Modelling a pumped storage power plant on the example of the Porąbka Żar power plant

• Autorzy: Twaróg Bernard

Identyfikatory

DOI

10.37705/TechTrans/e2023001

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the idea and mathematical model of a pumped storage power plant. PSPS Porąbka Żar was selected as the real object for modelling. Due to the specificity of the operation of an intervention-regulatory and scheduled nature related to the coverage of power demand in the power system, the possibility of different modes of operation was taken into account in the model. PorąbkaŻar power plant is a pearl of hydro-engineering on the global stage. It is the first underground and the second largest pumped storage power plant in Poland. It is located in Międzybrodzie Bialskie, in the Silesian province. The short distance between the upper reservoir of the power station, located on Mt. Żar, and the lower reservoir of the międzybrodzkie lake, the high average head of the power station of 432 m above sea level, create great opportunities for accessibility and interference in the operation of the power station. It is equipped with four reversible Francis turbine sets, which operate simultaneously with a total capacity of 500 MW in the generator mode and 542 MW in the pumping mode. Due to its high potential and short turn-on and turn-off times of the turbine sets, it plays an important role in the national power system. The mathematical model was made in Matlab - Simulink software. An important role in the control process of the facility is played by the forecast of both power demand and contingencies. The forecasting model is equipped with elements of artificial intelligence. In addition, the article shows the possibility of supplementing an operating power plant with hybrid elements. The analysis is supported by commentary and a number of charts.

Słowa kluczowe

EN

pumped storage power plant; optimisation; control criteria; mine usage

PL

elektrownia szczytowo-pompowa; optymalizacja; kryteria kontroli; eksploatacja kopalni

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 120, iss. 1
• Strony: art. no. e2023001
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Twaróg Bernard

• Department of Geoengineering and Water Management, Faculty of Environmental and Energy Engineering, Cracow University of Technology

• https://orcid.org/0000-0003-3150-1409

Bibliografia

• 1. Beibei, X., Diyi, C., Venkateshkumar M., Yu, X., Yan, Y., Yanqiu, X., Peiquan, L. (2019). Modeling a pumped storage ydropower integrated to a hybrid power system with solar-wind power and its stability analysis. Applied Energy, Vol. 248, 446–462, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.04.125
• 2. Hydroprojekt (2001). Instrukcja gospodarowania wodą w systemie Mała Wisła – Soła, Kraków Sp. z o.o.
• 3. IIiGWPK (1984). Elektrownia Porąbka Żar. Materiały Instytutu Inżynierii i Gospodarki Wodnej, Kraków: Politechnika Krakowska.
• 4. Kaczmarek Z. (1984). Kryteria sterowania systemami wodnogospodarczymi. Prz. Geof., No. 4.
• 5. Malinowski K. (1995). Sterowanie w systemach wodnych. Warszawa: Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN.
• 6. Naughton, M., DeSantis, N., Martoussevitch, A. (2017). Managing multipurpose water infrastructure: A review of international experience. OECD Environment Working Papers, No. 115, Paris: OECD Publishing, https://doi.org/10.1787/bbb40768-en
• 7. Padiyar, K.R. (2008). Power System Dynamics. Stability and Control. Indian Institute of Science, Bangalore: Adithya Art Printers, Hyderabad.
• 8. Min. En. Projekt (2019). Polityka energetyczna Polski do 2040. Ocena realizacji poprzedniej polityki energetycznej państwa. Warszawa: Ministerstwo Energii.
• 9. Sakowska A. (2017). Dywersyfikacja źródeł zaopatrzenia Polski w surowce energetyczne jako determinant bezpieczeństwa energetycznego państwa. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach, No. 113, Warszawa: Akademia Sztuki Wojennej,
• 10. Słota H. (1983). Sterowanie wielozbiornikowymi systemami wodnogospodarczymi. Warszawa: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
• 11. Twaróg B. (2006). Zastosowanie sieci neuronowych w sterowaniu zbiornikiem retencyjnym w warunkach powodzi. XVIII Konferencja Naukowa nt. Metody komputerowe w projektowaniu i analizie konstrukcji hydrotechnicznych.
• 12. Twaróg B. (2009). Multicriterion methods for evaluation of decision support algorithms in flood conditions with risk consideration… [Czasopismo Techniczne. Środowisko = Technical Transactions. Environment Engineering. – 2009, Z. 1-Ś, s. 119-152].
• 13. Twaróg B., (2016). An assessment of risks posed by control rule parameters implemented in a flood control reservoir, carried out with the application of elements of ruin theory and of bivariate distribution of a random variable based on the copula function, [W: TICEAS : The International Conference on Engineering and Applied Sciences ; GCBENS : Global Conference on Biological Engineering and Natural Science, February 18-20, 2016 Singapore : conference proceedings [Dokument elektroniczny].].
• 14. Twaróg B., (2017). Selected Monte Carlo methods in water management, LAP Lambert Academic Publishing. 114.
• 15. Twaróg B., (2008). Elementy ryzyka i zarządzania bezpieczeństwem obiektów przeciwpowodziowych, [Czasopismo Techniczne. Ś, Środowisko [Dokument elektroniczny]. – 2008, Z. 3-Ś, s. 143-159].

Uwagi

1. Section "Environmental Engineering"

2. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).