vĖjo elektrini Ų plĖtros galimybi Ų analizĖ · pdf filevėjo elektrinių plėtros...

Sutartis Nr. 79-09/8540

K. Donelaičio g. 73, LT-44029, Kaunas Tel. (8-37) 300000/300099/324140 Faksas (8-37) 324144

Elektros ir valdymo inžinerijos fakultetas Elektros sistemų katedra

Sutartis Nr. 79-09/21-1099.9.9

Sistemų valdymo ir automatizavimo laboratorija Energetikos kompleksinių tyrimų laboratorija

VĖJO ELEKTRINIŲ PLĖTROS GALIMYBIŲ ANALIZĖ S T U D I J A

(Antros dalies ataskaita)

2009 m. rugsėjo 1 d.

Visos teisės rezervuojamos

KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS Elektros ir valdymo inžinerijos fakultetas Elektros sistemų katedra LIETUVOS ENERGETIKOS INSTITUTAS Sistemų valdymo ir automatizavimo laboratorija Energetikos kompleksinių tyrimų laboratorija

VĖJO ELEKTRINIŲ PLĖTROS GALIMYBIŲ ANALIZĖ

S T U D I J A

(Antros dalies ataskaita)

KTU vadovas: Prof. dr.Rimantas Pranas Deksnys

LEI vadovas Dr. Virginijus Radziukynas

Antros dalies ataskaita parengta 2009 m. gruodžio 1 d. Kauno technologijos universiteto mokslo prorektorius Rymantas Jonas Kažys Elektros sistemų katedros vedėjas Alfonsas Morkvėnas

Lietuvos energetikos instituto direktorius Eugenijus Ušpuras Sistemų valdymo ir automatizavimo Laboratorijos vadovas Virginijus Radziukynas

Tyrimai atlikti pagal LEO LT, AB užsakymą Sutartis Nr. 79-09/8540 ir 79-09/21-1099.9.9

Kauno technologijos universitetas Elektros ir valdymo inžinerijos fakultetas Elektros sistemų katedra Lietuvos energetikos institutas Sistemų valdymo ir automatizavimo laboratorija Energetikos kompleksinių tyrimų laboratorija

REFERATYVINĖS INFORMACIJOS LAPAS Parengimo data 2009-09-01 Užsakymo data 2009-07-01

Nr. 79-09/8540 Nr. 79-09/21-1099.9.9 LEO LT, AB

Užsakovas: LEO LT, AB

Pavadinimas Vėjo elektrinių plėtros galimybių analizės studija

KTU autoriai: Prof. R.P. Deksnys (4-8 sk.; 13 sk.) Dr. A. Bačauskas (4.4 d.) Dr. V. Ažubalis (4.1-4.6 d., 5; 14 sk., Dr. M. Ažubalis (3.2 d.) Dr. A. Jonaitis (3.2 d.) Dr. D. Slušnys (4.4-4.6 d.) Dr. R. Staniulis (4 sk.) Dr. E.V. Nevardauskas (6; 7; 13 sk.) K. Juočiūnas (7.2, 7.3 d.) V. Adomavičius (15 sk.)

LEI autoriai: Dr. V. Radziukynas Dr. A. Klementavičius Dr. S. Kadiša A. Leonavičius N. Rutkauskaitė V. Nezvanova

Referatas Europos energetikos politikos viena iš svarbiausių gairių yra atsinaujinančių energijos šaltinių plėtrą. Vykdant Europos Parlamento ir Tarybos atsinaujinančių energijos išteklių naudojimo elektros gamybai direktyvą 2001/77/EC sparčiai didėja vėjo elektrinių (VE) įrengta galia Europoje. Studijos tikslas – ištirti VE plėtros galimybes atsižvelgiant į elektros energetikos sistemos specifiką. Studijoje tiriami pagrindiniai techniniai veiksniai ir jų charakteristikos, lemiančios tikslingas VE statybos apimtis Lietuvos elektros energetikos sistemoje investuojant ir neinvestuojant į elektros sistemos infrastruktūrą, esant ir nesant naujosios atominės elektrinės, numatomos VE technines projektavimo ir eksploatacijos sąlygos, nagrinėjamos jūrinių vėjo parkų plėtros ir prijungimo galimybės, tiriami VE reaktyviosios galios ir įtampos reguliavimo, dalyvavimo dažnio reguliavime klausimai, trumpalaikio elektros energijos kaupimo galimybės. Tyrimai pagrįsti reguliavimo galių rezervų skaičiavimais, galių balansų analize, normalių ir poavarinių režimų skaičiavimais. Raktažodžiai: elektros energetikos sistema, generuojantys šaltiniai, galios rezervai, techniniai reikalavimai, dažnio reguliavimas, vėjo energetika Kvalifikacijos sistema Sistemos indeksas Papildomi bibliografiniai duomenys ISSN ISBN

Kalba (lietuvių) Lapų skaičius

Kopijų skaičius

lietuvių 170 3

4

TURINYS

SANTRUMPOS 6 4. LIETUVOS ELEKTROS TINKLŲ IŠPLĖTIMAS IR REIKALINGI PAKEITIMAI VĖJO ELEKTRINIŲ GALIAI DIDĖJANT IKI 2000 MW SUMINĖS GALIOS

8

4.1. Elektros tinklų plėtros galimybės 8

4.2. Visų rūšių galios rezervų plėtros galimybės 15 4.3. Visų rūšių galios rezervų teikėjų nustatymo analizė (LEI) 18

4.4. Visų rūšių galios rezervų teikėjų nustatymo analizė (KTU) 23 4.5. Vėjo elektrinių galios esant naujajai atominei elektrinei 26

4.6. Tarpsisteminių pjūvių papildomų pralaidumų įvertinimas ir nustatymas 30

4.7. Tolygus apkrovos grafiko sekimas ir visapusiško rezervavimo užtikrinimas 33 4.8. Elektros tinklų investicijų nustatymas 39

4.9. Papildomų investicijų papildomiems reikiamiems galių rezervams įvertinimas 48

4.10. Neprognozuojamų vėjo elektrinių galių svyravimų balansavimo galimybės 48 4.11. Vėjo elektrinių reaktyviosios galios ir įtampos valdymas 49

4.12. Vėjo elektrinių suminės galios didinimo iki 2000 MW galimybės 53

5. JŪROJE STATOMŲ VĖJO ELEKTRINIŲ PRIJUNGIMO PRIE ELEKTROS TINKLŲ VIETOS IR GALIOS ĮVERTINIMAS

73

5.1. Jūroje statomų vėjo elektrinių prijungimo galimybių analizė 73

5.2. Vėjo elektrinių galių svyravimų balansavimas Lietuvos EES 77

5.3. Tarpsisteminių pjūvių papildomų pralaidumų įvertinimas ir nustatymas 77 5.4. Tolygus apkrovos grafiko sekimas ir visapusiško rezervavimo užtikrinimas 77

5.5. Vėjo elektrinių reaktyviosios galios ir įtampos valdymas 77 5.6. Visų rūšių galios rezervų plėtros galimybės 77

5.7. Visų rūšių galios rezervų teikėjų nustatymo analizė 77

5.8. Tarpsisteminių pjūvių papildomų pralaidumų įvertinimas ir nustatymas 77 5.9. Tolygus apkrovos grafiko sekimas ir visapusiško rezervavimo užtikrinimas 78

5.10. Elektros tinklų investicijų nustatymas 78

5.11. Papildomų investicijų papildomiems reikiamiems galių rezervams įvertinimas 78 5.12. Neprognozuojamų vėjo elektrinių galių svyravimų balansavimo galimybės 78

5.13. Vėjo elektrinių reaktyviosios galios ir įtampos valdymas 78

6. MAŽOS GALIOS VĖJO ELEKTRINIŲ IŠIMČIŲ TAIKYMO ANALIZĖ 80 6.1. Vėjo elektrinių suminės instaliuotos galios apribojimų taikymo būtinumas 81

6.2. Būtinos informacijos iš mažųjų vėjo elektrinių 87

6.3. Informacijos perdavimo reikalavimų rekomendacijos 88 6.4. Vėjo elektrinių suminės instaliuotos galios kiekio apribojimų tyrimai 93

7. PASKIRSTYTOJO GENERAVIMO IR SUMANIŲJŲ TINKLŲ PRINCIPAI PAGAL TARPTAUTINĘ PRAKTIKĄ

95

7.1. Sumaniųjų elektros tinklų informacinių ryšių sandara 101

7.2. Reikalavimai vėjo elektrinių prijungimui prie skirstomųjų tinklų 104

7.3. Reikalavimai skirstomiesiems tinklams ir reikiami pertvarkymai 108 7.4. Sumaniųjų tinklų projektavimo ir įgyvendinimo etapai 112

5

8. VĖJO ELEKTRINIŲ PRIJUNGIMO PRIE ELEKTROS TINKLŲ TECHNINIŲ SĄLYGŲ KRITERIJAI

116

8.1. Aktyviosios galios valdymo kriterijus 116

8.2. Reaktyviosios galios valdymo kriterijus 118

8.3. Vėjo elektrinių apsaugų kriterijus 120 8.4. Vėjo elektrinės valdymo kriterijus 122

8.5. Vėjo elektrinių elektros kokybės kriterijus 122

8.6. Vėjo elektrinių parko informacijos apimties ir mainų kriterijus 123 8.7. Vėjo elektrinių parko patikros ir bandymų kriterijus 123

9. VISŲ RINKOS DALYVIŲ DALYVAVIMO VĖJO ELEKTRINIŲ PLĖTROS PROGRAMOJE GALIMYBIŲ ĮVERTINIMAS (LEI)

125

10. PAPILDOMŲ IR SISTEMINIŲ PASLAUGŲ OPTIMALAUS TEIKIMO STRUKTŪROS NUSTATYMAS

126

11. EFEKTYVI, DARNI IR EKONOMIŠKAI PASITEISINANTI VĖJO ELEKTRINIŲ PLĖTRA LIETUVOJE

127

12. REAKTYVIOSIOS GALIOS IR ĮTAMPOS VALDYMAS ELEKTROS TINKLUOSE

129

12.1. Vėjo elektrinės prijungimo prie skirstomojo elektros tinklo galimybės 130

12.2. Vėjo elektrinių generatorių ir jų valdymo sistemų galimybės 137

12.3. Skirstomojo elektros tinklo su vėjo elektrinėmis galimybės 140 12.4. Vėjo elektrinių paplitimo skirstomajame elektros tinkle galimybės 142

13. VĖJO ELEKTRINIŲ ĮTAKOS ELEKTROS ENERGIJOS KOKYBEI ANALIZĖ 145

13.1. Vėjo elektrinių įtaka dažnio valdymo kokybei 145 13.2. Vėjo elektrinių įtaka elektros tiekimo patikimumui 148

13.3. Vėjo elektrinių įtakos įtampos kokybei priežastys 150 13.4. Nuostoviosios tinklo įtampos kitimų leistinumas 151

13.5. Tinklo įtampos staigiųjų kitimų leistinumo skaičiavimas 154

13.6. Tinklo įtampos mirgėjimų leistinumo skaičiavimas 155 13.7. VE skleidžiamų aukštesniųjų harmonikų leistinųjų lygių skaičiavimas 157

