MALÝ, J. VLIV OZE NA PROVOZ ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVY [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Námět předložené disertační práce Ing. Malého vychází ze současného světového trendu, tj. z aktuálního požadavku rozvoje obnovitelných zdrojů elektrické energie. Zvyšování jednotkového výkonu i celkového instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů má však stále větší dopad na provoz stávajících elektrizačních soustav, zejména z hlediska mnohdy těžko předvídatelné délky provozu. Týká se to zvláště větrných elektráren, na něž se práce zaměřila. Kolísavý provoz velkých souborů OZE vede mnohdy k nepravidelným, těžko předvídatelným tokům energie v propojených soustavách, čímž rostou požadavky na užší spolupráci dispečinků propojených národních elektrizačních soustav. V mnohých sítích, naši nevyjímaje, tak dochází k vytváření kritických míst z důvodu přenášení velkých výkonů, na něž sítě nejsou dimenzovány. Většinou se jedná vedení v severojižním směru. Stanovení úzkých míst v síti 400 kV ES ČR při přenášení zahraničních výkonů je jedním z výsledků práce. Hlavním přínosem práce je metodika stanovení teoretického potenciálu větrných elektráren a metodika určení volné kapacity v distribučních a přenosových vedení ES ČR v souladu s podmínkami ERÚ pro připojování disperzních zdrojů s následným výpočtem volné kapacity metodou vrstvení datových map. Vlastní přínos práce uvedený v jednotlivých kapitolách souhrnně popsal v závěru práce. Z hlediska současného stavu vědy a výzkumu je práce na odpovídající úrovni. Doktorand využil k řešení dané problematiky dostupné materiály (domácí i zahraniční) i poznatky z vědeckých konferencí. Na základě získaných poznatků a skutečností nabízí ve své práci i vlastní řešení popisovaných problémů. Své poznatky a náměty k řešení prezentoval na několika našich i zahraničních vědeckých konferencích. Zpracování práce je na vysoké odborné i estetické úrovni. Práci doporučuji k obhajobě.
PPosudek pouze v písemné podobě, založen ve spise doktoranda v archívu vědeckého oddělení FEKT VUT v Brně.
O p o n e n t s k ý p o s u d e k na disertační práci Ing. Jiřího Malého "Vliv OZE na provoz elektrizační soustavy" Oponent: Ing. Petr Modlitba, CSc. Zaměstnavatel: EGÚ Brno, a.s. a) Námět práce a aktuálnost z hlediska současného stavu vědy a výzkumu Současný trend rozvoje obnovitelných zdrojů elektrické energie (OZE) má stále větší dopady na provoz elektrizačních soustav (ES). Připojení nových zdrojů do sítí je omezeno celou řadou činitelů, které udávají Pravidla provozování přenosové a distribuční soustavy (Síťové kodexy). Jedním z omezujících činitelů je též volná kapacity sítí pro připojení nových výroben elektřiny. Velké množství nových zdrojů rozptýlené výroby (disperzních zdrojů) rovněž nutí operátory distribučních a přenosové sítě provozovat své sítě stále blíže krajních provozních mezí, čímž roste pravděpodobnost vzniku poruch, které někdy mohou dosáhnout i velkých celosystémových rozměrů. Zároveň rostou požadavky na větší spolupráci mezi propojenými el.sítěmi v rámci velkých synchronních celků - energetická burza. Těžko predikovatelné a neočekávané toky výkonu ze zahraničí vlivem velkého nasazení OZE způsobují velké zatěžování a přetěžování významných síťových prvků a vytvářejí tzv. úzká místa, snižuje se spolehlivost provozu a může docházet vlivem souběhu více negativních činitelů k rizikovým až havarijním situacím. Proto se hledají způsoby jak ovlivňovat tento negativní vývoj v provozu propojených sítí. Jedním ze způsobů je cílené ovlivňování toků výkonu na vybraných vedeních a přenosových profilech prostřednictvím prostředků k přerozdělení toků po jednotlivých vedeních nebo profilech. Aktuálnost této problematiky z hlediska současného stavu vědecko technického poznání je prokázána zájmem provozovatelů přenosových sítí o řešení problému regulace toku výkonů především na mezistátních vedeních přenosové sítě. Technické prostředky pro regulaci toků výkonu typu Phase Shifting Transformer jsou v Evropě zatím provozovány pouze ojediněle a nicméně zkušenosti s jejich nasazením do praxe jsou