Click here to load reader

1. Uvod u analizu elektroenergetskih sistema - ETF · PDF fileElektroenergetski sistem ... sistemi sa rastom interkonekcija prelaze granice pojedinih država ... Naredne termoelektrane

  • View
    229

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of 1. Uvod u analizu elektroenergetskih sistema - ETF · PDF fileElektroenergetski sistem ......

  • Uvod u analizu elektroenergetskih sistema 1

    1. Uvod u analizu elektroenergetskih sistema

    Elektroenergetski sistem (EES) se opisuje kao sloeni, dinamiki sistem velike dimenzionalnosti, ija je prevashodna funkcija da sigurno, pouzdano i ekonomino snabdeva potroae sa dovoljnim koliinama kvalitetne elektrine energije. Sa aspekta osnovne tehnoloke funkcije EES se deli na sledee podsisteme: proizvodni, prenosni, distributivni i potroaki podsistem. Ovaj funkcionalni lanac je ilustrovan na sl. 1.1

    PROIZVODNJA PRENOS DISTRIBUCIJA POTRONJA

    Sl. 1.1 Funkcionalna veza podsistema u EES

    Imajui u vidu polaznu definiciju EES, kao i metodoloku osetljivost njegovog prouavanja, indirektno se zakljuuje da

    se u njemu istovremeno sadre i principi bazinosti (kroz potrebe za energijom) i principi savremenosti (kroz stalne potrebe za unapreenjem tehnologija), i kroz njihovu komplementarnu primenu uspeno se mogu reavati sloeni zadaci analize EES koji su posledica potreba pri planiranju i eksploataciji sistema. Atraktivnost prouavanja EES proizilazi upravo iz njegove vrste oslonjenosti na realne ivotne potrebe (bazinost) i na potrebu za primenom modernih naunih i tehnolokih dostignua (savremenost) u cilju uspenog funkcionisanja ovog kompleksnog sistema.

    EES je objektivno jedan od najsloenijih, ako ne i najsloeniji, tehnoloki sistem koji poznaje dananja civilizacija. Ovi sistemi sa rastom interkonekcija prelaze granice pojedinih drava i prerastaju u mone kontinentalne sisteme. EES se dimenzionie kako prema potrebama u energiji tako i prema potrebama u snazi i, s obzirom na velika kapitalna ulaganja koja zahteva izgradnja i eksploatacija elektroenergetskih kapaciteta, optimalnom dimenzionisanju i odravanju EES pridaje se veliki znaaj.

    Prvi i jedini razlog postojanja EES je podmirenje potreba potroaa za elektrinom energijom. Ove potrebe su iroke i raznovrsne jer je elektrina energija najplemenitiji vid energije u prirodi. Argumenti koji idu u prilog ovoj konstataciji su njena fleksibilnost (u smislu lakog prilagoenja zahtevima konzuma), istoa (u formi finalnog proizvoda), kontrolabilnost, jednostavnost i efikasnost konverzije u druge forme energije, ekoloka prihvatljivost (ceo proces, kada ne bi bilo proizvodnje, bi bio sasvim ekoloki prihvatljiv) i praktina nezamenljivost u mnogim visokim tehnologijama. S druge strane, elektrina energija ima i odreene slabosti koje se manifestuju preko relativno skupe proizvodnje i preko tekoa prilikom njenog akumulisanja.

    Elektrina energija uestvuje u znaajnoj meri u podmirenju ukupnih energetskih potreba. Ovo uee varira od zemlje do zemlje u zavisnosti od strukture energetskih resursa, i kree se negde do 1/3 ukupnih potreba. Ako se elektrina energija koristi za grejanje prostorija tada je ovo uee ovako visoko (primeri Norveke i vedske). Kod zemalja koje su u energetskom smislu oslonjene na gas i naftu udeo elektrine energije u podmirenju ukupnih energetskih potreba je ispod 10%.

