PODSTAWY ELEKTROENERGETYKI
CZ
ŚĆ 1
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA KRAJOWEGO SYSTEMU
ELEKTROENERGETYCZNEGO
1
SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY
Definicja
System elektroenergetyczny (SEE) to zbiór wzajemnie
powiązanych elementów słu\
ących do:
" wytwarzania,
" przekształcania,
" przesyłania,
" rozdziału,
" akumulowania,
" u\
ytkowania energii elektrycznej,
a tak\
e elementów niezbędnych do sterowania jego pracą, połączonych
ze sobą funkcjonalnie w celu realizacji ciągłej dostawy energii
elektrycznej odbiorcom.
Ze względu na niewielkie mo\
liwości magazynowania energii
elektrycznej, cała bie\
ąca produkcja energii jest natychmiast
konsumowana. Ma to fundamentalne znaczenie dla procesu sterowania
pracą SEE.
2
1
ELEMENTY SEE NA DRODZE OD WYTWÓRCY
DO ODBIORCY ENERGII ELEKTRYCZNEJ
3
SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY
Główne podsystemy SEE
Podsystem wytwórczy  tworzą go wszystkie elektrownie krajowe,
które generalnie dzielą się na:
" elektrownie cieplne na węgiel kamienny i inne paliwa, np. gaz
ziemny,
" elektrownie cieplne na węgiel brunatny,
" elektrownie wodne (w tym szczytowo-pompowe),
" elektrownie przemysłowe,
" z
ródła odnawialne.
4
2
PODSYSTEM WYTWÓRCZY
Informacje wstępne
Moc zainstalowana elektrowni
j =n
=
=
=
Pi = Pnj
=
=
=
"
"
"
"
j =1
=
=
=
Moc osiągalna elektrowni
Po = Pi - Pu
= -
= -
moc jaką elektrownia mo\
e osiągnąć = -
w sposób trwały przy dobrym stanie urządzeń
i przeciętnych warunkach pracy
Pu  ubytki mocy spowodowane wadami układu
(t > 15 h; dla elektrowni wodnych t > 5 h)
technologicznego, zmianami konstrukcyjnymi,
naturalnym starzeniem układu technologicznego, itp.
Moc dyspozycyjna elektrowni
moc maksymalna, która mo\
e być
oddana w ustalonym czasie
Pd = Po - Puz = Pi - Pu - Puz
= - = - -
= - = - - = f(t)
= - = - -
w rzeczywistych warunkach
eksploatacji (jest funkcją czasu)
Puz  okresowe zmienne ubytki mocy spowodowane remontami,
awariami oraz przejściowym pogorszeniem warunków zewnętrznych
5
(jakość paliwa, zmiany temperatury wody chłodzącej i powietrza)
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Elektrownie kondensacyjne
Moc zainstalowana na koniec 2004 r.
1. El. Bełchatów - 4420 MW
2. El. Kozienice - 2820 MW
3. El. Turów - 2088 MW
4. El. Połaniec - 1800 MW
5. El. Rybnik - 1775 MW
6. El. Dolna Odra - 1742 MW
7. El. Jaworzno - 1635 MW
8. El. Opole - 1479 MW
9. El. Pątnów - 1200 MW
10. El. A
aziska - 1155 MW
11. El. A
agisza - 840 MW
12.El. Siersza - 786 MW
13. El. Adamów - 600 MW
14. El. Ostrołęka - 600 MW
15. El. Skawina - 590 MW
16. El. Konin - 523 MW
17. El. Stalowa Wola - 341 MW
18. El. Halemba - 200 MW
19. El. Blachownia - 158 MW
6
3
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Elektrownie wodne
Moc zainstalowana na koniec 2004 r.
PG PL
[MW] [MW]
1. śarnowiec 716,0 800,0
2. Porąbka-śar 550,0 540,0
3. Włocławek 162,0 -
4. śydowo 152,0 120,8
5. Solina 137,2 41,4
6. Niedzica 90,0 89,0
7. Dychów 79,5 30,0
8. Ro\
nów 50,0 -
9. Koronowo 26,0 -
10. Tresna 21,0 -
11. Dębe 20,0 -
12. Porąbka 12,6 -
13. Brzeg Dolny 9,7 -
14. śur 9,0 -
15. Myczkowce 8,3 -
16. Czchów 8,0 -
17. Pilchowice 7,9 -
Itaipu (Brazylia/Paragwaj)  12600 MW
18. Bielkowo 7,5 -
Gran Coulee (USA)  9711 MW
19. Otmuchów 4,8 -
Guri (Wenezuela)  9000 MW
20. Jeziorsko 4,8 -
Krasnojarska (Rosja)  6096 MW -
21. Bobrowice 2,5
Schaffhausen (Szwajcaria)  2 MW (1909)
Schaffhausen (Szwajcaria)  2 MW (1909)
7
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Moc zainstalowana
2009 r.