velmi dobré. Obě hlavní témata práce: stanovení volné kapacity pro připojování nových zdrojů do sítí ES ČR i vliv provozu velkého množství OZE na chod elektrizační soustavy, včetně regulace toků výkonů v el.sítích pomocí prostředků k jejich omezování, jsou velmi aktuální a splňují v tomto směru podmínku zadání disertační práce. b) Původní přínosy práce a originálnost přístupu Disertační práce je zaměřena na 3 hlavní problémové oblasti současné elektroenergetiky. V první části se disertační práce zabývá pravidly připojování a provozu OZE v ES ČR a na základě rozboru těchto současných podmínek, doktorand navrhuje nová pravidla, která zapadají do systémového konceptu připojování nových zdrojů do ES. Navrhuje zde metodický postup, který je možno aplikovat při připojování nových zdrojů (především OZE s variabilní výrobou) a eliminovat případné krizové provozní situace, které mohou při jejich větším zastoupení nastat. Hlavní náplní práce je metodika stanovení teoretického potenciálu pro výstavbu větrných elektráren a metodika určení volné kapacity v distribučních sítích a přenosové sítí ES ČR, která vychází z aktuálního stavu české energetiky. Pro posouzení určení využitelnosti potenciálu větrné energetiky v jednotlivých regionech ČR zde navrhuje metodiku vrstvení datových map, pomocí které určuje teoretickou hodnotu výkonu větrných elektráren, které by bylo možné na území ČR postavit. Následný výpočet volné kapacity sítí ES ČR pro připojování nových zdrojů vychází z aktuálního stavu české energetiky, resp. z podaných žádostí o připojení nových zdrojů v jednotlivých regionech ČR. Doktorand metodicky kontroluje hlavní omezující faktory pro vyvedení zdrojů z hlediska síťových kapacit a stanovuje dostupnou celkovou hodnotu připojitelného výkonu zdrojů podle jednotlivých regionů ČR. Následně na základě četnosti požadavků rozděluje tuto volnou kapacitu v poměru jednotlivých typů OZE, čímž zohledňuje faktor vhodnosti daného regionu pro jednotlivé typy OZE. Stěžejní částí práce je posouzení vlivu provozu velkého množství OZE s těžko predikovatelnou výrobou na chod ES ČR. Jedná se především o problematiku vlivu velkého množství větrných elektráren provozovaných v zahraničních ES (Německo a Dánsko) na přenosovou soustavu ČR. V současnosti si vystačí ES ČR se stávajícími dispečerskými regulačními prostředky, avšak v blízké budoucnosti (rok 2015), na kterou se student zaměřuje, bude muset česká soustava vzhledem k vzrůstajícímu instalovanému výkonu VTE přijmout nezbytná opatření pro zamezení negativních vlivů od těchto zdrojů. Na základě modelu předpokládaného provozu sítí v roce 2015 doktorand analyzoval stav s prudkou změnou výroby od VTE v severní Evropě a lokalizoval úzká místa ES ČR. Následně systematicky hledal síťové řešení pro překlenutí zjištěných slabých prvků soustavy. K tomu využil i netradičního řešení - využití transformátorů s regulací fáze tzv. PST (Phase Sifting Transformer) pro regulaci toků výkonu v propojených elektrických sítích. Doktorand celkem zpracoval 7 výpočetních modelů, které v závěru stručně ekonomicky zhodnotil. V těchto částech práce spatřuji hlavní přínosy, originalitu a původnost zpracované disertace. Tato problematika nebyla v jiné dostupné literatuře tímto způsobem dosud detailně řešena. Jedná se o: - metodická pravidla pro systémové začlenění problematických zdrojů rozptýlené výroby s kolísavým charakterem dodávky do ES ČR, - metodika pro stanovení teoreticky realizovatelného výkonu větrných elektráren na území ČR, - výpočet aktuální volné kapacity sítí podle jednotlivých regionů pro připojení nových zdrojů do ES ČR a její předpokládané zaplnění jednotlivými typy zdrojů, - analýza síťového provozu velkého počtu kolísajících OZE (především větrných elektráren) v severní Evropě v blízké budoucnosti a jejich vliv na chod přenosové soustavy ČR, určení úzkých míst v ES ČR a návrh řešení pro jejich překlenutí s využitím PST transformátorů. Práce je svým zaměřením směřována především do oblasti analýz provozu a řízení elektrických sítí, nicméně svou náplní se dotýká i dalších technických oblastí především z oboru legislativy elektroenergetiky. To