14. VĖJO ELEKTRINIŲ DALYVAVIMO DAŽNIO VALDYME BŪTINUMO TYRIMAS

160

15. VĖJO ELEKTRINIŲ energijos trumpalaikio kaupimo galimybės 165 15.1. Energijos kaupimo technologijos 165

15.2. Energijos kaupimo technologijų palyginimas 180

15.3. Elektros energijos kaupimo priemonių tinkamumas ir jų naudojimo galimybės 184 IŠVADOS 188

LITERATŪRA 191

Vėjo elektrinių plėtros galimybių analizė KTU, LEI

6

SANTRUMPOS AE – atominė elektrinė AEI – atsinaujinantys energijos ištekliai AR – antrinis reguliavimo galios rezervas ARĮ – automatinis rezervo įvedimas BALTSO – Baltijos šalių perdavimo sistemų operatorių organizacija BY – Baltarusija BRELL – Baltarusijos, Rusijos, Estijos, Latvijos, Lietuvos elektros žiedas BVP – bendrasis vidaus produktas Centr – Centras (Rusijos Centro EES) CŠT – centralizuotas šilumos tiekimas DĮS – didelės įkrovos superkondensatoriai DTE – dujų turbininė elektrinė E – elektrinė EE – Estija EES – elektros energetikos sistema EirGrid – Airijos perdavimo tinklas El – elektrinė Estlink – aukštos įtampos nuolatinės srovės kabelis tarp Estijos ir Suomijos elektros

energetikos sistemų GTE – garo turbininė elektrinė HAE – hidroakumuliacinė elektrinė HE – hidroelektrinė HVDC – aukštos įtampos nuolatinė srovė (angl. high voltage direct current) IAE – Ignalinos atominė elektrinė IPS/UPS – Jungtinė vieninga elektros energetikos sistema (angl. Integrated Power System/

United Power System) IŠ – idealus šaltinis Kal – Kaliningrado sritis (Rusijos Kaliningrado srities EES) KCDT – kombinuoto ciklo dujų turbinos KCE – kombinuoto ciklo elektrinė KE – Kauno elektrinė; kuro elementas KHAE – Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė KHE – Kauno hidroelektrinė KL – kabelinė linija KTE – Kauno termofikacinė elektrinė LE – Lietuvos elektrinė LitPolLink – asinchroninė elektros jungtis tarp Lietuvos ir Lenkijos elektros energetikos sistemų LT – Lietuva LV – Latvija ME – Mažeikių elektrinė NAE – nauja atominė elektrinė NordBalt – aukštos įtampos nuolatinės srovės kabelis tarp Lietuvos ir Švedijos elektros

energetikos sistemų NORDEL – Šiaurės Europos šalių jungtinė elektros energetikos sistema OL – oro linija PE – Panevėžio elektrinė

Vėjo elektrinių plėtros galimybių analizė KTU, LEI

7

PHE – Pliavinių hidroelektrinė PR – pirminis reguliavimo galios rezervas PSB – polisulfido bromido srautinė baterija PSO – perdavimo sistemos operatorius RHE – Rygos hidroelektrinė RMŠ – rezervinis maitinimo šaltinis RTE – Rygos termofikacinė elektrinė SCADA – dispečerinis valdymas ir duomenų surinkimas (angl. supervisory control and data

acquisition) SEK – smagratinis energijos kaupiklis SMEK – superlaidininkų magnetinės energijos kaupiklis snt. vnt. – santykiniai vienetai SOEK – suspausto oro energijos kaupiklis STO – skirstomųjų tinklų operatorius ŠE – šiluminė elektrinė; Šiaulių elektrinė ŠV – Šiaurės Vakarai (Rusijos Šiaurės Vakarų EES) TE – termofikacinė elektrinė TenneT – Nyderlandų perdavimo sistemos operatorius TP – transformatorių pastotė TR – tretinis reguliavimo galios rezervas TRM – saugumo užtikrinimo atsarga (angl. transmission reliability margin) UA – Ukraina UCTE – Vakarų Europos ir Centrinės Europos šalių elektros perdavimo koordinavimo sąjunga

(angl. Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity) UPS – rezervinis maitinimo šaltinis VAE – Visagino atominė elektrinė VE – vėjo elektrinė VE2 – Vilniaus antroji elektrinė VE3 – Vilniaus trečioji elektrinė VP – vėjo parkas VRB – vanadžio redukcijos-oksidacijos srautinė baterija (angl. vanadium redox flow battery)

Vėjo elektrinių plėtros galimybių analizė KTU

8

4. LIETUVOS ELEKTROS TINKLŲ IŠPLĖTIMAS IR REIKALINGI PAKEITIMAI VĖJO

ELEKTRINIŲ GALIAI DIDĖJANT IKI 2000 MW SUMINĖS GALIOS

4.1. Elektros tinklų plėtros galimybės

Pagal Vėjo elektrinių prijungimui išduotų projektavimo sąlygų žurnalą (2009-08-17), prie

110 kV elektros perdavimo tinklo yra prijungta, išduota projektavimo sąlygų ir išduota išankstinių

techninių sąlygų 1968,9 MW vėjo parkams, prie 330 kV elektros perdavimo tinklo yra išduota

išankstinių techninių sąlygų 2100 MW, iš viso 4068,9 MW.

Norimos vėjo parkų prijungimo vietos yra koncentruotos vakarinėje Lietuvos EES

perdavimo tinklo dalyje, todėl gali persikrauti vakarinės perdavimo tinklo dalies 110 kV ir 330 kV

linijos bei 330/110 kV TP autotransformatoriai (4.1. pav.).

- 110 kV linijos, galinčios persikrauti dėl vėjo parkų

- vėjo parkai, neperkraunantys 110 kV linijų

- prie 330 kV tinklo prijungti vėjo parkai

200 MW(1,9x)

123 MW (1,4x)

431 MW (3,6x)

357 MW (3,2x)

320 MW (2,1x)

135 MW (1,5x)

4.1. pav. Galinčios persikrauti 110 kV linijos, prijungus didelės galios vėjo parkus vakarinėje Lietuvos EES perdavimo tinklo dalyje (nurodyta vėjo parkų galia pagal projektavimo arba išankstines

technines sąlygas, MW; skliausteliuose nurodyta, kiek kartų norima prijungti galia viršija didžiausią leistiną galią neplečiant tinklo)


9

4.1 lentelėje pateiktos prie atskirų linijų prijungiamų vėjo parkų didžiausios galios, kurioms

nereikia plėsti 110 kV tinklo, ir pagal išduotas projektavimo ir išankstines technines sąlygas norimų

prijungti vėjo parkų galios.

4.1 lentelė. Didžiausios leistinosios ir norimų prijungti vėjo parkų suminės galios atskiroms 110 kV linijoms

Eil. Nr.

Linijos ir jų grupės Didžiausia leistina VP galia neplečiant tinklo,

MW

Norima prijungti VP galia, MW

1 Klaipėda-Pagėgiai, Pagėgiai-Sovetskas, Pagėgiai-Jurbarkas

110 357,1

2 Klaipėda-Kelmė, Kelmė-Šiauliai, Kelmė-Jurbarkas

150 320

3 Klaipėda-Telšiai 120 431 4 Mažeikių E-Klaipėda 85 123,1

5 Mažeikių E-Varduva-Telšiai, Mažeikių E-Kuršėnai

106,8* 200

6 Jurbarkas-Kybartai, Kybartai-Kapsai 90 135

7 Kruonio HAE-Kaišiadorys-Žasliai-Vilniaus E3, Žasliai-Kruonis

90 85

8 Kaunas-Kėdainiai, Kėdainiai-Panevėžys, Kėdainiai-Jonava

140 57,6

9 Jonava-Ukmergė, Ukmergė-Utena 160 50 10 Jurbarkas-Vytėnai 60 50 11 Klaipėda-Marios 95 75 12 Klaipėdos pastotė ** 85

Pastabos: *–didžiausia leistina galia priklauso nuo linijos Klaipėda-Mažeikių E apkrovos (žr. 3.33 lentelę). **– didžiausia leistina galia yra ribojama Klaipėdos 330/110 kV TP autotransformatorių ir 330 kV linijų pralaidumo.

Elektros perdavimo tinklo plėtrai nustatyti yra ištirti tokie skaičiuojamieji scenarijai:

2012 m. – prijungta 500 MW vėjo parkų:

- Baltijos EES dirba sinchroniškai su IPS/UPS, be UCTE;

2016 m. – prijungta 1000 MW arba 1500 MW vėjo parkų:

- Baltijos EES dirba sinchroniškai su IPS/UPS , be UCTE,

- Baltijos EES dirba sinchroniškai su IPS/UPS, asinchroniškai su UCTE,

- Baltijos EES dirba asinchroniškai su IPS/UPS, asinchroniškai su UCTE;

2020 m. – prijungta 2000 MW vėjo parkų:

- Baltijos EES dirba sinchroniškai su UCTE, be IPS/UPS,

- Baltijos EES dirba sinchroniškai su UCTE, asinchroniškai su IPS/UPS.

Tiriant elektros tinklo plėtros sąlygas 2012 metams, daryta prielaida, kad prie perdavimo

tinklo bus prijungta 500 MW vėjo parkų. Pagal esamas prijungtas vėjo elektrines ir išduotas


10

projektavimo sąlygas, prie 110 kV linijos Klaipėda-Mažeikių E bus prijungta 103,2 MW, Klaipėda-

Pagėgiai-Jurbarkas – 65,8 MW, Klaipėda-Kelmė – 35 MW vėjo parkų. Daroma prielaida, kad prie

330 kV linijos Klaipėda-Sovietskas bus prijungtas 250 MW vėjo parkas. Elektros tinklo plėtra

priklausys ir nuo to, kuriose linijose bus prijungiamos kitos vėjo elektrinės, kurių suminė galia būtų

lygi 46 MW. Jei pastarasis 46 MW galios vėjo parkas būtų prijungtas prie 110 kV linijos Klaipėda-

Pagėgiai-Tauragė, ši linija persikrautų 1,2 karto. Linija Klaipėda-Mažeikių E gali persikrauti

1,4 karto. Kitos 110 kV linijos nepersikrautų. Linijų, kurios persikrautų prijungus 500 MW vėjo

parkus, sąrašas bei reikalingi skerspjūviai yra pateikti 4.2 lentelėje.

4.2 lentelė. Elektros perdavimo tinklo rekonstrukcijų suvestinė, siekiant prijungti 500 MW suminės galios vėjo parkus

Eil. nr.

110 kV linija Esamas linijos

skerspjūvis Persikrovimas

Reikalingas linijos

skerspjūvis, mm2 1 Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas AS-150 1,2 karto 240* 2 Klaipėda-Mažeikių E AS-150 1,4 karto 240

Pastaba: *–skerspjūvis parinktas, atsižvelgiant į perspektyvines vėjo elektrines (žr. 4.3 lentelę).

Nustatant elektros perdavimo tinklo plėtrą, kai prijungiami 1000 MW, 1500 MW ir

2000 MW suminės galios vėjo parkai, daryta prielaida, kad naujai prijungiamų vėjo parkų vardinės

galios bus proporcingai mažesnės lyginant su išduotų išankstinių techninių sąlygų galiomis.

Prijungiant 1000 MW suminės galios vėjo parkus, būtų reikalingos papildomos perdavimo

tinklo rekonstrukcijos: 110 kV linijos Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas skerspjūvis turėtų būti

padidintas iki 2x240 mm2; Klaipėdos 330/110 kV TP 125 MVA galios autotransformatorius turėtų

būti pakeistas į 200 MVA galios autotransformatorių (jei vėjo parkų suminė galia būtų planuojama

1500 MW ir daugiau, tikslinga vietoje esamo autotransformatoriaus įrengti 250 MVA galios

autotransformatorių).

VP suminei galiai pasiekus 1500 MW, būtų reikalingos tokios papildomos rekonstrukcijos:

110 kV linijų Klaipėda-Kretinga-Telšiai skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 240 mm2; 330 kV

linijos Klaipėda-Sovietskas skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 2x(2x400) mm2, linijos Telšiai-

Mūša skerspjūvis turėtų būti 2x(2x300) mm2. Klaipėdos 330/110 kV TP įrengtų

autotransformatorių galia turėtų būti lygi 2x250 MVA, Jurbarko 330/110 kV TP 2x125 MVA galios

autotransformatoriai turėtų būti pakeisti į 2x200 MVA galios autotransformatorius.

VP suminei galiai pasiekus 2000 MW, būtų reikalingos tokios papildomos rekonstrukcijos:

110 kV linijos Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 2x240 mm2;


11

330 kV linijos Jurbarkas-Kaunas skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 2x(2x400) mm2; Klaipėdos

330/110 kV TP turėtų būti įrengtas trečias 250 MVA galios autotransformatorius.