2008 r.
8
4
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Produkcja energii (2009)
9
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Moc zainstalowana (1962-2009)
10
5
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Produkcja energii (1951-2008)
11
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Struktura mocy osiągalnej
2009 r.
2008 r.
12
6
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU WYTWÓRCZEGO
Planowany rozwój
1. Elektrownia Pątnów II (w budowie)  blok o mocy 460 MW
opalany węglem brunatnym
2. Elektrownia Bełchatów II  blok o mocy 833 MW opalany
węglem brunatnym
3. Elektrownia A
agisza II  blok o mocy 460 MW opalany
węglem kamiennym
Makieta bloku 833 MW w Elektrowni
Bełchatów II
13
SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY
Główne podsystemy SEE
Podsystem przesyłowo-
rozdzielczy (układ sieciowy)
 tworzą go sieci
elektroenergetyczne o
charakterze przesyłowym (w
Polsce jest to krajowa sieć
przesyłowa o napięciu 750, 400
i 220 kV) i o charakterze
rozdzielczym (w Polsce sieci
rozdzielcze o napięciu 110 kV i
ni\
szym)
14
7
KLASYFIKACJA POZIOMÓW NAPI
CIOWYCH
I SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH
Klasyfikacja poziomów napięciowych:
" napięcia niskie (nN): d" 1 kV
" napięcia średnie (SN): 1 kV < UN < 110 kV
" napięcia wysokie (WN): 110 kV,
" napięcia najwy\
sze (NN): 220kV, 400kV,
" napięcia ultrawysokie (UWN): 750 kV i wy\
sze.
Klasyfikacja sieci ze względu na pełnione funkcje:
" Sieć przesyłowa  zdefiniowana jako zbiór urządzeń współpracujących
ze sobą w celu przesyłu energii z węzłów wytwórczych (elektrowni) do
węzłów odbiorczych, jakimi są stacje transformatorowo rozdzielcze
400/110 kV i 220/110 kV  w Polsce sieć o napięciu 220 kV i wy\
szym,
" Sieć rozdzielcza  zdefiniowana jako zbiór urządzeń współpracujących
ze sobą w celu rozdziału energii między odbiorców  w Polsce sieć o
napięciu 110 kV i ni\
szym.
15
STRUKTURA SIECI PRZESYA
OWEJ W KSEE
Aktualnie właścicielem sieci przesyłowej w Polsce jest spółka Polskie Sieci
Elektroenergetyczne SA (PSE SA) z siedzibą w Warszawie. Polskie Sieci
Elektroenergetyczne SA posiadają na terenie kraju:
" 167 linii o napięciu 220 kV o łącznej długości 7 919 km,
" 71 linii o napięciu 400 kV o łącznej długości 5 261 km,
" 1 linię o napięciu 750 kV o długości 114 km,
" 1 linię prądu stałego 450 kV,
" 1 stację przekształtnikową AC/DC,
" 106 stacje elektroenergetyczne najwy\
szych napięć,
" ok. 180 transformatorów.
Do sieci przesyłowej (400 i 220 kV) przyłączonych jest:
" 81 jednostek wytwórczych (cieplnych i wodnych)  54% łącznej mocy,
" sieci 110 kV nale\
ące do spółek dystrybucyjnych,
" 8 odbiorców końcowych (ZCh Police, ZCh Puławy, ZCh Tarnów,
ZCh Kędzierzyn Koz
le, Koksochemia (Huta Katowice), Huta Zawiercie,
Huta Częstochowa, Kopalnia Czeczot).
16
8
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU PRZESYA
OWEGO
Schemat sieci przesyłowej
17
CHARAKTERYSTYKA PODSYSTEMU PRZESYA
OWEGO
Rozwój sieci przesyłowej
1. W budowie dwunapięciowa (400 i 220 kV) linia łącząca
stacje Ostrów i Plewiska (okolice Poznania)
2. Zatwierdzona do realizacji linia 400 kV łącząca stacje
Ostrów i Trębaczew (okolice Bełchatowa)
3. Planowana dwunapięciowa (400 i 220 kV) linia łącząca
stacje Pątnów, Konin i Plewiska
18
9
STRUKTURA SIECI ROZDZIELCZEJ W KSEE
Sieć rozdzielczą w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym tworzy:
Sieć rozdzielczą w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym tworzy:
" ponad 32 tys. km linii WN o napięciu 110 kV (praktycznie w 100 %
są to linie napowietrzne),
" około 280 tys. km linii SN (w tym około 60 tys. km linii kablowych)
o napięciu od 6 do 30 kV,
" prawie 400 tys. km linii niskiego napięcia (w tym około 115 tys. km
linii kablowych) o napięciu 0,4 kV,
" ponad 1100 stacji elektroenergetycznych 110 kV/SN (tzw. GPZ-tów),
" około 180 tys. stacji SN/nN.