    U naoj zemlji taj udeo je iznosio oko 20% do 1990. godine, da bi ve u 1995. godini usled uticaja sankcija na uvoz nafte i gasa i usled veoma niske cene elektrine energije (i u apsolutnom smislu i relativno prema drugim energentima) narastao na preko 35%. Optimalnim razvojem energetskog sektora taj udeo treba da se smanji na nivo primeren naim energetskim bogatstvima i naim potrebama, uz respektovanje energetske efikasnosti i realistinog razvoja privrede.

    Do 1973. godine, svet je iveo u uverenju o jeftinoj energiji, pa i o jeftinoj elektrinoj energiji. Po izbijanju naftne krize tih godina menja se odnos prema energiji u razvijenom svetu i zapoinju procesi tednje i racionalizacije u oblasti kompleksne energetike.

    1.1. Proizvodni podsistem Prvi u lancu podsistema je proizvodni podsistem (elektrana ili elektrina centrala). U elektranama se nalazi srce EES -

    sinhroni generator - u kome se mehanika energija transformie u elektrinu. Elektrane (izvori elektrine energije) imaju zadatak da u svakom trenutku zadovolje potrebe potroaa za elektrinom energijom i da obezbede neophodan nivo rezerve za sluaj ispada pojedinih kapaciteta ili za sluaj nepredvienih zahteva od strane potroaa. U osnovi postoje tri dominantna naina proizvodnje elektrine energije: proizvodnja u hidroelektranama, u termoelektranama i u nuklearnim elektranama. Sutinska razlika izmeu njih je u formi primarne energije iz koje se proizvodi mehanika energija koja se kasnije transformie u elektrinu.

    Proizvodnja elektrine energije u hidroelektranama (HE) predstavlja klasian nain produkcije u kome se potencijalna energija primarnog energetskog resursa (vode) pretvara pomou hidroturbine u mehaniku energiju, a zatim hidrogenerator mehaniku energiju konvertuje u finalni proizvod na izlazu, tj. u elektrinu energiju. Hidrogeneratori se odlikuju relativno malim brzinama obrtanja (tako npr. u HE erdap I broj obrtaja hidroagregata je 71,50 o/min koji daju uestanost od 50 Hz sa 42 para polova) to je posledica veeg broja pari polova. S druge strane male brzine obrtanja uslovljavaju velike obrtne momente pa su hidrogeneratori maine visoke tehnoloke sloenosti. Hidrogeneratori su maine sa istaknutim polovima koje se proizvode u veoma irokom opsegu snaga, od nekoliko desetina kW do nekoliko stotina MW. Specifinost hidrogeneratora sastoji se u injenici da su na svakom vodotoku zahtevi u pogledu performansi hidroturbina i hidrogeneratora drugaiji tako da se praktino ne moe govoriti o serijskoj proizvodnji ovih maina. Performanse hidroelektrana zavise od protoka vode, od ukupne raspoloive koliine vode na godinjem horizontu (mogua godinja proizvodnja hidroelektrana), od raspoloivog pada i od raspodele vode tokom godine. Hidroelektrane se prema vremenu pranjenja akumulacionog bazena dele na protone i na akumulacione (sa

