Sieci przesyłowe krajowego systemu elektroenergetycznego oraz ...

Power Ring 2009
Sieci przesyłowe krajowego
systemu elektroenergetycznego
oraz możliwo
liwości połą
łączeń
trans granicznych
Dr hab. inż. . Zygmunt MACIEJEWSKI
Politechnika Radomska
WARSZAWA
9 grudnia 2009

Krajowy system elektroenergetyczny składa się z trzech podsystemów:
• wytwarzania energii elektrycznej,
• przesyłu energii elektrycznej siecią elektroenergetyczną najwyższych
napięć wraz z połączeniami trans granicznymi,
• dystrybucji i dostawy do odbiorców energii elektrycznej sieciami średnich
i niskich napięć.
Ogólny schemat sieci przesyłowej najwyższych napięć (750, 400, 220 kV)
wraz
z połączeniami zagranicznymi krajowego systemu elektroenergetycznego jest
przedstawiony na rysunku.

Krajowy system elektroenergetyczny 750 kV, 400 kV, 220 kV

Produkcja i zużycie energii elektrycznej w krajowym systemie
elektroenergetycznym w latach 2006 – 2008 [TW·h]
Wyszczególnienie 2006 2007 2008
Produkcja energii elektrycznej ogółem 160.8 159,5 155,6
Krajowe zużycie energii elektrycznej 149,8 154,2 154,9
Wymiana energii elektrycznej z zagranicą 11,0 5,3 0,7

Stan krajowego systemu elektroenergetycznego na koniec 2008 roku był następujący:
• moc osiągalna 34992 [MW],
• maksymalne zapotrzebowanie mocy 25120 [MW],
• łączna długość linii przesyłowych najwyższych napięć 13064 km
• (1 linia 750 kV o długości 114 km, 68 linii 400 kV o długości 5031 km, 167 linii 220 kV o długości 7919 km),
• 108 stacji najwyższych napięć,
• 175 transformatorów: 750/400, 400/220, 400/110, 220/110 [kV] o łącznej mocy 38940 [MV·A].
W latach 1995 – 2006 nastąpił:
• wzrost produkcji energii elektrycznej w krajowych elektrowniach o 16,3 %,
• wzrost krajowego zużycia energii elektrycznej o 10,6 %,
• wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci 400 i 220 kV o 16,9%,
• wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci 110 kV o 15,7 %,
• wzrost wprowadzonej energii elektrycznej do sieci średniego i niskiego napięcia o 20,2 %.
Rozbudowa infrastruktury sieciowej krajowego systemu elektroenergetycznego w tym samym okresie była
następująca:
• wzrost długości linii 750, 400 i 220 kV o 2,6 %,
• wzrost długości linii 110 kV o 1,7 %,
• wzrost długości linii średnich napięć o 5,7 %,
• wzrost długości linii niskich napięć o 2,4 %,
• wzrost długości wszystkich linii o 3,7 %.
W 2006 roku łączna długość linii przesyłowych najwyższych napięć krajowego systemu
elektroenergetycznego wynosiła 12941 km., a zatem w latach 2006 – 2008 przyrost linii przesyłowych
był bardzo mały.

Europejska sieć przesyłowa najwyższych napięć

POŁĄ
ŁĄCZENIA TRANS GRANICZNE KRAJOWEGO SYSTEMU
ELEKTROENERGETYCZNEGO
Krajowy system przesyłowy jest połą
łączony z systemami przesyłowymi krajów w sąsiednich
s siednich
następuj
pującymi międzysystemowymi liniami najwyższych napięć
220 kV, 400 kV i 750
kV (rys. 1):
na granicy zachodniej z Niemcami 4 liniami 400 kV o łącznej dopuszczalnej obciąż
ążalności termicznej
wynoszącej około o 3700 MVA; sąs
to:
2 – torowa linia 400 kV Krajnik – Vierraden, pracująca ca obecnie na napięciu 220 kV,
2 linie 400 kV Mikułowa
– Hagenverder.
na granicy południowej z Republiką Czeską i z Republiką Słowacką 4 liniami 400 kV i 2 liniami 220
kV o łącznej dopuszczalnej obciąż
ążalności termicznej wynoszącej około o 6300 MVA; sąs
to:
linia 400 kV Wielopole – Noszowice,
linia 220 kV Kopanina – Liskovec,
linia 220 kV Bujaków – Liskovec,
linia 400 kV Wielopole – Albrechtice,
2 – torowa linia 400 kV Krosno Iskrzynia – Lemesany.
na granicy północnej p
ze Szwecją za pośrednictwem stacji przekształtnikowej tnikowej i podmorskiego kabla
prądu stałego
± 450 kV o zdolności przesyłowej 600 MW.
na granicy wschodniej z Ukrainą
linią
220 kV łącz
czącą do pracy synchronicznej z krajowym
systemem elektroenergetycznym wydzielone w elektrowni Dobrotwór r bloki o maksymalnej mocy
180 MW.