Elektros perdavimo tinklo rekonstrukcijų, reikalingų 500 MW, 1000 MW, 1500 MW ir

2000 MW suminės galios vėjo parkams prijungti, suvestinė yra pateikta 4.3-4.5 lentelėse.

Atsižvelgiant į tai, kad vėjo parkai gali būti jungiami koncentruotai prie keleto linijų, o ne plačioje

geografinėje teritorijoje, reikėtų nustatyti reikiamą elektros tinklo plėtrą kaip būtų prijungiamos

visos projektavimo ir išankstines technines sąlygas gavusios vėjo elektrinės (4.3-4.5 lentelių 8

stulpelis).

Jei vėjo parkų galios būtų paskirstytos ne proporcingai sumažinant projektavimo ir

išankstines technines sąlygas gavusių vėjo parkų galias, o koncentruotos atskirose linijose, tos

linijos arba linijų grupės gali persikrauti, priklausomai nuo vėjo parkų prijungimo vietų.

Prie 110 kV linijos Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas yra išduota projektavimo arba išankstinių

techninių sąlygų 358,9 MW suminės galios vėjo parkams. Maksimalus galios srautas, tekantis šia

linija, gali siekti 336 MVA. Tam, kad linija nepersikrautų, esančią liniją (AS-150) reikėtų pakeisti

trijų grandžių linija 3x240 mm2. Linija Pagėgiai-Sovietskas turi būti pakeista į 3x185 mm2 arba

išjungta.

Prie 110 kV linijos Klaipėda-Kretinga-Telšiai yra išduota projektavimo arba išankstinių

techninių sąlygų 452 MW suminės galios vėjo parkams. Esančias viengrandes linijas Klaipėda-

Kretinga I, Klaipėda-Kretinga II, Kretinga-Kartena (AS-150) reikėtų pakeisti 2x240 mm2, o

Kartena-Telšiai – 3x240 mm2 linijomis.

Prie 110 kV linijos Klaipėda-Kelmė-Šiauliai yra išduota projektavimo arba išankstinių

techninių sąlygų 194 MW suminės galios vėjo parkams. Esančią viengrandę liniją (AS-150, AS-

185) reikėtų pakeisti 2x185 mm2 linija.

Esanti 110 kV linija Jurbarkas-Kelmė (AS-185, AS-150) persikrautų 1,2 karto, todėl turėtų

būti pakeista linija 240 mm2.

Prie Varduvos 110 kV skirstyklos prijungti 200 MW vėjo parką yra rengiamos išankstinės

techninės sąlygos. Parkui veikiant vardine galia, linija Mažeikių E-Varduva I (AS-240) persikrautų

1,9 karto, todėl turėtų būti pakeista dvigrande linija 2x240 mm2, Mažeikių E-Varduva II (AS-185)

persikrautų 1,2 karto, todėl turėtų būti pakeista linija 240 mm2 (padaryta prielaida, kad Varduvos

110 kV skirstyklos sekcijinis jungtuvas yra išjungtas, o vėjo parkas jungiamas prie tos pačios

sekcijos, kaip ir linija Varduva-Seda). Linija Mažeikių E-Kuršėnai (AS-185, AS-150) persikrautų

1,2 karto, todėl turėtų būti pakeista linija 240 mm2. Linija Varduva-Naujoji Akmenė (AS-240)

persikrautų 1,4 karto, todėl turėtų būti pakeista 2x185 mm2 linija. Linija Varduva-Telšiai (AS-150)

persikrautų 1,7 karto, todėl turėtų būti pakeista dvigrande 2x150 mm2 linija. Dvigrandė linija


12

Kuršėnai-Šiauliai (AS-150 ir AS-185) persikautų 1,3 karto, todėl turėtų būti pakeista 2x240 mm2

linija.

Linija Klaipėda-Mažeikių E (AS-150) persikrautų 1,4 karto, todėl turėtų būti pakeista linija

240 mm2.

Prijungus didelės galios vėjo parkus, 110 kV linija Nesterovas-Kybartai į Lietuvos EES

normaliai gali tekėti iki 60 MVA galios srautas, dėl to persikrautų linija Kybartai-Kapsai.

Rekomenduojama liniją Nesterovas-Kybartai išjungti arba įrengti dalijimo automatiką.

Kitos 110 kV linijos, prie kurių numatoma prijungti vėjo parkus, nepersikrautų.

330 kV tinkle persikrautų šios linijos: Klaipėda-Sovietskas, Sovietskas-Jurbarkas-Kaunas,

Sovietskas-Kruonio HAE. 330 kV Klaipėda-Sovietskas linija turėtų būti pakeista dvigrande

2x(2x400) mm2 linija, Sovietskas-Jurbarkas – 2x(2x300) mm2, Jurbarkas-Kaunas – 2x(2x400) mm2,

Sovietskas-Kruonio HAE – 2x(2x300) mm2.

4.3 lentelė. 110 kV elektros perdavimo tinklo rekonstrukcijų suvestinė 500 MW, 1000 MW, 1500 MW, 2000 MW ir 4062,2 MW suminės galios vėjo parkams prijungti

Reikalingas linijos skerspjūvis, mm2 Eil. nr.

Linija Esamas linijos

skerspjūvis 500 1000 1500 2000 4062,2

1 Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas AS-150 240 2x240 2x240 3x240 3x240 2 Pagėgiai-Sovietskas 2xAS-150 - - - - 3x185* 3 Klaipėda-Kretinga I,

Klaipėda-Kretinga II, Kretinga-Kartena

AS-150 - - 240 240 2x240

4 Kartena-Telšiai AS-150 - - 240 240 3x240 5 Klaipėda-Kelmė-Šiauliai AS-150,

AS-185 - - - - 2x185

6 Jurbarkas-Kelmė AS-185, AS-150

- - - - 240

7 Mažeikių E-Varduva I AS-240 - - - - 2x240 8 Mažeikių E-Varduva II AS-185 - - - - 240 9 Mažeikių E-Kuršėnai AS-185,

AS-150 - - - - 240

10 Varduva-Naujoji Akmenė AS-240 - - - - 2x185 11 Varduva-Telšiai AS-150 - - - - 2x150 12 Kuršėnai-Šiauliai I, II AS-150 ir

AS-185 - - - - 2x240

13 Klaipėda-Mažeikių E AS-150 240 240 240 240 240

Pastaba: *– esant padidėjusiam galios srautui, šią liniją galima išjungti.


13

4.4 lentelė. 330 kV elektros perdavimo tinklo rekonstrukcijų suvestinė 500 MW, 1000 MW, 1500 MW, 2000 MW ir 4062,2 MW suminės galios vėjo parkams prijungti

Reikalingas linijos skerspjūvis, mm2 Eil. nr.


skerspjūvis 500 MW

1000 MW

1500 MW

2000 MW

4062,2 MW

1 Klaipėda-Sovietskas AS-3x150 - - 2x(2x400) 2x(2x400) 2x(2x400) 2 Jurbarkas-Sovietskas ASO-2x330 - - - - 2x(2x300) 3 Jurbarkas-Kaunas ASO-2x300 - - - 2x(2x400) 2x(2x400) 4 Kruonio HAE-Sovietskas AS-2x300 - - - - 2x(2x300) 5 Telšiai-Mūša AS-2x300 - - 2x500 2x500 2x500

Klaipėdos 330/110 kV TP vietoje esančių 125 MVA ir 200 MVA galios autotransformatorių

reikėtų įrengti 3 po 250 MVA galios autotransformatorius.

Jurbarko 330/110 kV TP vietoje dviejų esančių 125 MVA galios autotransformatorių reikėtų

įrengti 2 po 200 MVA galios autotransformatorius.

Šiaulių 330/110 kV TP reikėtų įrengti trečią 200 MVA galios autotransformatorių.

4.5 lentelė. 330/110 kV TP rekonstrukcijų suvestinė 500 MW, 1000 MW, 1500 MW, 2000 MW ir 4062,2 MW suminės galios vėjo parkams prijungti

Suminė vėjo parkų galia, MW Eil. nr.

Autotransformatoriai Esama galia,

MVA 500 MW

1000 MW

1500 MW

2000 MW

4062,2 MW

1 Klaipėdos 330/110 kV TP 125 MVA, 200 MVA

- 2x200 MVA*

2x250 MVA

3x250 MVA

3x250 MVA

2 Jurbarko 330/110 kV TP 2x125 MVA - - 2x200 MVA

2x200 MVA

2x200 MVA

3 Šiaulių 330/110 kV TP 2x200 MVA - - - - 3x200 MVA

Pastaba: *– jei būtų planuojama prijungti 1500 MW ir didesnės suminės galios vėjo parkus, tikslinga būtų įrengti 2x250 MVA galios autotransformatorius.

Reikia atkreipti dėmesį, kad Baltijos EES dirbant sinchroniškai su UCTE ir vėjo parkams

2020 m. dirbant vardine galia, pagal 2009 m. rugpjūčio mėn. 17 dienai išduotas išankstines

technines sąlygas, 4062,2 MW galia vasaros minimalių apkrovų metu, tarpsisteminis galios srautas

iš Lietuvos EES į Lenkijos EES gali siekti 2700 MVA. Tam reiktų sustiprinti ne tik Lietuvos, bet ir

Lenkijos elektros tinklą, kad būtų pakankamas pralaidumas.


14

Skyriaus išvados

1. Siekiant prijungti 500 MW suminės galios vėjo parkus, turėtų būti rekonstruotos 110 kV

linijos Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas ir Klaipėda-Mažeikių E, jų skerspjūvis turėtų būti

padidintas iki 240 mm2.

2. Siekiant prijungti 1000 MW suminės galios vėjo parkus, turėtų būti rekonstruotos 110 kV

linijos Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas (skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 2x240 mm2) ir

Klaipėda-Mažeikių E (skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 240 mm2), ir Klaipėdos 330/110

kV TP autotransformatorių galia turėtų būti ne mažesnė kaip 2x200 MVA.

3. Siekiant prijungti 1500 MW suminės galios vėjo parkus, papildomai turėtų būti rekonstruota

110 kV linija Klaipėda-Telšiai (skerspjūvis turėtų būti padidintas iki 240 mm2), 330 kV

linijos Klaipėda-Sovietskas ir Telšiai-Mūša (skerspjūviai turėtų būti padidinti atitinkamai iki

2x(2x400) mm2 ir 2x500 mm2), Klaipėdos 330/110 kV TP autotransformatorių galia turėtų

būti ne mažesnė kaip 2x250 MVA ir Jurbarko 330/110 kV TP autotransformatorių galia

turėtų būti ne mažesnė kaip 2x200 MVA.

4. Siekiant prijungti 2000 MW suminės galios vėjo parkus, papildomai turėtų būti rekonstruota

110 kV linija Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas (skerspjūvis turėtų būti padidintas iki

3x240 mm2), 330 kV linija Jurbarkas-Kaunas (skerspjūvis turėtų būti padidintas iki

2x(2x400) mm2) ir Klaipėdos 330/110 kV TP turėtų būti įrengtas trečias 250 MVA galios

autotransformatorius.

5. Vėjo parkams reguliuojant reaktyviąją galią ±0,2×PN ribose, 330 kV ir 110 kV tinklo

įtampos yra leistinose ribose be papildomų naujų reguliavimo priemonių.

Vėjo elektrinių plėtros galimybių analizė LEI

15

4.2. Visų rūšių galios rezervų plėtros galimybės

Šiame poskyryje nagrinėjamos Lietuvos EES galimybės prijungti iki 2020 metų iki

2000 MW vėjo elektrinių suminės galios ir įvertinamas papildomas sistemos plėtros poreiks, kad

vėjo elektrinės būtų visapusiškai rezervuotos Lietuvos elektrinių pajėgumais. Nagrinėjamas atvejis,

kai vėjo elektrinės statomos tik sausumoje.

