Hydrozespoły odwracalne o zmiennej prędkości obrotowej - możliwości i korzyści techniczno-ekonomiczne

• Autorzy: Lewandowski Stanisław , Lewandowski Mariusz , Steller Janusz

Warianty tytułu

EN

Variable speed reversible hydraulic units - techno-economic capabilities and advantages

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Polskie elektrownie pompowo-szczytowe zbudowano w drugiej połowie ubiegłego wieku z myślą o pracy regulacyjnej i interwencyjnej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym charakteryzującym się silną dominacją węglowych bloków cieplnych. Trwający nieprzerwanie od 3 dekad rozwój niestabilnych źródeł energii stawia jednak przed operatorem systemu nowe wyzwania. Zapewnienie płynnie regulowanych rezerw wytwórczych i odbiorczych mocy celem kompensacji fluktuacji parametrów sieciowych, jakie wprowadzają źródła niestabilne, stało się ostatnio gorącym tematem licznych debat toczonych w naszym kraju. Szczególnie atrakcyjną możliwość otwierają hydrozespoły odwracalne z regulowaną prędkością obrotową. Technologia ta rozwijana jest od połowy lat osiemdziesiątych – początkowo w Japonii, później także w Europie i USA. Do podstawowych zalet należą: możliwość regulacji poboru mocy w ruchu pompowym oraz rozszerzenie zakresu pracy i podwyższenie sprawności hydrozespołu w ruchu turbinowym. Mimo dużych kosztów części elektronicznej (wg [12] koszty konwertera częstotliwości są porównywalne z kosztami generatora), hydrozespoły odwracalne o zmiennej prędkości obrotowej znajdują coraz szersze zastosowanie. Poprawę parametrów ekonomicznych inwestycji uzyskuje się często zakładając współpracę hydrozespołów o zmiennych obrotach z hydrozespołami o obrotach stałych. Wprowadzenie zmiennej prędkości obrotowej hydrozespołów odwracalnych rozważano już przy okazji dotychczasowych modernizacji krajowych elektrowni pompowoszczytowych. Rozwój niestabilnych źródeł energii w naszym kraju sprawia, że argumenty techniczno-ekonomiczne na rzecz tej technologii wciąż zyskują na sile.

EN

Polish pumped storage power plants were erected in the second half of previous century with the purpose of regulatory and intervening operation in the Polish Electrical Power Network, heavily predominated by the coal fueled heat power blocks. However, the continuous growth of intermittent energy sources – lasting for three decades now - sets new challenges to the national grid operator. The demand for smoothly regulated electricity generating and absorbing capacities, capable to compensate for fluctuation of grid parameters as introduced by the unstable electricity sources, has grown to a hot topic of numerous debates in Poland. In this respect, capabilities offered by the variable speed reversible hydraulic units may be considered especially valuable. The variable speed technology has been developed since mid eighties – initially in Japan, later on also in Europe and USA. The essential advantages include power consumption control in the pumping mode as well as widening of the operation range and rising of the hydraulic unit efficiency in the turbine mode. Despite high costs of the electronic equipment (frequency converter costs comparable with those of the generator according to [12]), the variable speed reversible units enjoy ever wider use. The economic parameters of the investment can be often improved by assuming parallel operation of variable and constant speed units. Introducing the variable speed reversible units has been already considered on the occasion of rehabilitating Polish pumped-storage power plants. Development of intermittent electricity sources in our country enhances the strength of technical and economic arguments for this kind of technology.

Słowa kluczowe

PL

elektrownia pompowo-szczytowa; hydrozespół odwracalny; zmienna prędkość obrotowa

EN

pumped storage power plants; reversible hydraulic unit; variable rotation speed

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 2 (122)
• Strony: 91--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Lewandowski Stanisław

• Easy Serv Sp. z o.o., Bolszewo, Towarzystwo Elektrowni Wodnych

autor

Lewandowski Mariusz

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk, Towarzystwo Elektrowni Wodnych

autor

Steller Janusz

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk, Towarzystwo Elektrowni Wodnych

Bibliografia

• [1]. Rozporządzenie Komisji (UE) 2017/1485 z dnia 2 sierpnia 2017 r. ustanawiające wytyczne dotyczące pracy systemu przesyłowego energii elektrycznej.
• [2]. Raport zawierający zbiorcze informacje dotyczące energii elektrycznej wytworzonej z odnawialnego źródła energii w mikroinstalacji (w tym przez prosumentów) i wprowadzonej do sieci dystrybucyjnej w 2018 r. (art. 6a ustawy OZE) Warszawa, marzec 2019
• [3]. URE Instalacje odnawialnego źródła energii wg stanu na dzień 31 grudnia 2018 r
• [4]. J. Bogacz „Model oceny wpływu rozwoju rozproszonych źródeł energii na wybrane systemowe usługi regulacyjne”, Politechnika Śląska
• [5]. S. Lewandowski, W. Lubocki, Z. Stachowicz „Elektrownia wieloblokowa jako zintegrowana jednostka regulacji systemu elektroenergetycznego”, VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Aktualne Problemy Energetyki APE’97. Gdańsk/Jurata 11-13 czerwca 1997.
• [6]. S. Lewandowski, W. Kiełbasa, Z. Stachowicz “A multi unit power plant as an integrated unit of power system control - the case of Żarnowiec”. Proceedings: Hydropower into the Next Century, Conference Portorož (Slovenia), 15-17 September 1997. Hydropower & Dams. pp. 737-745.
• [7]. A. Pfeiffer “PSW Goldisthal ausgestattet mit drehzahlgeregelten Motor/Generatoren”, Schriftenreihe der TU Wien, Tagungsband 10. Internationales Seminar “Wasserkraftanlagen”, 10.-12. November 1998, S.227-238
• [8]. H. Tanaka “82 MW variable speed pumpedstorage system.” Water Power & Dam Construction, November 1991
• [9]. RWE Energie AG, National Technical University of Athens, Institut National Polytechnique de Grenoble, Technische Hochschule Darmstadt, De Pretto Escher Wyss, Société Electrique de l’Our – „Variospeed Hydropower Plants” (Contract JOU2 – CT 94 – 0433).
• [10]. K. Kudo “Japanese experience with a converter-fed variable speed pump-storage system”, Hydropower & Dams, March 1994.
• [11]. T. Kokado, M. Nakazawa, S. Kayukawa, T. Kuwabara „Operating experiences with adjustable speed machines contribution to system stability“. Hydropower & Dams, March 2000.
• [12]. J. Kirejczyk "Turbozespoły o regulowanej prędkości obrotowej w elektrowniach pompowoszczytowych", Energetyka Wodna 1/2014, s.40-43
• [13]. 2016 07 26 Department of Energy EERE, Michael Harris, Associate Editor
• [14]. S. Lewandowski, E. Ostajewski, W. Wiktorko, J. Wróblewski „Korzyści techniczne i ekonomiczne z zastosowań pompoturbin ze zmienną prędkością obrotową”, Konferencja APE’2001.
• [15]. J. Bonin, M. Mazur, E. Mściwojewski, W. Raczunas, M. Sauk „Analiza ekonomiczna efektywności zastosowania układów zmiennoprędkościowych dla zmodernizowanych hydrozespołów odwracalnych ew Solina”, IE o/Gdańsk, październik 1999,
• [16]. “Analiza wykorzystania wyników opracowania Instytutu Energetyki dot. układów zmiennoprędkościowych dla modernizacji EW Solina”. BSiPE ENERGOPROJEKT – Warszawa SA, Warszawa, luty 1999.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).