  • Uvod u analizu elektroenergetskih sistema 2 sedminom, sezonskom, godinjom i viegodinjom akumulacijom). Glavni tipovi hidroturbina su Francisove (za srednje padove), Kaplanove (za relativno male padove) i propelerne (takoe za male padove, ali za vodotoke sa konstantnim padom). Ova tri tipa su predstavnici reakcionih turbina kod kojih se potencijalna energija vode pod pritiskom samo delimino pretvara u kinetiku. Peltonove turbine su predstavnici akcionih hidroturbina kod kojih se sva potencijalna energija vode pretvara u kinetiku (prilagoene su vodotocima sa velikim padom). Dve kljune fizike veliine koje opredeljuju rad hidraulikih postrojenja su pad i protok i u cilju njihovog optimalnog iskorienja paljivo se mora vriti projektovanje i eksploatacija hidroelektrana. Hidrogeneratori se proizvode sa vratilima postavljenim vertikalno i horizontalno i naravno, sa odgovarajuim hidroturbinama. Poseban tip hidrogeneratora su tzv. kapsulni hidrogeneratori kod kojih se u kapsuli potopljenoj u vodi nalaze i hidroturbina i generator. Ovakve se konstrukcije koriste na manjim padovima i obino za snage agregata do 50 MW, npr. HE erdap II. Lokacija hidroelektrana diktirana je raspoloivou vodnih potencijala i vrlo je esta pojava da su hidroelektrane udaljene od glavnih centara potronje, a to za posledicu ima poveane zahteve u odnosu na prenosnu mreu. U EES Srbije iz hidroelektrana se u poslednjih nekoliko godina proizvodi negde oko treina godinje proizvodnje elektrine energije sa tendencijom smanjivanja uea. Kvalitetni vodni potencijali su uglavnom iskorieni (izuzev Drine) i novi elekroenergetski izvori mogu se eventualno oekivati u okviru reavanja irih problema vodosnabdevanja (formiranje akumulacija) ili preko izgradnje malih hidroelektrana. Generalno se moe konstatovati da je izgradnja hidroelektrana investiciono veoma skup posao ali je njihova eksploatacija, s obzirom da je primarni energetski resurs (voda) besplatan, znatno ekonomski isplativija nego eksploatacija termoelektrana. Glavni hidroenergetski kapaciteti u naem sistemu su locirani na Dunavu (HE erdap I sa snagom 6 176 MW i HE erdap II sa snagom 8 27 MW), zatim na Drini (HE Bajina Bata sa snagom 4 91 MW , RHE Bajina Bata sa snagom 2 310 MW u pumpnom reimu i 2 307 MW u generatorskom reimu i HE Zvornik sa snagom 4 24 MW) , na Limu i pritokama (HE Bistrica sa snagom 2 51 MW, HE Kokin Brod sa snagom 2 11 MW, HE Potpe sa snagom 3 18 MW i HE Uvac sa snagom 36 MW), i na Vlasini (HE Vrla I, II, III i IV) sa ukupnom snagom od 129 MW. Pored ovih treba pomenuti HE Zavoj kod Pirota sa 2 40 MW i PAP Lisinu od 30 MW. Ostali kapaciteti su znatno manjih snaga (Ovar Banja ,Meuvrje, Gazivode,) i nisu od posebnog znaaja za sistem kao celinu. Sa RHE je oznaena reverzibilna hidroelektrana ija je uloga da proizvodi vrnu snagu i energiju u sistemu u periodima maksimalnog optereenja sistema, a da u periodima sa vikovima elektrine energije (noni reimi u kojima je neekonomino iskljuivati velike termoagregate) u pumpnom reimu puni svoje akumulaciono jezero. Sa PAP je obeleeno pumpno-akumulaciono postrojenje koje ima istu namenu kao i RHE, ali sa bitnom razlikom u smislu da ovo postrojenje nema mogunost rada u generatorskom reimu. Tako npr. PAP Lisina iskljuivo pumpa vodu u akumulaciono jezero Vlasinskih HE.

    Proizvodnja elektrine energije u termoelektranama bazira se na fosilnim gorivima (ugalj, nafta, gas). Kod nas se proizvodnja u termoelektranama odvija zahvaljujui raspoloivosti niskokalorinih lignita (kolubarski, kosovski i kostolaki basen). Oko 2/3 od ukupno proizvedene elektrine energije kod nas proizvodi se u termoelektranama. Glavni na proizvoa je termoelektrana Nikola Tesla (TENT) u Obrenovcu koja koristi kolubarski lignit. Potrebe za vodom uslovile su lokaciju na reci Savi a blizina beogradskog regiona kao velikog potroakog centra doprinela je da su se ovde spojile tri pogodnosti za izgradnju termoelektrane: ugalj, voda i veliki potroa. U TENT-A instalisano je 6 agregata sa snagama 2 210 MW, 1 305 MW i 3 308,5 MW, dok su u TENT-B instalisana 2 agregata snage 2 620 MW. Ukupno se na ove dve lokacije proizv

Search related