1 prielaida. Vėjo parkų diegimo ribinės apimtys. Pagal skatinimo tvarką [12], 2010 m.

suminė įrengtoji vėjo parkų galia turėtų pasiekti 200 MW. Tolimesnė vėjo energetikos plėtra dar

nėra patvirtinta planiniu dokumentu, bet šio darbo techninėje užduotyje nurodomas ribinis

2000 MW įrengtosios galios variantas 2020 metais. Daroma priekaida, kad 2016 m. įrengtoji galia

pasieks 1500 MW, o 2020 m. – 2000 MW.

2 prielaida. Lietuvos EES poreikio grafikai. Naudojami tie patys grafikai, kaip ir 3.4-3.6

poskyriuose, o kontrolinių parų minimumo ir maksimumo reikšmės – kaip pateiktos 3.1 lentelėje.

3 prielaida. Vėjo parkų generuojamos galios eksportas. Ribines vėjo parkų įrengtąsias

galias (2000, 1500 MW) įterpti į Lietuvos EES poreikio grafiką bus neįmanoma, nes poreikis

atskiromis valandomis bus mažesnis, bet to grafike turės dalyvauti ir kitos elektrinės, ir pirmiausia –

būtinosios (ang. must-run) elektrinės. Netilpusi į grafiką VE generuojama galia turės būti arba

išjungta arba eksportuojama. Susirasti rinką vėjo energijos eksportui teks patiems vėjo parkų

valdytojams. Tai bus sunkiai pasiekima, nes ir kitose šalyse (Latvijoje, Estijoje, Lenkijoje,

Suomijoje, Švedijoje) vėjo energetikos skverbtis didės ir jos taip pat bandys eksportuoti elektrą iš

VE.

Šiame poskyryje kiekvieniems skaičiuojamiesiems metams pirmiausia nustatoma, kurią

dalį ribinės VP galios galima įterpti į Lietuvos poreikio paros grafiką. Tai būtų didžiausia įmanoma

dalis, kuriai „lieka vietos“ šalia būtinųjų elektrinių. Tokia dalis toliau vadinama VE galia Lietuvos

poreikiui dengti. Likusi ribinės VP galios dalis laikoma pertekline ir eksportuojama į kitas sistemas.

Vėjo parkų valdytojams svarbesnė yra VE galia Lietuvos poreikiui dengti, nes ji dirbtų

vidaus rinkai ir reikštų sąlyginai garantuotus pardavimus (dėl viešųjų interesų prioriteto).

Eksportuojamai galiai teks didesnė rinkos rizika (gali neatsirasti pirkėjų), nes ji nesusiejama su

viešaisiais interesais ir bus parduodama konkurencinėmis sąlygomis.

4 prielaida. Vėjo parkų generuojamos galios kitimas kontrolinėmis paromis. Daroma

prielaida, kad visą kontrolinę parą pūs pastovus vėjas, garantuojantis vienodą suminę VE galią.

Lietuvos vartotojai perka iš VE perka skirtingo dydžio galias minimumo ir maksimumo


16

valandomis, tačiau sudėjus tas galias su atitinkamomis eksportuojamomis galiomis, gaunama ribinė

VE generacijos reikšmė (1500 MW 2016 m. arba 2000 MW 2020 m.).

5 prielaida. Kruonio HAE įkrova. Laikoma, kad Lietuvos sistemoje VP dengia tik

Lietuvos EES poreikio grafiką, taigi neįkrovinėja Kruonio HAE. Pastarąją elektrinę įkrovinėja tik

Lietuvos elektrinės.

6 prielaida. Nauja atominė (NAE) ir kiti generatoriai. Prielaida tokia pati, kaip 4

prielaida 3.4.3 poskyryje.

7 prielaida. Rezervavimas. Prielaida tokia pati, kaip 5 prielaida 3.4.3 poskyryje.

8 prielaida. Vėjo prognozės. Prielaida tokia pati, kaip 6 prielaida 3.4.3 poskyryje.

4.6 lent. pateikiamos išvados dėl antrinio ir tretinio rezervų Lietuvoje pakankamumo vėjo

elektrinių suminės generacijos svyravimams padengti. Jos gautos iš sumodeliuotų generuojančių

galių struktūros lentelių (žr. Priedą 2) pagal visas pirmiau minėtas prielaidas. Taip pat pateikiami

vėjo elektrinių ribinių suminių galių (1500 MW ir 2000 MW) paskirstymo eksportui ir Lietuvos

poreikiui rezultatai.

Tos galios yra patikrintos paros grafiko sekimo principu, t.y. patikrinta, ar elektrinių

techninės galimybės leidžia keisti Lietuvos generaciją pagal poreikio kitimą. Paros grafikų sekimo

lentelės pateiktos 4.6 poskyryje (4.12-4.15 lent.).

0.6 lentelė. 1500 MW ir 2000 MW suminės vėjo elektrinių galios paskirstymo eksportui ir Lietuvos poreikiui bei rezervavimo Lietuvos elektrinių pajėgumais galimybės

2016 2020 žiemos

maksimumas vasaros

minimumas žiemos

maksimumas vasaros

minimumas

4 h 18 h 5 h 10 h 4 h 18 h 5 h 10 h VE galia Lietuvos poreikui, MW 534 521 118 48 143 167 0 0

VE galia Lietuvos eksportui, MW 966 979 1382 1452 1857 1833 2000 2000

EES antrinio (ir tretinio) rezervo poreikis, MW* 750 750 1000 1000

Lietuvos EES galimybės padengti rezervų poreikius planuojamais pajėgumais (be investicijų papildo-miems galios rezervams)

įmanoma įmanoma įmanoma, nors ir

nelengvai įmanoma, nors

ir nelengvai

Pastaba žr. P2.1 lent. žr. P2.2 lent žr. P2.3 lent žr. P2.4 lent

* – esant 50% didžiausiai vėjo prognozės paklaidai (nuo įrengtosios galios) ir tuo pačiu rezervu rezervuojant didžiausio generatoriaus avarinį atsijungimą arba vėjo elektrinių generacijos nuokrypį nuo prognozės


17

Iš 4.6 lentelės (detaliau – iš 2 Priedo lentelių) matyti, kad ribinės 1500 MW (2016 m.) ir

2000 MW galios (2020 m.) būtų praktiškai visos eksportuojamos (išskyrus 2016 m. žiemos

maksimumo parą), nes didžiąją poreikio grafiko dalį dengtų tretinį rezervą teikiančios elektrinės.

Pastebėtina, kad siekiant „rasti“ daugiau vietos vėjo elektrinėms Lietuvos poreikio grafike, Vilniaus

Elektrinė-3 žiemą modeliuota minimalia 1 bloko galia, o vasarą nedirbtų abu blokai (šiluma būtų

gaminama katilais). 2000 MW galia rezervuojama 1000 MW antrinio/tretinio rezervo, taigi atitiktų

didžiausią prognozės paklaidą, lygią 50% įrengtosios 2000 MW galios.

Iš 4.6 lentelės ir ją pagrindžiančių lentelių Priede 2 matyti, kad planuojamų antrinės ir

tretinės galios rezervų sistemoje dar užteks nurodytoms ribinėms VE galioms prijungti. Palyginus

juos su sistemos rezervo poreikiu scenarijuje be VE plėtros, galima pastebėti, kad 2020 m. žiemą

rezervų poreikis smarkiai išaugtų – vėjo elektrinių rezervavimui reikės sistemoje užsakyti po 600

MW papildomos galių (nes NAE rezervuoti užtektų 400 MW!).

Eksportuoti 4.6 lent. nurodytus vėjo elektrinių galias praktiškai yra nerealu – tai galima

vertinti kaip hipotetinius variantus.

Pažymėtina, kad nustatant antrinio ir tretinio rezervavimo galimybes, buvo įvertinta ir

„smulkieji rezervai“ Lietuvoje, kurių palaikymas mažino laisvą Lietuvos generatorių galią:

pirminio reguliavimo rezervas (±30 MW žiemą ir ±25 MW vasarą);

antrinio rezervo poreikis smulkiems neplanuotiems poreikio ir generacijos svyravimams

dengti (±60 MW 2020 m. ir ±50 MW 2016 m.).

Jeigu Lietuvos sistemoje antrinis ir tretinis rezervai būtų sudaromi A metodu (atskiri

rezervai vėjo elektrinėms ir didžiausio bloko atsijungimui, žr. 3.4.2 poskyrį), tai 2020 m. žiemą

rezervų poreikiai būtų po 1400 MW, ir Lietuvoje reikėtų įrengti po 400-500 MW papildomų

rezervinės galios šaltinių.

Galios rezervų poreikis, kai dalis ribinių vėjo elektrinių galių (1500-2000 MW) būtų statoma

jūroje, bus toks pats, kaip aprašytas vėjo elektrinių scenarijuje šiame poskyryje. Rezervai būtų

išdėstomi analogiškai (žr. Priedo 2 lenteles).

Poskyrio išvados

1. Prijungus Lietuvoje 1500-2000 MW galios vėjo elektrinių, tas galias dar įmanoma rezervuoti

antriniu ir tretiniu rezervais Lietuvos elektrinių pajėgumais, jeigu tuo pačiu rezervu dengiamas

didžiausio generatoriaus avarinis atsijungimas arba vėjo elektrinių generacijos nuokrypis nuo

prognozės, o didžiausia prognozės paklaida neviršija 50% VE įrengtosios galios dydžio.


18

2. Prijungus Lietuvoje 1500-2000 MW galios vėjo elektrinių, ją tektų eksportuoti, o tai laikytina

hipotetiniu variantu, nes kitos šalys Baltijos regione vargu ar pirks iš Lietuvos iki 2000 MW

galią iš vėjo elektrinių.

3. Jeigu Lietuvos sistemoje antrinis ir tretinis rezervai būtų sudaromi atskirai vėjo elektrinėms ir

didžiausio bloko atsijungimui, tai 2020 m. žiemą rezervų poreikiai būtų po 1400 MW, ir

Lietuvoje reikėtų įrengti po 400-500 MW papildomų rezervinės galios šaltinių.

4.3. Visų rūšių galios rezervų teikėjų nustatymo analizė (LEI)

Perdavimo sistemos operatorius visada naudos antrinį ir tretinį n-1 tipo galios rezervus vėjo

elektrinių sukeliamiems jų galios nuokrypiams nuo valandinės prognozės kompensuoti. Tačiau,

jeigu vėjo elektrinės turės savo rezervų (užsakytų, nuosavų), antrinio ir tretinio rezervo dydžiai

galėtų būti mažinami vėjo elektrinių turimų rezervų dydžiais. Kuo didesnis tokių turimų rezervų

dydis, tuo mažesnė turėtų būti vėjo generacijos prognozavimo paklaida (mažesnė už 50%). Tačiau

pagal kitų šalių praktiką, atskiras rezervų statymas vėjo elektrinėse, o ne centralizuotas sprendimas,

yra brangesnis ir sunkiai kontroliuojamas.

Sistemos antrinio ir tretinio rezervo dydis priklauso nuo 4 veiksnių, kaip parodyta 4.2 pav.

VP „susikooperavimo laipsnis“

visi šalies VP

keli VP

atskiri VP

5 %

10 %

15 %

20 %

25 %

neapmokestinamas valandinis nebalansas

D-1

h-12

h-6

h-4h-2

bal.-PSO rez.-PSO rez.-El.

(virt.El.)bal.raj. šeš.El.

diena prieš

12 h prieš

6 h prieš

4 h prieš2 h prieš

1 2 3 4 5

rezervo teikėjas

rinkos modelis

0.2 pav. Vėjo parkams reikalingų antrinio/tretinio rezervų dydį lemiantys veiksniai

Vertikalioji diagramos ašis VP „susikooperavimo laispnis” atitinka skirtingus VP

integracijos laipsnius. Jei VP nesijungia į bendrus (virtualius) parkus, kiekvienam jam reikės


19

didesnio rezervo (nes prognozės paklaida didesnė mažesnėje teritorijoje). Keliems parkams

susijungus į vieną virtualų parką, rezervo dydis atskiram parkui mažėja, nes virtualiam parkui

prognozės tikslumas didesnis (dėl tolygesnio vidutinio vėjo greičio kitimo didesnėje teritorijoje).