je jedním z předpokladů, aby problematika integrace zdrojů s variabilní dodávkou elektřiny mohla být správně řešena z pohledu systémového využívání a začlenění do zdrojové základny jako plnohodnotné výrobny elektřiny. Zvládnutím problematiky v tomto rozsahu zpracovatel prokázal svoje teoretické i praktické schopnosti v daném oboru a tvůrčí přístup k řešení této aktuální problematiky. Pozn.: O výsledky práce je zájem u provozovatelů sítí a odborných pracovišť zabývajících se touto problematikou v ČR. Doktorand analyzoval chování a vlivy OZE z celé řady hledisek a zkoumal dopady těchto zařízení na vnitřní přenosovou síť, na mezistátní propojení a také na okolní zahraniční sítě. K této analýze přistoupil komplexním způsobem a z technického hlediska zahrnul co možná nejvíce provozních aspektů, které lze analyzovat pomocí výpočtů ustáleného chodu sítí. Pro zpracování těchto analýz byla doktorandem zpracována a vyhodnocena velká řada výpočtů. Výsledky jsou přehledně prezentovány v množství tabulek, grafů a obrázků. Z tohoto hlediska nelze práci vytknout nedostatky, rozsah je obsáhlý a komplexní. V práci je celá řada nových myšlenek a postupů, které dosud nebyly v dostupné odborné literatuře prezentovány a které jsou přínosem a budou využitelné i pro další teoretické a praktické práce v tomto oboru. K předložené práci mám několik drobných připomínek a dotazů, které nemají zásadní vliv na zpracované řešení a celkové hodnocení práce: - Kap. 2.1. Legislativa připojování a provozu OZE do DS - naše legislativa především Cenová rozhodnutí ERÚ rozeznávají různé druhy OZE. Jakým způsobem se oceňuje výkup elektřiny z OZE (především VTE a FVE) a jak to ovlivňuje jejich další rozvoj? - V Kap. 2.5. Základní pravidla pro připojování VTE do PS odstavec Generace flikru (str.14-15) je zmiňován pouze dlouhodobý flikr v pravidlech PPDS. Proč není zmíněn i krátkodobý flikr a jeho účinky? - Na Obr. 4.1. Schématické zobrazení VTE v severním Německu (str. 70) nejsou uvedeny větrné farmy umístěné v moři (off-shore), které dnes již nabývají velkého významu a ovlivňují provoz ES. Jaké jsou způsoby jejich připojení při velké koncentraci VP v pobřežních mořských oblastech? - V Kap. 4.4.2. Výpočetní varianty na stránkách 94 a 97 se vyhodnocené přenosy výkonu na přeshraničních profilech výrazně mění, ale saldo zůstává téměř stejné. Bylo by vhodné toto okomentovat a blíže vysvětlit. c) Publikační autorizace Jádro řešení a hlavní výsledky dosažené při zpracování problematiky řešené v disertační práci byly autorem prezentovány a publikovány na několika odborných konferencích a seminářích a v odborném tisku. Vybrané výsledky práce byly publikovány na několika vědeckých konferencích a seminářích v ČR a SR. d) Vědecká erudice pracovníka Ze seznamu vědecké a výzkumné činnosti uchazeče je zřejmé, že se jedná o erudovaného pracovníka, který svou tvůrčí činností v oblasti výpočtů elektrických sítí a v oblasti modelování a analýz provozu el.sítí prokazuje svoji vysokou odbornou úroveň. Dle předloženého seznamu odborných publikací doktoranda je možné konstatovat jeho širší vědecký zájem o obor silnoproudé elektrotechniky a elektroenergetiky. Uchazeč je pracovníkem EGÚ Brno, a.s., kde pracuje v sekci Provozu a rozvoje elektrizačních soustav. Za svou dosavadní praxi se podílel na řešení řady výzkumných úkolů a technických projektů z oblasti provozu a rozvoje elektrických sítí a z oblasti cenové politiky a legislativního prostředí elektroenergetiky. e) Závěr Předložená práce je přehledně a systematicky zpracována. Metody navržené autorem jsou bezprostředně použitelné v praxi. Práce řeší aktuální problematiku integrace a provozu OZE a jejich vzájemný vliv na chod ES ČR. Tuto problematiku řeší velmi komplexně, ve značném rozsahu, potřebné podrobnosti a také v širších souvislostech. Podle mého názoru předložená disertační práce odpovídá všeobecně uznávaným požadavkům pro udělení akademického titulu jejímu zpracovateli a proto ji doporučuji k obhajobě. Po úspěšné obhajobě doporučuji Ing. Jiřímu Malému udělení akademického titulu Ph.D. V Brně dne 29.10.2009 Ing. Petr Modlitba, CSc.
eVSKP id 24965