Istnieją ponadto na granicy wschodniej dwa połą
łączenia, które sąs
wyłą
łączone
z ruchu; sąs
to:
linia 220 kV Białystok
– Roś (Białoru
oruś), która zasilała a obszar wyspowy sieci 110 kV
Zakładu adu Energetycznego Białystok S.A. o maksymalnym zapotrzebowaniu 140 MW,
linia 750 kV Rzeszów – Chmielnicka (Ukraina), która jest wyłą
łączona od 1995 roku tj. od
chwili połą
łączenia krajowego systemu elektroenergetycznego do pracy synchronicznej z
systemem elektroenergetycznym krajów w Europy Zachodniej (UPCT). Linia ta nie może e być
załą
łączona do ruchu ze względu na brak stacji przekształtnikowej tnikowej prądu stałego
umożliwiaj
liwiającej połą
łączenie i współprac
pracę systemów w elektroenergetycznych nie pracujących
cych
synchronicznie. Obecnie nie ma warunków w technicznych do synchronicznej współpracy
pracy
krajowego systemu elektroenergetycznego z systemem ukraińskim.

Istniejące oraz planowane połą
łączenia trans graniczne krajowego systemu
elektroenergetycznego
S
STO
ALY
LT
SLK
D
VIE
EIS
KRA
PLE/BAC
ELK
NAR
BLR
ROS
HAG
CZ
MIK
ALB NOS
DBN
LIS
WIE(PBO)
KOP(PBO)
RZE
KRI
BYC/CZE
CHA
BUJ(PBO)
VAR
SK
LEM
UA
LEGENDA
linie - 750 kV 400 kV 220 kV DC
- przesuwnik fazowy
- stacja przekształtnikowa
- inwestycje planowane do realizacji
- połączenia istniejące
- inwestycje planowane

Inwestycje planowane do realizacji:
• Przełączenie trans granicznej linii Krajnik – Vierraden na napięcie 400 kV oraz zainstalowanie w stacji Krajnik
przesuwnika fazowego służącego do sterowania przesyłem mocy.
• Zainstalowanie w stacji Mikułowa przesuwnika fazowego służącego do sterowania przesyłem mocy na trans granicznej
linii 400 kV Mikułowa – Hagenwerder.
• Budowa połączenia krajowego systemu elektroenergetycznego z systemem litewskim linią dwutorową 400 kV Ełk –
Alytius wraz ze stacją przekształtnikową prądu stałego usytuowaną na terenie Litwy dla przesyłu mocy z elektrowni
jądrowej Ignalina do Polski. Budowa tego połączenia wymaga znacznej rozbudowy krajowego systemu przesyłowego w
północno – wschodniej części Polski.
• Uruchomienie istniejącej linii 750 kV Rzeszów – Ukraina przez stację przekształtnikową prądu stałego usytuowaną na
terenie Polski.
Ponadto planuje się:
• Budowę dwutorowej linii trans granicznej 400 kV łączącej stację Plewiska (Poznań) z systemem niemieckim.
• Budowę dwutorowej linii trans granicznej 400 kV w relacji Śląsk – Słowacja.
• Budowę połączenia krajowego systemu elektroenergetycznego z systemem białoruskim linią dwutorową 400 kV Narew
(Białystok) - Roś wraz ze stacją przekształtnikową prądu stałego usytuowaną na terenie Białorusi.