W ostatnich latach do sieci rozdzielczej przyłącza się z
ródła energii
o niewielkich mocach, tzw. z
ródła generacji rozproszonej. y
ródłami tymi
są głównie elektrownie wiatrowe oraz aparaty kogeneracyjne zasilane
paliwem gazowym (gaz ziemny lub biogaz).
19
PODZIAA
SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH ZE WZGL
DU NA
PEA
NIONE FUNKCJE W SEE
1. Sieci miejskie  sieci zasilające odbiory komunalno-bytowe oraz
przemysłowe na obszarach du\
ych miast. W skład sieci miejskich wchodzą
sieci nN, SN i 110 kV. Sieci miejskie nN i SN wykonane są przewa\
nie jako
kablowe (jedynie na peryferiach miast jako napowietrzne). Odrębną siecią
jest miejska sieć oświetleniowa nN. Ciągi liniowe 110 kV w miastach są
budowane przewa\
nie jako napowietrzne. Tylko w obszarach silnie
zurbanizowanych buduje się linie kablowe 110 kV.
2. Sieci terenowe  sieci terenowe zasilają odbiory zlokalizowane na
obszarach wiejskich lub w obrębie małych miast. Sieci terenowe są
przewa\
nie wykonywane jako sieci napowietrzne.
3. Sieci przemysłowe  są to sieci zasilające urządzenia zainstalowane w
zakładach przemysłowych. Główną cechą odró\
niającą sieci przemysłowe
od sieci miejskich i terenowych jest stosowanie innych napięć
znamionowych (w przypadku sieci nN oprócz napięcia 400/230 V stosuje
się równie\
napięcie 400/690 V, natomiast w sieci SN głównie napięcie 6 kV
(rzadziej 10 kV)). Sieci przemysłowe są głównie sieciami kablowymi.
20
10
SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY
Główne podsystemy SEE
Odbiory  są to grupy odbiorników zasilanych z danego węzła
sieciowego. Moc odbioru jest sumą mocy pobieranych przez
poszczególne odbiorniki.
Odbiorca  osoba fizyczna lub prawna zarządzająca danym odbiorem.
Rodzaje odbiorów sieciowych:
" Przemysł i wielcy odbiorcy,
" Trakcja elektryczna PKP,
" Odbiory komunalno-bytowe (lokale mieszkalne, lokale
niemieszkalne, gospodarstwa rolne, trakcja miejska, oświetlenie
ulic),
" Straty w sieci (techniczne i handlowe).
21
DOBOWE ZAPOTRZEBOWANIE NA MOC (MW)
W KRAJOWYM SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM
27
11
DOBOWE ZAPOTRZEBOWANIE NA MOC (MW)
W KRAJOWYM SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM
Maksymalne w 2010 r. Minimalne w 2010 r.
28
ŚREDNIE MIESI
CZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA MOC W SZCZYTACH
WIECZORNYCH Z DNI ROBOCZYCH
30
12
MAKSYMALNE I ŚREDNIE ROCZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA MOC
Z DNI ROBOCZYCH
31
STRUKTURA SPRZEDAśY ENERGII ELEKTRYCZNEJ
33
13
PRODUKCJA I ZUśYCIE ENERGII (2007-2009)
34
PLAN SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ
NAJWYśSZYCH NAPI
Ć WRAZ Z PODZIAA
EM NA SPÓA
KI
REGIONALNE I SPÓA
KI DYSTRYBUCYJNE
Szwecja
PSE - Północ S .A.