Mažiausiai rezervo parkui reikės tada, kai jis bus vieno virtualaus parko visoje šalies teritorijoje

dalyvis.

Įstrižoji diagramos ašis Neapmokestinamas valandinis nebalansas atitinka skirtingus

balansavimosi atsakomybės laipnius. Jeigu VP leidžiama nesibalansuoti ±5% prognozuojamos

galios ribose, jis pradeda „prekiauti“ balansavimo energija tik esant didesniems nei 5%

nebalansams (arba gali užsakyti atitinkamai mažiau rezervų, kad sumažintų nebalansus iki 5%).

Įstrižoji diagramos ašis Rinkos modelis nusako rinkos sandarą: ar „dienos prieš“ aukcionas

yra paskutinis prieš realią valandą, ar po jo dar būna prekybos dienos aukcionas. Esant pastarajam,

VP galėtų patikslinti savo generacijos prognozę. Kuo vėliau baigiasi prekybos dienos aukcionas

prieš realią valandą (pvz., h-2, reiškia 2 h prieš), tuo mažesnė būna VP prognozės paklaida.

Horizontalioji diagramos ašis Rezervo teikėjas nusako vėjo parkui reikalingo rezervo gavimo

schemą ir rezervo teikėją. Nurodomos 5 schemos.

1 rezervų teikimo schema (bal-PSO). Vėjo parkas nesirūpina rezervais ir tik stengiasi

tiksliai prognozuoti generacijos grafiką. Susidariusius nebalansus padengia PSO sistemos rezervais

(antriniu, tretiniu), kuriuos, pvz., nupirko reguliavimo aucione. VP atsiskaito už balansavimo

paslaugą pirkdamas/parduodamas balansavimo energiją iš operatoriaus/operatoriui (4.3 pav.). Ši

schema vėjo parkui turėtų būti brangiausia.

VP

PSO

balansavimoenergija

reguliavimo aukcionas

0.3 pav. Vėjo parko rezervavimas pagal 1 schemą, kai parkas tik perka/parduoda balansavimo energiją

2 rezervų teikimo schema (rez-PSO). Vėjo parkas iš anksto užsako rezervines galias pas

savo PSO ir jam moka už rezervinės galios teikimo paslaugą, tačiau sutaupo lėšų dėl sumažėjusios


20

„prekybos“ balansavimo energija. PSO perka parkui reikalingas galias rezervinių galių rinkoje (4.4

pav.) ir parkas, formuojantis valandiniam nuokrypiui nuo prognozės, jas aktyvuoja (per PSO). Ši

schema rekomenduotina, nes labiausiai tikėtina, kad bus pigiausia ir optimaliausia.

VP

PSO

rezervai

rezervinių

galių aukcionas/dvišalių

sutarčių rinka

0.4 pav. Vėjo parko rezervavimas pagal 2 schemą, kai parkas perka rezervines galias iš PSO

3 rezervų teikimo schema (rez-El). Vėjo parkas iš anksto užsako rezervines galias iš

individualių elektrinių, pvz. iš El-1 – trumpalaikį rezervą, iš El-2 – ilgalaikį rezervą (žr. 4.5 pav.), ir

pats jas aktyvuoja. Rezervų užsakymo sąnaudas turėtų padengti sutaupytos išlaidos dėl mažesnio

balansavimo energijos pirkimo/pardavimo.

VP

El -1

rezervai

El - 2 rezervai

0.5 pav. Vėjo parko rezervavimas pagal 3 schemą, kai parkas perka rezervines galias iš elektrinių

4 rezervų teikimo schema (bal.raj./virt.El). Vėjo parkas sudaro balanso rajoną (virtualią

elektrinę) su kitomis elektrinėmis (ne tik vėjo) bei elektromobilių įkrovimo stotimis ir gauna iš jų

rezervą (4.6 pav.). Tiesa, surasti partnerių į tokį balanso rajoną ir suderinti jų interesus gali būti

sunku. Susibalansuojantis balanso rajonas turėtų sumažinti “prekybos“ (su PSO) balansavimo

energija apimtis.


21

Virtuali elektrinė (balanso raj.)

VP PSO

El - 1

El - 2

Balansav.

en-ja

±

±

±

± - elektromobilių įkrovos stotis

0.6 pav. Vėjo parko rezervavimas pagal 4 schemą, kai parkas sudaro nuolatinį balanso rajoną (virtualią elektrinę) su vartotojų apkrovomis ir kitomis elektrinėmis

5 rezervų teikimo schema (šeš.El). Vėjo parkas (parkai) turi šešėlinę elektrinę bei elektros

kaupiklį ir pats (patys) susibalansuoja nuokrypius (ar jų dalį) nuo prognozės. Jeigu tokia schema

veikia patikimai, PSO gali mažinti antrinio/tretinio rezervo poreikį. Ši schema

nesusikooperavusiems parkams kartais gali būti netgi brangesnė už 1 schemą, nepaisant sumažintų

balansavimo energijos „prekybos“ (su PSO) apimčių.

VP

PSO

balansav.

energija

Kaupiklis

Šešėlinė

elektrinė

0.7 pav. Vėjo parko rezervavimas pagal 5 schemą, kai parkas turi nuosavą šešėlinę elektrinę


22

Jūroje statomiems vėjo elektrinių parkams reikalingus rezervus tiek tie patys tiekėjai ir pagal

panašias schemas, kaip aprašyta šiame poskyryje.

Rekomenduotina vėjo parkų jūroje rezervavimą užsitikrinti patiems vėjo parkams (užsakant

rezervus), nes jų elektra bus eksportuojama (sausumoje parkai bus pastatyti anksčiau ir jau dengs

dalį Lietuvos poreikio grafiko).

Poskyrio išvados

1.Vėjo elektrinėms rekomenduotina turėti (užsakyti) galios rezervus didesniems ir

nestaigiems generacijos nuokrypiams nuo prognozės kompensuoti, kad nereikėtų būti

subalansuotiems operatoriaus ir pirkti/parduoti balansavimo energiją.

2. Vėjo parko užsakomas rezervo dydis priklauso nuo vėjo elektrinėms nustatomo leistino

neapmokestinamo nebalanso (generacijos nuokrypio nuo prognozės), nuo laiko intervalo tarp

prekybos sesijos uždarymo ir realios valandos, taip pat nuo vėjų parko „susikooperavimo“ (į

virtualų parką) laipsnio.

3. Rekomenduotina rezervų tiekimo schema – kai vėjo parkas iš anksto užsako rezervines

galias pas savo PSO ir jam moka už rezervinės galios teikimo paslaugą.

4. Rekomenduotina vėjo parkų jūroje rezervavimą užsitikrinti patiems vėjo parkams, nes jų

elektra bus eksportuojama (sausumoje parkai bus pastatyti anksčiau ir jau dengs dalį Lietuvos

poreikio grafiko).


23

4.4. Visų rūšių galios rezervų teikėjų nustatymo analizė (KTU)

Viena iš būtinų sąlygų energetikos sistemos patikimo veikimo rodiklių yra elektros

generacijos adekvatumas (ar tinkamumas), t.y. energetikos sistemoje tikrai galinčių veikti

generatorių galių suma visada turi būti ne mažesnė nei suminė energetikos sistemos apkrovos galia

ir didžiausio veikiančio generatoriaus galia. Vėjo elektrinės, hidroakumuliacinės elektrinės ir kitos

ribotus energijos išteklius turinčios elektrinės nėra patikimai galinčios veikti elektrinės, jos tik

padidina elektros energetikos sistemos veikimo kokybę bei veiksmingumą.

Vėjo elektrinės sumažina iškastinio kuro sąnaudas tuo pačiu ir emisijų kiekį, tačiau jų

generuojama galia priklauso nuo sunkiai nuspėjamo vėjo, todėl vėjo elektrinės padidina galių

rezervų ir reguliuojamų galių reikmes. Techniškai vėjo elektrinių galia gali būti reguliuojama, bet

praktiškai vėjo elektrinių galią patikimai galima tik mažinti, kai jos veikia, t.y. pučia vėjas. Kadangi

vėjo elektrinių lyginamosios sąnaudos yra mažos, jų generuojama galia turėtų būti didžiausia, kokią

leidžia generuoti esamas vėjo greitis. Todėl vėjo elektrinėse netikslinga laikyti galios rezervą

ekonomiškai, o techniškai – nepatikima, nes prireikus padidinti jų galią, to padaryti dėl silpnėjančio

vėjo gali nepavykti.

Elektros rinkos sąlygomis rezervais ir reguliuojama galia prekiaujama, tačiau energetikos

sistemoje tam turi būti pakankama reguliuojama galia. Reguliuojamos galios, tiek didinimo, tiek

mažinimo teikėjai gali būti elektros gamybos bendrovės, kurios turi reikiamu greičiu reguliuojamos

galios elektrinių, valdomų iš energetikos sistemos centro. Tokiais rezervo teikėjas Lietuvoje gali

būti Kruonio HAE, Kauno HE ir Lietuvos elektrinė. Vilniaus, Kauno ir Mažeikių termofikacinių

elektrinės taip pat gali būti valdomos iš Lietuvos energijos dispečerio centro, tačiau jų

reguliuojamos galios galimybes riboja elektrinių šilumos apkrova.

Taip pat reguliuojamą galią galima pirkti iš kaimyninių sistemų per tarpsisteminių ryšių

elektros linijas, jei yra atitinkami susitarimai ir pakankamas ryšių pralaidumas. Vėjo elektrinės

statomos visose kaimyninėse energetikos sistemose ir didėja vietinis reguliuojamų galių poreikis.

Todėl tik turint pakankamą savą galių rezervą galima juo prekiauti elektros rinkoje tuo sumažinant

reguliuojamos galios kainą.

Elektros energetikos sistemos, kuriose didėja vėjo elektrinių galia, didina tarsisteminių ryšių

skaičių bei jų pralaidumą. Dėl plečiamos vėjo elektrinių statybos programos Danijoje, Danijos PSO

Energinet.dk 2009 m. balandį pasirašė sutartį su Olandijos TSO TenneT dėl kabelio COBRA

projekto, kurį planuojama įgyvendinti iki 2016. 2009 m. lapkritį Energinet.dk ir Norvegijos PSO

Statnet pasirašė susitarimą dėl esamo nuolatinės srovės ryšio pralaidumo padidinimo nuo 1000 MW

iki 1700 MW nutiesiant papildomą kabelį iki 2014 m. Taip pat Energinet.dk planuoja iki 2012 m.


24

padidinti kintamos srovės ryšių su Vokietija pralaidumą nuo 900 MW iki 1500 MW Vokietijos

kryptimi ir nuo 1500 MW iki 2000 MW Danijos kryptimi. (Skirtingos galios yra dėl rezervavimo

galimybių). Dėl vėjo elektrinių plėtros Airija planuoja dar antrą 600 MW nuolatinės srovės kabelį į

Uelsą ir vieną kabelį į Prancūziją. Tais pat tikslais Didžioji Britanija planuoja jūrinius kabelius į

Olandiją ir Norvegiją.

Vadinasi, norint plėtoti Lietuvoje daugeliu požiūrių patrauklių vėjo elektrinių galią, jų

keliamų galios rezervų reikmių patenkinimui reikia plėtoti tarpsisteminius ryšius bei statyti tam

skirtas elektrines – greitai paleidžiamas dujų turbinų ar panašias elektrines.

Vėjo elektrinių parkai yra išsidėstę geografiškai skirtingose teritorijose ir prie perdavimo ar

skirstomojo tinklo prijungiami skirtinguose taškuose. Todėl staigus EES galių disbalansas dėl vėjo

elektrinių galios kitimo gali būti tik dėl avarinių vėjo parkų išjungimų, pažeidus ryšio su perdavimo

ar skirstomuoju tinklu elementus. Analizuojant generavimo galios netekimą N-1 principu,

didžiausios galios planuojamų vėjo parkų galios yra mažesnės už skaičiuojamųjų avarijų galias –

600 MW ar 1300 MW ir nereikalauja pirminio reguliavimo rezervo didinimo.

Veikiant vėjo elektrinėms su keitikliais, sumažėja suminė EES inercija, nes šios vėjo

elektrinės išstumia tradicines tiesiogiai, be keitiklių, sinchroninius generatorius į tinklą jungiančias

elektrines.