Wybrane awarie systemów w elektroenergetycznych
Data Miejsce Wyłączenia
1965 USA (płn-wsch.), Kanada (Ontario) 20000 MW, ok. 30 mln. Odbiorców
1972 Polska (Dolny Śląsk) 3500 MW zapotrzebowania
1977 USA (Nowy Jork) 6000 MW, ok. 9 mln odbiorców
1978 Francja 28000 MW, ok. 75 % zapotrzebowania
1981 Wielka Brytania 1900 MW zapotrzebowania
1983 Szwecja 11400 MW zapotrzebowania
1985 Francja 4300 MW, wyłączenie 7 bloków
1987 Polska (płn-wsch.), El. Ostrołęka 920 MW zapotrzebowania
1987 Francja (Bretania) spadki napięć, wył. generatorów
1994 Włochy 2000 MW zapotrzebowania
1996 USA, Kanada, Meksyk – rejon Zach. 11850 MW, ok. 2 mln. Odbiorców
1996 USA, Kanada, Meksyk – rejon Zach. 28000 MW, ok. 7,5 mln. Odbiorców
1998 Kanada (Quebec) 2000 MW, ok. 1,7 mln. Odbiorców
1998 USA (płn.), Kanada (Ontario) 950 MW zapotrzebowania
1998 USA (Nowy Jork) 10280 MW zapotrzebowania
1999 Francja ok. 1918 tys. Odbiorców
2003 Algieria (płn.) 4200 MW zapotrzebowania
2003 Portugalia 550 MW zapotrzebowania
2003 Wielka Brytania (Londyn) 800 MW zapotrzebowania
2003 Meksyk (5 stanów) ok.4 mln. Odbiorców
2003 Szwecja, Dania ok. 4 mln. Odbiorców
2003 Włochy największy blackout w Europie
2006 Polska (płn-wsch.), El. Ostrołęka blackout płn-wsch. rejon kraju
2008 Polska (płn.-zach.), blackout płn-zach. rejon kraju

ZAKOŃCZENIE
Prognozy wzrostu krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną wskazują na konieczność
znacznej rozbudowy krajowego systemu przesyłowego 400 kV oraz powiąza
zań trans granicznych. Nowe
linie 400 kV, wyprowadzające moc z dużych elektrowni, szczególnie z elektrowni jądrowych, j
powinny być
przystosowane do przesyłów w dużych mocy.
Stan aktualny sieci elektroenergetycznych, szczególnie w Polsce Północnej, P
gdzie będąb
prawdopodobnie budowane pierwsze elektrownie jądrowe, j
uniemożliwia przyłą
łączenie tych elektrowni do
krajowego systemu przesyłowego. Rozbudowa krajowej infrastruktury sieciowej musi nie tylko o zapewnić
wprowadzenie do systemu mocy z elektrowni jądrowej, j
ale równier
wnież zapewnić możliwo
liwość
przyłą
łączenia
elektrowni wiatrowych, których
łączna moc na tym terenie około o 2020 roku będzie b
prawdopodobnie
wynosiła a około o 5000 MW. Będzie B
to moc większa od mocy zainstalowanej w pierwszej krajowej
elektrowni jądrowej. j
Dla zapewnienia pewności pracy krajowego systemu elektroenergetycznego na terenie Polski
Północnej niezbędne będzie b
zmodernizowanie istniejących i wybudowanie nowych nowoczesnych linii
przesyłowych najwyższych napięć
ęć. . Dotyczy to istniejących linii w relacji: Poznań – Gorzów – Szczecin,
Poznań – Piła – Żydowo
– Koszalin, Żydowo
– Gdańsk, PątnP
tnów – Bydgoszcz – Gdańsk oraz
prawdopodobnie budowanie nowych linii: Gorzów – Piła,
Żydowo
– Słupsk, Płock P
– Olsztyn, Bydgoszcz –
Grudziądz, dz, a także e linii wynikających z lokalizacji i mocy elektrowni jądrowej. j
Należy y liczyć się z
konieczności
cią zmodernizowania i wybudowania do 2020 roku około o 2000 km nowoczesnych linii 400 kV
oraz wybudowania około o dziesięciu nowych stacji najwyższych napięć
ęć. . Szacuje się, że średni koszt
budowy 1 km nowej linii 400 kV wynosi od 2,5 do około o 3,5 mln zł, z , natomiast koszt budowy stacji
najwyższych napięć
od 20 do około o 50 mln zł. z