ZRC
SLK śaro wiec
Słups k
GDA (5)
Gdańsk SCHEMAT
GBL
DUN
Gdańsk
D unowo
B łonia ORGANIZACYJNY
ELK
E łk
ZYD
śy dowo OLM
Ols zty n
Mątki
P olic e OLS
PLC Ols z tyn
GLN GRU Krajowa sieć EE
Glink i Gr udziądz
MON
Mor z y czy n BIA
B iałys tok
ROS
VIE R oś
KRA PKW JAS
V ier rad en Krajnik P iła (dawniej PSE - Polskie Sieci
Jas iniec
K r z ew ina NAR
N ar ew
BYD OST
B y dgos z c z TEL Ostrołęk a
Toru ń E lana
Elektroenergetyczne)
GOR
Gor z ów
PLO
WLA Płoc k
Wło c ławek
A z oty PDE
CZE P odols zyc e
C zer wonk a
Moś c is k a MIL
PLE PAT MSK Miłosna
P lewisk a PPD P ątnó w
Poz na ń
P ołudnie
Wa rsz aw a
KON S och acz ew SOC WTO
Konin MOR Towarowa
Mory
PIA
ADA P ias eczno
LSN Ada mów
Leś niów
ZGC ZGI
Zielona Gór a E C Zgier z
LES
Lesz no
KOZ
P abia nic e
PAB
ZUK OSR JAN J an ów K ozienic e
śuk ow ice Os trów
Spółki regionalne,
LSY
POL
Lublin
P olkow ic e PIO
ROG
R ogowiec Piotrk ów PUL S y s temowa
CRN P uła wy
CHS
Cz ar na PAS ROZ Ch ełm
P asik ur owice Ro\
k i
BEK ABR
Kopalnia A br amowice grupy i koncerny
KLE B ełc hatów
HAG K lecina TRE
Hage nv erden MIK
Tręb ac z ew
Mikułow a
CPC SWI
KIE
Cieplic e Świebodz ic e
Kielc e
KPK OSC MKR
P ias k i Os tr owiec
A niołów ANI Mok r e
energetyczne
DBN H uta C zęs tochow aHCZ JOA RAD
BOG Dobrzeń J oachimó w R adk owice
ZAM
B ogus zów WRZ
Wrz osow a CHM Zamoś ć
GRO
Tuc znawa Chmieló w
Gros z owice PEL
ZBK TCN STW
Ząbkow ic e ROK
S talowa
Rok itnic a
BLA
B lac hownia LOS Wola
LAG A
oś nice
DOB
KAT
K atowice JAM D obrotwór
KHK RZE
KED HAL Kok s ochemia Rzes z ów
K ędz ierzy n
H alemba SIE S ier s z a
WIE
BYC
Wielopole Luboc z aLUA CHA
Byc z y na
KOP A zoty C hmie lnic k a
K opanina BIR WAN ATA
KLA
MOS B ieruń Wanda Tarnów
Mosz c z enica PRB K lik ow a BGC
SKA B oguc hw ała
Cz eczot
CZT TAW
Sk awina Tar nów
A lbre chc ic eALB BUJ
KOM B ujaków
N os owice NOS Komorow ic e
LIS KRI
Lis owiec ZAP K r osno
śar
Is krzy nia
P or ąbka
33 SPÓA
KI
LEM
Lemiesz any
DYSTRYBUCYJNE
PSE - Południe S.A.
(3)
LEGENDA
Stacje elektroenergetyczne
BOG Kod stacji
Sieć 220kV
Sieć 400 kV
Sieć 750 kV
Granice spółek obszarowych
Operator Systemu Dystrybucyjnego
36
PSE - Centrum S .A. - Spółki obszarowe PSE
14
PSE - Wschód S.A. (2)
(4)
PSE - Zachód S.A.
P
S
E
-
C
e
n
t
r
u
(
m
1
)
S
.
A
.
KRAJOWY SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY (KSE) W SYSTEMIE
EUROPEJSKIM - Rys historyczny
1. Rok 1960  rozpoczęcie współpracy synchronicznej z systemami NRD i
Czechosłowacji
2. Rok 1962  oddanie do eksploatacji linii 220 kV Białystok  Roś (Białoruś);
praca wyspowa po stronie polskiej, moc maksymalna 160 MVA, od
czerwca 2004 roku linia wyłączona
3. Rok 1963  oddanie do ruchu linii 220 kV Zamość  Dobrotwór (Ukraina);
praca promieniowa po stronie ukraińskiej, moc maksymalna 215 MVA
4. Rok 1985  oddanie do ruchu linii 750 kV Rzeszów  Chmielnicka
(Ukraina); praca synchroniczna systemu polskiego z systemem ZSRR w
ramach systemu POKÓJ, od 1993 roku linia wyłączona
5. Rok 1993  przerwanie pracy synchronicznej Połączonych Systemów
Elektroenergetycznych b. RWPG (system POKÓJ). Polski system
elektroenergetyczny wraz z systemem partnerów grupy CENTREL (Czechy,
Polska, Słowacja, Węgry) i VEAG (była NRD) rozpoczął samodzielną pracę
6. 18.X.1995 r. godz. 13.30  połączenie Krajowego Systemu
Elektroenergetycznego z systemem UCTE (Union for the Co-ordination of
Transmission of Electricity  Unia ds Koordynacji Przesyłu Energii
Elektrycznej)
7. Aktualnie PSE-Operator współpracuje w grupie ośmiu operatorów
systemów z obszaru Europy Wschodniej i Środkowej (część Niemiec,
Austria, Polska, Czechy, Słowacja, Słowenia, Węgry)  Elektryczna
37
Inicjatywa ERGEG
CHARAKTERYSTYKA I GA
ÓWNE ZADANIA UCTE
UCTE jest organizacją zrzeszającą Operatorów Systemów Przesyłowych (OSP) odpowiedzialnych
za prowadzenie ruchu i rozwój połączonych systemów elektroenergetycznych o napięciach sieci
przesyłowej od 220 kV wzwy\
.