Pradiniu avarijos momentu pirminio reguliavimo funkcijas atliekanti EES besisukančių

masių inercija ateityje bus atkuriama dirbtinai ją modeliuojant vėjo elektrinių valdikliais. Tai leis

sumažinti pradinį galių disbalansą nenaudojant pastovaus vėjo elektrinių nukrovimo.

Dalinai nukraunant vėjo elektrines ir valdikliais valdant menčių pasukimo kampą bus galima

pilnai atkurti pirminio reguliavimo funkcijas su pirminio reguliavimo rezervu, lygiu vėjo elektrinės

nukrovimo galiai.

Visumoje, pirminio reguliavimo rezervus galima išplėsti taip:

a) statant naujus Kruonio HAE kintamo sukimosi dažnio, asinchronizuotus agregatus,

b) panaudojant tarpsisteminius asinchroninius ryšius,

c) dalinai nukraunant vėjo elektrines.

Antrinio reguliavimo rezervo pagrindiniai šaltiniai yra:

1. Hidrauliniai agregatai;

2. Dujų turbinų agregatai;

3. Kondensacinių elektrinių agregatai;

4. Termofikacinių elektrinių agregatai;

5. Išjungiamos apkrovos;

6. Tarpsisteminiai asinchroniniai ryšiai;

7. Dalinai nukrautos vėjo elektrinės.


25

Hidrauliniai agregatai yra geras antrinio reguliavimo galios šaltinis. Jie gali būti greitai

paleisti ir gali greitai (minutės bėgyje) keisti savo galią. Tačiau antriniam reguliavimui Lietuvos

EES galima panaudoti tik stambiąsias elektrines – Kauno HE ir Kruonio HAE.

Kauno HE reguliuoja Kauno marių vandens lygį, tačiau didžiąją metų laiko dalį dirba

sanitarinio vandens srauto grafiku. Dirbant trims agregatams leistinas 10 centimetrų vandens lygis

sumažėja per 5 valandas. Tolesnės Kauno HE plėtros galimybės yra ribotos, ribotos ir antrinio

reguliavimo rezervo plėtros galimybės joje.

Lietuvos elektros energetikos sistemoje jau veikia galingas elektros energijos rezervo

šaltinis – Kruonio HAE, tačiau šios elektrinės hidroagregatai dirbdami siurblio režimu negali tiekti

visų sisteminių paslaugų. Siekiant suderinti efektyvaus energijos kaupimo ir rezervo galių

užtikrinimo galimybę, elektrinė turi būti rekonstruota ir išplėsta įrengiant asinchronizuotus

agregatus. Pirmame etape iki 2016 m. būtų tikslinga įrengti du 200 MW galios agregatus, o antrame

etape Kruonio HAE turėtų pasiekti projektinę galią. Taip būtų galima padidinti visų rūšių galios

rezervus ir pasiekti efektyvų elektros energijos kaupimą. Didžiausi reguliavimo galios rezervai būtų

pasiekiami keturiems dabartiniams agregatams dirbant generatoriaus režimu ir keturiems

asinchronizuotiems agregatams dirbant siurblio režimu. Efektyviausias galios rezervas būtų

pasiekiamas dviem asinchronizuotiems agregatams dirbant generatoriaus režimu ir dviem

asinchronizuotiems agregatams dirbant siurblio režimu. Išplėtus Kruonio HAE iki projektinės galios

asinchronizuotais agregatais būtų galima pasiekti apie 40 MW pirminį galios rezervą ir apie 1600

MW antrinį galios rezervą, kurio pirmoji pusė būtų labai greita, o antroji pusė šiek tiek lėtesnė dėl

agregatų reverso trukmės.

Kombinuotas Kruonio HAE agregatų darbas generavimo ir siurbimo režimu mažų apkrovų

metu leistų pasiekti ženklius galios rezervus elektros energetikos sistemos galioms balansuoti,

išlaikyti reikiamą viršutinio baseino vandens lygį ir kaupti perteklinę vėjo elektrinių energiją.

Visų rūšių reguliavimo galios rezervų teikėjų analizė ir rezervų plėtros galimybės pateiktos

esant galimoms didžiausioms vėjo elektrinių galios – 2000 MW, 1500 MW, 1000 MW ir 500 MW.

Atviro ciklo dujų turbininiai agregatai gali būti greitai paleisti ir per 10-13 minučių būti jau

pilnai apkrauti. Jie gerai tinka antriniam reguliavimui, nes galia gali būti reguliuojama mažiausiu

40% vardinės galios per minutę greičiu. Atviro ciklo dujų turbininiai agregatai turėtų būti statomi

reguliavimo rezervų išplėtimui didėjant vėjo generacijos skverbčiai.

Panašias charakteristikas turi ir dyzeliniai agregatai. Tačiau dėl santykinai mažų vienetinių

galių EES juos mažai kur naudoja.

Kondensaciniai elektrinių agregatai gali sėkmingai dalyvauti antriniame reguliavime.

Paprastai jiems planuojamas 5 % antrinio reguliavimo rezervas. Šis rezervas gali būti išplėstas, jei


26

agregatas yra nepilnai apkrautas (atsižvelgiant į planuotą antrinį, o taip pat ir pirminį rezervą), nes

antrinio reguliavimo rezervo aktyvavimo laikas yra 15 minučių, o didžiausias galios didinimo ar

mažinimo greitis yra ne mažesnis už 1% vardinės galios per minutę (siekia iki 5% vardinės galios

per minutę).

Termofikaciniai agregatai, turintieji aušinimo bokštus, irgi gali būti panaudoti antriniam ir

tretiniam reguliavimui. Tačiau šiuo atveju būtų bloginamos jų ekonominės charakteristikos.

Išjungiamos apkrovos gali būti geru antrinio reguliavimo šaltiniu avarinių režimų metu.

Tam turi būti sudaromos sutartys su apkrovų šeimininkais, o išjungiamų apkrovų vidutinė metinė

trukmė turėtų būti ne mažesnė už 7000 valandų per metus ir kuo didesnė jų galia. Apkrovos turėtų

būti išjungiamos greičiau kaip per 5 sekundes, jas turėtų būti galima išjungti ne trumpesniam kaip

15 minučių laikotarpiui.

Tarpsisteminiai asinchroniniai ryšiai yra puiki ir greita pirminio, antrinio ir tretinio

reguliavimo priemonė. Jei tik yra priimtina kaimyninei asinchroniškai dirbančiai EES, reiktų

numatyti galimai didesnes reguliavimo galimybes ir rezervą.

Dalinai nukrautų vėjo elektrinių panaudojimas yra viliojanti pirminio ir antrinio reguliavimo

galimybė, tačiau pagal dabartinius reglamentuojančius dokumentus [15, 16] yra nepriimtina ir

ekonomiškai nepateisinama (žiūr. 14 skyrių).

4.5. Vėjo elektrinių galios esant naujajai atominei elektrinei

Elektros energetikos sistemos generuojama galia PG turi padengti apkrovų pareikalaujamą

galią PA ir eksportuojamą galią Peksp. Ji yra lygi visų jos elektrinių generuojamų galių sumai:

ekspAG PPP , (4.1)

VEAEKHAELEKHETEG PPPPPP , ; (4.2)

čia PTE,KHE, PLE, PKHAE, PAE, PVE – Lietuvos EES termofikacinių elektrinių ir Kauno HE suminė

galia, Lietuvos elektrinės, Kruonio HAE, naujosios AE ir vėjo elektrinių galios.

Vėjo elektrinių galią iš pastarųjų išraiškų galima išreikšti taip:

LEKHAEAEKHETEekspAVE PPPPPPP ---- , . (4.3)

Ieškant didžiausios VE darbinės galios, priimta, kad termofikacinių ir įmonių elektrinių,

dirbančių pagal šiluminį grafiką, bei Kauno HE, dirbančios pagal sanitarinį vandens srautą, suminė

galia PTE,KHE yra pastovi. Naujosios AE dalyvavimas galių balansavime yra ribojamas operacijų

skaičiumi (ne daugiau 200 operacijų nuo vardinės iki minimalios galios ir atgal per metus), todėl


27

pageidautinas bazinis AE darbo režimas, darbas pastovia galia. Vadinasi, Lietuvos EES galias

balansuos Lietuvos elektrinė ir Kruonio HAE. Šių elektrinių suminę galią galima išreikšti per

Kruonio HAE agregatų skaičių n ir vardinę agregato galią PN,KHAE bei Lietuvos elektrinės minimalią

galią PLE,min ir papildomą balansavimo galią ΔPb:

bLEKHAENLEKHAE PPPnPP min,, . (4.4)

Jei nėra eksporto ar eksporto galios yra vienodos didžiausių ir mažiausių apkrovų metu, tai

vasaros režimuose n=1, o žiemos režimuose - n=2. Jei mažiausių apkrovų metu yra importuojama

galia, o didžiausių apkrovų metu – eksportuojama, tai priklausomai nuo importo ir eksporto galių

Kruonio HAE agregatų, dirbančių siurblio ir generatoriaus režimu paros bėgyje, skaičius n gali

padidėti 1 ar 2.

Didžiausia i-ojo tiriamojo sezono VE galia bus tada, kai mažiausių apkrovų režime ΔPb=0, o

Kruonio HAE agregatai dirbs siurblio režimu. Šio režimo VE darbinę galią galima išreikšti taip:

min,,,,min,,min,, LEKHAENAEiKHETEiekspiAiVE PPnPPPPP --- ; (4.5)

čia indeksu i pažymėtas vasaros ar žiemos sezono režimas.

Šio, i-ojo sezono didžiausių apkrovų režimo VE darbinę galią galima išreikšti taip:

ibLEKHAENiAEiKHETEimaksekspiAmaksiVE PPPnPPPPP ,min,,,,,,,, ----- . (4.6)

Iš pastarųjų dviejų išraiškų sumos didžiausią i-ojo sezono VE darbinę galią galima išreikšti taip:

222,

min,,,min,,,,min,,

,ib

LEAEiKHETEiekspimaksekspiAiAmaks

iVE

PPPP

PPPPP

---- , (4.7)

o papildomos balansavimo galios ΔPb,i reikšmę galima surasti iš jų skirtumo – taip:

KHAENiiekspimaksekspiAiAmaksib PnPPPPP ,min,,,,min,,, 2--- . (4.8)

Jei Kruonio HAE siurblio ir generatoriaus darbinės galios yra nevienodos, tai vietoj PN,KHAE

pastarojoje išraiškoje naudoti vidutinę jų galios reikšmę. Nesant galios eksporto suprastėja abi

pastarosios išraiškos, o jei didžiausių ir mažiausių apkrovų režimų eksporto galios yra vienodos, tai

suprastėja tik paskutinioji – papildomos balansavimo galios ΔPb,i išraiška.

Vėjo elektrinių suminę darbinę galią galima nustatyti pagal pradinę – (4.5) išraišką arba

pagal vidutinių reikšmių – (4.7) išraišką. Didžiausių apkrovų metu Lietuvos elektrinės galia bus lygi

jos minimalios galios PLE,min ir papildomos balansavimo galios ΔPb,i sumai:

ibLEiLEmaks PPP ,min,, . (4.9)


28

Skaičiuojant VE darbines vasaros ir žiemos režimų galias, gaunamos skirtingos reikšmės.

Jei nenorima riboti VE darbinių galių, tai suminė įrengtoji VE galia nustatoma pagal mažesniąją

darbinės galios reikšmę.

