Wybrane aspekty problematyki podnoszenia efektywności energetycznej procesu uzyskiwania mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych

• Autorzy: Bielecki, S.

Warianty tytułu

EN

Some aspects of the increase of energy efficiency in electric power network in the context of reactive power problems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dostarczanie mocy biernej jest powiązane ze zużyciem energii czynnej, więc racjonalne ograniczenie przepływu tej mocy powinno przyczynić się do poprawy efektywności energetycznej użytkowania energii. Związany z tym powszechnie znany paradygmat, dotyczący negatywnego wpływu mocy biernej na straty przesyłowe energii, znalazł swój wyraz w jednym, dosyć ogólnym i nieprecyzyjnym zapisie Ustawy o efektywności energetycznej. Zadanie optymalizacji generacji i przepływów mocy biernej dotyczy przede wszystkim sieci ze źródłami wytwórczymi, w których są zainstalowane generatory o różnej charakterystyce zużycia jednostkowego energii czynnej na produkcję mocy biernej. Zagadnienie to dotyczy zwłaszcza sieci przemysłowych z elektrociepłowniami. W przemysłowych sieciach elektroenergetycznych występuje wiele odbiorów o dużym zapotrzebowaniu na moc bierną. Przy okazji generacji mocy czynnej, powstaje w generatorach synchronicznych również i moc bierna, co poprawia ogólny bilans tej mocy w sieci a w konsekwencji przynosi wymierne korzyści finansowe np. w postaci obniżenia opłat za ponadumowny pobór mocy biernej. Istotne jest, przy rozwiązywaniu problemu racjonalnego dostarczania mocy biernej, określenie relacji pomiędzy stratami mocy czynnej a wielkością potencjalnych przepływów mocy biernej. Relacja ta zazwyczaj jest nieliniowa, a w ogólnym przypadku okazuje się zależnością nie-funkcyjną, co pokazują przykłady zaprezentowane w artykule. Sam problem racjo-nalnego ograniczania przepływów mocy biernej może być rozpatrywany na kilku płaszczyznach. Z zagadnieniem tym można powiązać kwestie dotyczące prawidłowej definicji mocy biernej dla przypadku ogólnego, rozważań na temat wpływu ograniczenia przepływów mocy biernej na efektywność energetyczną dla dowolnego przypadku, w tym problemu utrzymania właściwych profili napięć w węzłach sieci. W referacie zostały poruszone wszystkie wymienione kwestie.

EN

Reactive power delivery is related to the consumption of active energy, so a reasonable limitation of reactive power flow should contribute to improving the energy efficiency of energy use. The well-known paradigm about the negative impact of reactive power for power transmission losses, was taken into account in creation of Polish energy efficiency law (one unprecise paragraph). The task of optimizing generation and flow of reactive power deal with the power networks with the power sources in which are installed generators with different characteristics of the unit of active energy consumption for the production of reactive power. It concerns in particular the industrial power network with CHP plants. There are many high-load reactive power demand in industrial distribution systems. On the occasion of the active power generation, the synchronous generators can generate also reactive power. It improves the balance of power in the network and thus brings financial benefits such as a reduction of charges for reactive power consumption. It is important to determine the relation between reactive power flow and the values of power losses, for solving the problem of rational reactive power delivery. This relationship is usually non-linear, and in the general case the relationship can be non-functional, what was shown on the examples in this paper. The problem of rational reactive power flow reduction can be considered at several levels. There are the problems of proper definition of the reactive power for the general case and deliberation about the impact of reactive power flow on energy efficiency, including the problem of maintaining proper voltage profiles in the nodes of the power network. In this paper all of these issues were presented.

Słowa kluczowe

PL

moc bierna; efektywność energetyczna; sieci elektroenergetyczne

EN

reactive power; energy efficiency; electric power network

• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 6
• Strony: 42--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Bielecki, S.