UCTE odpowiada za:
" koordynację i poprawę reguł operacyjnych strefy synchronicznej i jej połączeń z SEE,
" osiąganie wysokiej niezawodności pracy połączonych SEE i jej konsekwentne podwy\
szanie,
" monitorowanie i prowadzenie analiz rozszerzenia strefy synchronicznej,
" koordynację wzajemnej operacyjnej i technicznej pomocy między OSP,
" rozpowszechnianie wiedzy eksperckiej o połączonych SEE, włączając statystyki.
UCTE koordynuje pracę systemów elektroenergetycznych swoich członków z 23 krajów.
Celem jest promowanie rozwoju rynku energii elektrycznej przy jednoczesnym
gwarantowaniu bezpieczeństwa pracy połączonych w UCTE systemów elektroenergetycznych.
Beneficjentami efektów działania UCTE w Europie jest ponad 430 milionów ludzi, którzy
zu\
ywają rocznie ponad 2400 TWh energii elektrycznej.
Synchroniczna praca w ramach du\
ego połączonego systemu elektroenergetycznego
(moc zainstalowana 516 000 MW, obcią\
enie szczytowe 340 000 MW) daje Polsce m.in.:
" wy\
sze bezpieczeństwo prowadzenia systemu elektroenergetycznego,
" mo\
liwość uzyskania pomocy zgodnie z zasadami UCTE,
" mo\
liwość międzynarodowego handlu energią.
38
15
SCHEMAT POA

CZONYCH SIECI PRZESYA
OWYCH PAC
STW
CZA
ONKOWSKICH UCTE
39
PRODUKCJA ENERGII ELEKTRYCZNEJ
W KRAJACH CZA
ONKOWSKICH UCTE
40
16
POA

CZENIA Z SYSTEMAMI ZAGRANICZNYMI
NA POZIOMIE SIECI PRZESYA
OWEJ
Od 18.10.1995 r. polski system elektroenergetyczny, wraz z systemami
krajów z grupy CENTREL, pracuje synchronicznie z systemem UCTE.
Krajowa sieć przesyłowa posiada następujące połączenia z zagranicą:
Krajowa sieć przesyłowa posiada następujące połączenia z zagranicą:
" z systemem niemieckim  dwa tory linii 400 kV ze stacji Mikułowa oraz
dwa tory linii 400 kV (pracujące na napięciu 220 kV) ze stacji Krajnik,
" z systemem czeskim  dwa tory 400 kV ze stacji Wielopole i Dobrzeń
oraz jedna dwutorowa linia 220 kV ze stacji Bujaków i Kopanina,
" z systemem słowackim  dwa tory 400 kV ze stacji Krosno Iskrzynia,
" z systemem ukraińskim  jeden tor 750 kV ze stacji Rzeszów (linia
wyłączona) oraz jeden tor 220 kV ze stacji Zamość (praca promieniowa
po stronie ukraińskiej),
" z systemem białoruskim  jeden tor 220 kV ze stacji Białystok (od
czerwca 2004 roku linia jest wyłączona),
" z systemem szwedzkim  podmorskim kablem prądu stałego 450 kV
przyłączonym do stacji Słupsk.
41
POA

CZENIA Z SYSTEMAMI ZAGRANICZNYMI
NA POZIOMIE SIECI PRZESYA
OWEJ
42
17
SALDO WYMIANY Z ZAGRANIC
W DOBOWYM SZCZYCIE
ZAPOTRZEBOWANIA
43
18