Iš (4.5) išraiškos matyti, kad didžiausią VE darbinę galią lemia apkrovos galios reikšmė ir

eksporto galios reikšmė mažiausių apkrovų metu (esant kai kuriems apribojimams mažiausia VE

darbinė galia gali būti ir kituose režimuose). Tačiau nesant eksporto sutarčių, planuojant

perspektyvinius režimus tikslinga laikyti, kad galios saldo reikšmė lygi 0, arba įvertinti mažiausią

galimą (ar reikiamą) eksporto galios reikšmę.

2020 m. termofikacinių elektrinių ir Kauno HE vasaros apkrovos bus apie 240 MW, o

žiemos – apie 580 MW. Vėjo elektrinių darbinės galios skaičiuotė 2020 m. neveikiant naujajai

atominei elektrinei pateiktos 4.7 lentelėje, o veikiant atominei elektrinei – 4.8 lentelėje.

4.7 lentelė. Vėjo elektrinių galios skaičiuotė 2020 m. neveikiant naujajai atominei elektrinei

Režimas PA, MW Peksp, MW PTE,KHE,

MW PKHAE, MW PLEmin, MW ΔPb, MW PVE, MW

Vasaros mažiausių apkrovų 771 0 240 -225 150/220 – 606/536

Vasaros didžiausių apkrovų 1284 0 240 190 150/220 98 606/536

Žiemos mažiausių apkrovų 1401 0 580 -450 150/220 – 1121/1051

Žiemos didžiausių apkrovų 2335 0 580 380 150/220 104 1121/1051

Žiemos mažiausių apkrovų 1401 0 580 -450 150/220 515 606/536

Žiemos didžiausių apkrovų 2335 0 580 380 150/220 619 606/536

4.7 lentelėje mažiausios Lietuvos elektrinės galios pateiktos 300 MW ir 440 MW galios

agregatams. Vėjo elektrinių įrengtosios galios įvertinamos pagal mažiausias vėjo elektrinių darbines

galias. Jos buvo vasaros režimuose. Papildomos balansavimo galios ΔPb stulpelio dviejose

paskutiniosiose eilutėse pateiktos reikiamos generavimo galios, kai vėjo elektrinių darbinės galios

yra tokios pat, kaip ir vasaros režimuose.

Veikiant atominei elektrinei 1170 MW galia gaunamos neigiamos vėjo elektrinių galios.

Vadinasi, tokią galią reikia eksportuoti, o ne gaminti (PVE = 0 MW).

4.8 lentelė. Vėjo elektrinių ir eksporto galios 2020 m. naujajai atominei elektrinei veikiant 1170 MW galia

Režimas PA, MW Peksp, MW

PTE,KHE, MW

PKHAE, MW

PLEmin, MW

ΔPb, MW

PVE, MW

Vasaros mažiausių apkrovų 771 564/634 240 -225 150/220 – 0/0

Vasaros didžiausių apkrovų 1284 564/634 240 190 150/220 98 0/0

Žiemos mažiausių apkrovų 1401 49/119 580 -450 150/220 – 0/0

Žiemos didžiausių apkrovų 2335 49/119 580 380 150/220 104 0/0

Žiemos didžiausių apkrovų 2335 49/119 580 380 150/220 – 104/104


29

Iš 4.8 lentelės matyti, kad veikiant atominei elektrinei galia turi būti eksportuojama,

eksportuojama turės būti ir visa vėjo elektrinių generuojama galia. Tikslesnis vėjo elektrinių galios

didinimo sąlygų įvertinimas atsižvelgiant į reguliavimo rezervų reikalavimus pateikiamas toliau.


30

4.6. Tarpsisteminių pjūvių papildomų pralaidumų įvertinimas ir nustatymas

Kaip buvo nustatyta 4.2 poskyryje, ribinė 2000 MW vėjo elektrinių galia būtų

eksportuojama iš Lietuvos: visa – vasaros minimumo parą, ir beveik visą – žiemos maksimumo

parą (4.6 lent.). Tai labai didelė galia, todėl tarpsisteminių pjūvių pralaidumo patikrinimas turėtų

atsakyti į klausimą – ar planuojami pjūviai (3.5 lent.) praleis tokią galią (kartu su kitomis

tarpsisteminių mainų galiomis normaliuose režimuose).

4.9 lent. pav. parodyta, prie kokių Lietuvos EES mazgų ir linijų modeliuotas VE galios

prijungimas 2020 m. Vėjo elektrinių galia buvo paskirstyta 15-kai esamų ir naujų tinklo mazgų.

1100 MW galios prijungta prie 110 kV tinklo, 900 MW – prie perdavimo tinklo.

0.9 lentelė. Vėjo elektrinių 2000 MW galios prijungimo vietos Lietuvos EES režimų skaičiavimo modelyje 330 kV tinklas 110 kV tinklas

Prijungimo mazgas Elektros perdavimo

linija VE galia,

MW Prijungimo

mazgas Elektros perdavimo

linija VE galia,

MW 1. Nauja pastotė (BE Group) 2. Klaipėda 3. Nauja pastotė (Šilutė)

Klaipėda-Grobinia - Klaipėda-Sovietskas

400

250 250

1. Vėjas I 2. Vėjas II 3. Kretinga 4. Šilalė 5. Juodeikiai 6. Seda 7. Valiūnai 8. Šakiai 9. Radviliškis 10. Pakruojis 11.Vidiškiai 12. Krekenava

Klaipėda-ME Klaipėda-Pagėgiai Klaipėda-Telšiai Klaipėda-Kelmė Mažeikiai-Kuršėnai Varduva-Telšiai N.Akmenė-Šiauliai Jurbarkas-Kybartai Šiauliai-Panevėžys Rėkyva-Panevėžys Ukmergė-Utena Kėdainiai-Panevėžys

80 100 120 120 80 50

130 80 80 70 70

120 Iš viso 900 Iš viso 1100

4.10 lentelėje pateiktos svarbiausios žiemos maksimalių apkrovų režimo charakteristikos,

kai beveik visa 2000 MW vėjo elektrinių generacijos galia eksportuojama į Rusiją (Centro EES),

taip pat eksportui galią tiekia Nauja AE ir Kauno termofikacijos elektrinė (KTE). Gauta suminė

eksporto iš Lietuvos galia labai didelė – beveik 3000 MW, iš jos beveik 2600 MW perduodama už

Baltijos EES ribų, į IPS/UPS. Čia daryta hipotetinė prielaida, kad Latvijos ir Estijos sistemose

perteklinės VE galios nebus, taigi VE galią eksportuos tik viena Lietuvos EES.

Svarbiausios išnagrinėto režimo charakteristikos – tai galios srautai visuose

tarpsisteminiuose pjūviuose, labiausiai apkrautos elektros perdavimo linijos ir kraštinės įtampos

Baltijos EES mazguose. Kaip matyti, dirbdama tokio ribinio eksporto grafiku, ši sistema kartu su

IPS/UPS išsaugos leistiną režimą:

tarpsisteminiuose pjūviuose nebus pažeista saugumo užtikrinimo atsarga TRM, kurios

dydis nurodytas 3.5 lent.;


31

330 kV linijos Baltijos sistemoje bus apkrautos silpnai;

įtampų lygiai bus aukšti: žemiausios įtampos – apie 1,0 snt. vnt.

Detaliau režimo charakteristikos pateiktos Priede 4: atskirų tarpsisteminių linijų režimo

parametrai – P4.1 lent., labiausiai apkrautų linijų – P4.2 lent. ir mazgų – P4.3 lent.

0.10 lentelė. Baltijos EES 2020 m. žiemos maksimalių apkrovų režimo pagrindinės charakteristikos, kai Lietuvoje vėjo elektrinės generuoja 2000 MW ir beveik visa ši galia eksportuojama

Eksportas, MW Srautai tarp-sist. pjūviuo-

se, MW Labiausiai apkrautos linijos, MVA (%) Kraštinės įtampos, snt.vnt.

Iš VE - 1833 1833 MW į Rusiją (Centr) Iš NAE 900 500 MW į Lenkiją 100 MW į Latviją 300 MW į Estiją Iš KTE 250 MW į Rusiją Iš viso 2983 MW

Baltijos EES: LT-LV 1100 LT-BY 1274 LitPol 497 NordBalt 0 LT-Kal. 0 LV-EE 809 LV-ŠV 181 EE-ŠV 512 už Baltijos EES ribų: ŠV-Centr 799 BY-ŠV 133 BY-Centr 1072 BY-UA 68 UA-Centr 59

LT BEGROUP-GROBINA (6834-6760) JONISKIS-VALIUNAI (5428-5469) LV BEGROUP-GROBINA (6834-6760) AIZKR-PLAVHES (4004-4444) EE EESTI-KINGISEP (6632-13907) AIDU-PYSSI (11031-11045)

417 (52,9) 79,1 (92,3) 417 (52,9) 42,0 (46,7) 227 (37,5) 49,9 (78,2)

330 kV tinkluose: min: ALYTUS (6861); 1,050

KURZ KES (6761); 1,046 KIISA (6634); 1,041

max: VILNIUS (6803); 1,071 REZEKNE (6790); 1,074 TSIRG (6336); 1,072 110 kV tinkluose:

min: NAFTA (5535); 0,997LIMBAZI (4124); 0,987 SIKAS (11627); 0,992

max: GARIUNAI (5017); 1,073 LMET (4760); 1,074 SOORU (11244); 1,084

Šiame režime 2000 MW suminė galia gali svyruoti žemyn iki 1000 MW (tai suprantama

kaip didžiausias nuokrypis nuo prognozės). Tai atitiktų situaciją, kai VE generacija neplanuotai

sumažėja 1000 MW ir šį trūkumą iš pradžių dengia 1000 MW galios išlyginamieji galios srautai iš

kitų elektrinių, o po to – Lietuvoje esantys antriniai rezervai. Kadangi beveik visa VE galia

vartojama Centro EES, tai iš pradžių Baltijos EES-IPS/UPS tarpsisteminių pjūvių apkrautumas

netgi sumažės, nes išlyginamieji srautai į Centro EES tekės ne tik iš Baltijos elektrinių, bet ir iš

Ukrainos, Baltarusijos, Šiaurės Vakarų EES elektrinių. Po kelių minučių minėtųjų pjūvių

apkrautumas padidės iki ikiavarinio lygio. Taigi, pjūviai dėl VE galios svyravimo nagrinėjamame

režime papildomai neapsikraus.

4.11 lentelėje pateiktas panašus eksporto apimtimi režimas, kai visa 2000 MW vėjo

elektrinių generacijos galia vasaros minimalių apkrovų metu eksportuojama į IPS/UPS – Centro

EES, Šiaurės Vakarų EES ir Baltarusiją. Iš Naujos AE ir Kauno KTE eksportuojama mažiau nei

žiemos metu (žr. 4.10 lent.), bet atsiranda 465 MW priverstinio eksporto galia iš Lietuvos

elektrinių, užtikrinančių tretinį rezervą vėjo elektrinių galiai (žr. P2.4 lent., taip pat 4.15 lent.).

Gaunama dar didesnė suminė eksporto iš Lietuvos galia– 3300 MW, tačiau į IPS/UPS eksportas


32

nepadidėja, nes 625 MW eksportuojama į Švediją per NordBalt liniją (žiemos maksimumo režime

linija buvo modeliuota neapkrauta). Čia taip pat daroma hipotetinė prielaida, kad Latvijos ir Estijos

sistemose perteklinės VE galios eksportui nebus.

0.11 lentelė. Baltijos EES 2020 m. vasaros minimalių apkrovų režimo pagrindinės charakteristikos, kai Lietuvoje vėjo elektrinės generuoja 2000 MW ir visa ši galia eksportuojama

Eksportas, MW Srautai tarp-sist. pjūviuo-

se, MW Labiausiai apkrautos linijos, MVA (%) Kraštinės įtampos, snt.vnt.

