. Na rysunku 2.6a umieszczono zlinearyzowane charakterystyki rocznych kosztów elektrowni w funkcji czasu użytkowania mocy. Można uzasadnić, że optymalną strukturę mocy osiągnie się wówczas, gdy w poszczególnych strefach czasów użytkowania będą pracować elektrownie o najniższych kosztach (linia gruba). Przenosząc punkty przecięcia tych charakterystyk na uporządkowany wykres obciążenia systemu elektroenergetycznego (rys. 2.6b), można wyznaczyć optymalną moc poszczególnych grup elektrowni, wypełniając ten wykres od dołu.

Charakterystykę typu 1 mają elektrownie wodne (duże nakłady inwestycyjne, niskie koszty zmienne) i one powinny zajmować najniższą warstwę obciążeń podstawowych do punktu A. Moc ich jest jednak zwykle ograniczona (np. do P,) potencjałem hydroenergctycznym kraju i możliwościami realizacji tych kapitałochłonnych inwestycji. Charakterystykę typu 2 mają elektrownie jądrowe, których moc sumaryczna wynika również z ograniczeń w realizacji tych inwestycji, co jednak pominięto na rys. 2.6. Charakterystykę typu 3 mają elektrownie cieplne na tanie paliwo, a charakterystykę typu 4 — na droższe paliwa. Optymalna moc zainstalowana obu tych grup elektrowni powinna być wyznaczona z punktów przecięcia się granicznych czasów użytkowania mocy z uporządkowanym wykresem obciążeń. Pozostała moc powinna być zainstalowana w elektrowniach szczytowych o charakterystyce typu 5 (tanie inwestycyjnie, wysokie koszty zmienne), która jest typowa dla elektrowni z turbinami gazowymi i silnikami spalinowymi, a w pewnym sensie również dla elektrowni pompowych.

Rys. 2.6. Interpretacja graficzna problemu optymalnej struktury mocy w systemie elektroenergetycznym: a) charakterystyka kosztów; b) uporządkowany wykres obciążenia

Ograniczenie dalszego rozwoju elektrowni można rozpatrywać ze względu na:

a)    energię wejściową elektrowni,

b)    możliwości wytwórcze krajowego przemysłu,

c)    środki finansowe,

d)    lokalizację i właściwości poszczególnych rodzajów elektrowni.

Ad. a) Ograniczenia po stronie zasilania elektrowni energią wejściową dotyczą przede wszystkim:

struktury krajowych zasobów energii pierwotnej (np. w Polsce ok. 98,7% zasobów energii pierwotnej jest zgromadzonych w węglu, a jedynie 1,2% w paliwach płynnych i 0,1% w energii wodnej);

możliwości wykorzystania zasobów energii pierwotnej ze względów ekologicznych, finansowych, deficytu rąk do pracy pod ziemią itp.;

możliwości importu paliw i energii ze względu na dostępność na rynkach zagranicznych lub sytuację dewizową kraju.

Ad. b) Wdrożenie nowej technologii wytwarzania energii elektrycznej lub udoskonalenie znanych wymaga zwykle zakupu licencji i kosztownego przystosowania przemysłu do nowych zadań albo też importu maszyn i urządzeń.