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej,

Bibliografia

• [1] Bielecki S.: Różne wartości mocy biernej w układzie elektrycznym zasilanym napięciem odkształconym. Rynek Energii nr 6(103) 2012, s. 23-26
• [2] Bielecki S., Skoczkowski T.: Racjonalne użytkowanie energii w kontekście zagadnień dostarczania energii elektrycznej. Przegląd Elektrotechniczny Nr 12a/2012 s. 121-126
• [3] Bielecki S.: Wyznaczanie parametrów charakteryzujących pobór mocy biernej w sieciach rozdzielczych z wykorzystaniem systemów obliczeń rozmytych. Rozprawa doktorska. Politechnika Warszawska 2010.
• [4] Czarnecki L:Moce w obwodach elektrycznych z niesinusoidalnymi przebiegami prądów i napięć. OWPW2005
• [5] Czarnecki L.: Teorie mocy i metateoria mocy obwodów elektrycznych. Przegląd Elektrotechniczny 8/2011, s. 198-201.
• [6] Dumitrescu M., Dumitriu T.: Increasing Efficiency on a Power Delivery System. 3rd International Conference Electrical and Electronics Engineering 2006, s. 1-4
• [7] Fazio Jr.A., Sampaio L., de Brito M., e Melo G. Canesin C.: Comparative Analysis for Reactive Energy Measurement Methodologies, under Non-sinusoidal Conditions in Three-Phase Four-Wire Circuits. Power Electronics Conference COBEP, 11-15 September 2011, Praiamar, Brazil.
• [8] Firlit A.: Teorie mocy w obwodach prądu przemiennego. Elektro.info 12/2009
• [9] Fryc E., Kochel Z., Krakowiak J., Ziarno R.: Możliwości poprawy efektywności wykorzystania energii elektrycznej czynnej i biernej. Elektroenergetyka – Współczesność i Rozwój Nr 1-2(11-12) 2012, s. 78-95
• [10] Heger Ch., Sen P., Morroni A.: Power Factor Correction – a fresh look into today’s electrical systems. IEEE-IAS/PCA,14-17 May 2012
• [11] Jayaraman J., Sekar A.: Study of Reactive Power/Voltage Sensitivities in Interconnected Power System Networks. 42nd South Eastern Symposium on System Theory 2010, s.161-164
• [12] Kot A.: Balance Sheet and Analysis of Reactive Power Demand in the Polish Power System. Acta Energetica 1/14(2013) s.68-71
• [13] Kot A., Szpyra W.: Problemy mocy biernej w systemach dystrybucyjnych. XV Międzynarodowa Konferencja Naukowa Aktualne Problemy w Elektroenergetyce APE’11. Jurata, 8-10 czerwca 2011r.
• [14] Kowalewska E., Wilczewski G.: Transformacja elektrociepłowni na tle zmian i wymogów rynku energii elektrycznej. XXXV Konferencja Naukowo-Techniczna Gdańskie Dni Elektryki’2010 SEP O.Gdańsk
• [15] Kurbiel P., Gajewski B.: Problem nadmiernego obciążenia transformatorów NN/110kV przesyłem mo-cy biernej w południowym obszarze KSE. XV Międzynarodowa Konferencja Naukowa Aktualne Problemy w Elektroenergetyce APE’11. Jurata, 8-10 czerwca 2011r.
• [16] Leeton U., Ratniyomchai T., Kulworawanichpong T.: Optimal Reactive Power Flow with Distributed Generating Plants in Electric Power Distribution Systems. 2010 International Conference on Advances in Energy Engineering, s. 166-169
• [17] Lipko K.: Zarządzanie złożonością i niepewnością dotyczącą zapotrzebowania na energię, wytwarzania energii i rynku w planowaniu rozwoju systemu elektroenergetycznego w świetle analiz CIGRE. Energetyka, nr2 2009, s.73-88
• [18] Lis. R., Błajszczak G.: Zarządzanie mocą bierną w krajowym systemie elektroenergetycznym w horyzoncie długoterminowym. Rynek Energii Nr 1/2010
• [19] Lubośny Z., Dobrzyński K., Klucznik J.: Voltage and Reactive Power Load Flow Optimization in the Power System Using Fuzzy Logic. Acta Energetica 1/14(2013) s.56-62
• [20] Nowak J., Bajorek J., Gaworska-Koniarek D., Janta T.: Kompensacja uogólnionej mocy biernej. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej Nr 66, 2012r., s. 370-377
• [21] Nowak J, Kosobudzki G.: Moc obiektów elektroenergetycznych. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej Nr 64, 2010r., s. 479-492
• [22] Szczerba Z.: Koordynacja układów regulacji generatorów i transformatorów elektrociepłowni przemysłowej. Acta Energetica 1/2011 s.51-57
• [23] Szpyra W., Nowak W., Moskwa S., Tarko R., Bąchorek W., Benesz M.: Efektywność kompensacji mocy biernej w sieciach dystrybucyjnych. XV Międzynarodowa Konferencja Naukowa Aktualne Problemy w Elektroenergetyce APE’11. Jurata, 8-10 czerwca 2011r.
• [24] Szubert K.: Pomiary mocy przy przebiegach odkształconych. Jakość i Użytkowanie Energii Elektrycz-nej. Tom 2-zeszyt 2-1996, s.9-13.
• [25] Ustawa z dn. 15 kwietnia 2011 r. o efektywności energetycznej. Dz. U. z 2011r. Nr 94, poz. 551 z późn. zm.
• [26] Wancerz M., Kacejko P.: Minimalizacja strat mocy czynnej w sieci przesyłowej – wybrane aspekty problematyki obliczeniowej. Poznan University of Technology Academic Journals No.70 2012, s.9-16
• [27] Wysocki W., Szlosek M.: Compensation of Reactive Power as a Method for Reducing Energy Losses. 11th International Conference Electrical Power Quality and Utilization EPQU 2011, s.1-5
• [28] Zajczyk R.: Stabilność napięciowa podsystemu elektroenergetycznego. Acta Energetica 2/2010 s.63-74