Iš VE 2000 1040 MW į Centr 650 MW į ŠV 310 MW į BY Iš NAE 675 375 MW į Lenkiją 75 MW į Latviją 225 MW į Estiją Iš KTE 160 MW į Švediją Iš kitų Lietuvos elektrinių, užtik-rinančių tret. rezervą VE 465 MW į Švediją Iš viso 3300 MW

už Baltijos EES ribų: LT-LV 965 LT-BY 1317 LitPol 375 NordBalt 625 LT-Kal. 0 LV-EE 705 LV-ŠV 172 EE-ŠV 474 už Baltijos EES ribų: ŠV-Centr 126 BY-ŠV 121 BY-Centr 517 BY-UA 370 UA-Centr 389

LT BEGROUP-GROBINA (6834-6760) JONISKIS-VALIUNAI (5428-5469) LV BEGROUP-GROBINA (6834-6760) METAL-LMET (4065-4760) EE BALTI- KINGISEP (6631-13907) P-JAAGUP- SINDI (11186-11191)

347 (44,0) 85,4 (99,6) 347 (44,0) 77,3 (53,0) 274 (34,8) 25,3 (39,7)

330 kV tinkluose: min: KLAIPĖDA (6831);

1,020 GROBINA (6760); 1,035 HARKU (11150); 1,023

max: VILNIUS (6803); 1,095 LIKSNA (6780); 1,089 TSIRG (6336); 1,071 110 kV tinkluose:

min: KELME (5436); 1,001SALACGR (4126); 1,013 ALLIKA (11001); 1,018

max: UTENA (5701); 1,088PLAVHES (4444); 1,081 TARTU (11213); 1,090

Kaip matyti iš 4.11 lent., režimas bus leistinas, pjūviai – neperkrauti, linijų apkrautumas –

mažesnis, o įtampų lygiai – aukštesni nei žiemos režime (siekiantys kritinį lygį U>1,09 snt. vnt.,

U<1,0 snt.vnt.). Detaliau režimo charakteristikos pateiktos Priede 4: atskirų tarpsisteminių linijų

režimo parametrai – P4.4 lent., labiausiai apkrautų linijų – P4.5 lent. ir mazgų – P4.6 lent.

Jeigu Latvijos ir Estijos vėjo elektrinių savininkai taip pat norėtų eksportuoti po 1500-2000

MW galią iš savo vėjo elektrinių, kaip modeliuota Lietuvos sistemos atveju (šiame skyriuje),

Baltijos EES tarpsisteminių pjūvių pralaidumą reikės plėsti 1500-2000 MW.

Statant dalį vėjo elektrinių jūroje tarpsisteminių pjūvių apkrovimas Lietuvos vėjo elektrinių

generacijos svyravimams balansuoti bus toks pats, kaip aprašytas šiame poskyryje, nes praktiškai

tie patys tarpsisteminiai srautai tekės tais pačiais pjūviais tuos pačius pjūvius.


33

Poskyrio išvados

1. Baltijos EES tarpsisteminių pjūvių pralaidumas būtų pakankamas 2020 m. perduoti į

IPS/UPS 2000 MW vėjo elektrinių galios iš Lietuvos, kartu su atitinkamu galios eksportu iš Naujos

AE ir kitų Lietuvos elektrinių, ir žiemos maksimalių apkrovų, ir vasaros minimalių apkrovų

režimuose.

2. 1500 MW ir 2000 MW vėjo elektrinių galios eksporto apimtys iš Lietuvos yra

nerealistinės, nes jos atskiromis valandomis viršija Lietuvos poreikį ir grindžiamos iliuzine

prielaida, kad Estijos ir Latvijos EES savo vėjo energetikos neplėtos, neeksportuos perteklinės vėjo

elektrinių galios ir paliks tarpsisteminių jungčių pralaidumą Lietuvos eksportui.

4.7. Tolygus apkrovos grafiko sekimas ir visapusiško rezervavimo užtikrinimas

Rastosios 4.2 poskyryje Lietuvos generuojančių galių ir rezervų struktūros, užtikrinančios

1500 MW ir 2000 MW vėjo elektrinių generacijos rezervavimą (taip pat žr. Priedą 2), buvo

patikrintos Lietuvos EES poreikio grafiko tolygaus sekimo principu žiemos maksimumo ir vasaros

minimumo paromis.

4.12 lent. parodyta, kaip Lietuvos grafikas dengiamas 2016 m. žiemos maksimumo parą

esant pastoviai 1500 MW VE galiai visą parą. Kintamą grafiko dalį užpildo kintanti VE generacija,

kuri dengia atskiromis valandomis nuo 480 MW (8 h) h iki 628 MW (1 h), o šiluminės elektrinės

dirba pastovia galia visą parą. Kintamos vėjo generacijos dalys Lietuvos poreikio paros grafike

atitinka kintamą eksporto galią atskiromis valandomis.

4.13 lent. parodyta, kaip Lietuvos grafikas dengiamas 2016 m. vasaros minimumo parą

esant tai pačiai ribinei 1500 MW VE galiai visą parą. Kintamą grafiko dalį užpildo kintanti VE

generacija, kuri dengia atskiromis valandomis nuo 0 MW (19 h) iki 358 MW (24 h), o jos eksportas

svyruoja nuo 1500 MW (19 h) iki 1142 MW (24 h).

Taigi, grafiko sekimo tolygumas 2016 m. yra sąlyginis, nes sekimą vykdo VE, o tai

įmanoma tik darant prielaidą, kad perteklinė VE galia bus eksportuota.

4.12 ir 4.15 lent. pateiktos atitinkamos grafiko sekimo lentelės 2020 m. Patebėtina, kad

vasaros minimumo režime (4.15 lent.) grafiko sekimo principo Lietuvos sistemai taikyti negalima,

nes ne vėjo elektrinių galia viršija Lietuvos poreikį ir jos perteklius kiekvieną valandą yra

eksportuojamas, nuo 96 MW (2 h) iki 552 MW (20 h). Tai parodyta 4.8 pav. Vėjo elektrinių

generacija nedengia Lietuvos grafiko ir visa yra eksportuojama.

Gauta, kad Lietuvos elektrinės sąlygiškai pajėgios sekti Lietuvos poreikio valandinį, kai VE

eksportuojama galia o grafiko kitimą žiemos maksimumo ir vasaros minimumo paromis.


34

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Laikas, h

Gal

ia, M

W

Eksportas iš vėjo elektrinių (žemiau rudos linijos) ir joms tretinį rezervąteikiančių generatorių (virš rudos linijos)Eksportas iš Naujos AE

Lietuvos EES poreikis

0.8 pav. Elektros eksportas iš Lietuvos EES vasaros minimumo parą (savaitgalis), kai 2000 MW vėjo elektrinių galios rezervuojama Lietuvos elektrinėms

Statant dalį vėjo elektrinių jūroje Lietuvos poreikio grafiką sekimas bus toks pats sąlyginis,

kaip kad aprašyta sausumos elektrinių atveju šiame poskyryje.

Poskyrio išvados

1. Prijungus 1500 MW ir 2000 MW vėjo elektrinių galias, Lietuvos poreikio grafiko

sekimas tampa sąlyginiu, nes kintamą grafiko dalį dengia vėjo elektrinių generacija, o jos perteklius

eksportuojamas.

2. Rekomenduotina eksportuojamą vėjo elektrinių galią rezervuoti pačių vėjo elektrinių

užsakomais rezervais, kad Lietuvos vartotojams nereikėtų dengti rezervų palaikymo išlaidų

eksportuojamos galios poreikiams. Potencialūs rezervinių galių tiekėjai Lietuvoje yra Kruonio

HAE, Kauno HE, Lietuvos E, kitos elektrinės, Latvijos ir Estijos gamintojai, Skandinavijos šalių

tiekėjai, Lenkijos EES tiekėjai, Rusijos ir Baltarusijos EES tiekėjai.Perspektyviausi yra Norvegijos

rezervinių galių tiekėjai, kadangi dėl turimų HE didelio potencialo turimas rezervų kiekis yra labai

didelis.


35

0.12 lentelė. Lietuvos poreikio grafiko sekimas 2016 m. žiemos maksimumo parą esant suminei vėjo elektrinių galiai 1500 MW

Paros valandos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Lietuvos poreikis, MW 1426 1370 1351 1332 1344 1417 1635 1878 2016 2037 2030 2005

ne vėjo elektrinių generacija, dengianti Lietuvos poreikį

798 798 798 798 798 798 1018 1398 1428 1428 1428 1428

t. t. Kruonio HAE generacija 0 0 0 0 0 0 160 190 190 190 190 160

VE generacija 628 572 553 534 546 619 617 480 588 609 602 577Eksportas, MW 872 928 947 966 954 881 883 1020 912 891 898 923

ne vėjo elektrinių generacija, palaikanti tretinį rezervą

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

VE generacija 872 928 947 966 954 881 883 1020 912 891 898 923

Naujos AE generacija 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Paros valandos 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24



1408 1408 1408 1408 1428 1578 1578 1428 1408 1238 1018 1018


VE generacija 558 551 524 516 564 521 488 585 547 609 651 500Eksportas, MW 942 949 976 984 936 979 1012 915 953 891 849 1000


0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

VE generacija 942 949 976 984 936 979 1012 915 953 891 849 1000



36

0.13 lentelė Lietuvos poreikio grafiko sekimas 2016 m. vasaros minimumo parą, kai vėjo elektrinių galia 1500 MW, rezervuojama 750 MW

Paros valandos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12



803 803 803 803 803 803 803 1023 1193 1213 1213 1213


VE generacija 324 224 179 134 118 134 190 59 34 48 37 37 Eksportas, MW 1176 1276 1321 1366 1382 1366 1310 1441 1466 1452 1463 1463


0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

VE generacija 1176 1276 1321 1366 1382 1366 1310 1441 1466 1452 1463 1463


Paros valandos 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24



1193 1193 1193 1193 1193 1193 1193 1023 1023 1023 1023 803


VE generacija 46 40 34 23 12 12 1 165 160 171 165 358

Eksportas, MW 1454 1460 1466 1477 1488 1488 1499 1335 1340 1329 1335 1142 ne vėjo elektrinių generacija,

palaikanti tretinį rezervą 0 0 0 0 3 3 14 0 0 0 0 0

VE generacija 1454 1460 1466 1477 1488 1488 1499 1335 1340 1329 1335 1142 Naujos AE generacija 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0


37

4.14 lentelė Lietuvos EES poreikio grafiko sekimas 2020 m. žiemos maksimumo parą, kai vėjo elektrinių galia 2000 MW

Paros valandos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12



1338 1338 1338 1338 1338 1338 1558 1778 1968 1968 1968 1968


VE generacija 248 186 165 143 158 239 261 311 274 298 290 262

Eksportas, MW 2652 2489 2510 2532 2517 2436 2414 2364 2401 2377 2385 2413


0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

VE generacija 1752 1814 1835 1857 1842 1761 1739 1689 1726 1702 1710 1738


Paros valandos 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24



1968 1968 1968 1968 1968 2168 2168 2168 1968 1778 1778 1338


VE generacija 219 211 181 172 248 167 130 71 207 277 79 350

Eksportas, MW 2456 2464 2494 2503 2427 2508 2545 2604 2468 2398 2596 2325


0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

VE generacija 1781 1789 1819 1828 1752 1833 1870 1929 1793 1723 1921 1650



38

4.15 lentelė Lietuvos EES poreikio grafiko sekimas 2020 m. vasaros minimumo parą, kai vėjo elektrinių galia 2000 MW

Paros valandos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12



1238 1142 1092 1043 1024 1043 1105 1204 1365 1403 1390 1390




0 96 146 195 214 195 353 474 503 465 478 478


Paros valandos 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24



1378 1372 1365 1353 1341 1341 1328 1322 1316 1328 1322 1291




490 496 503 515 527 527 540 546 552 350 356 167



39

4.8. Elektros tinklų investicijų nustatymas

4.1 poskyryje buvo nustatytos perdavimo tinklo „silpnos“ vietos prijungiamoms įvairioms

vėjo parkų galioms 2020-tais skaičiuojamaisiais metais ir pasiūlytos atitinkamos tinklų plėtros

priemonės. Tai linijos ir pastotės, kurias reikėtų rekonstruoti (išplėsti) ar pastatyti naujai, kad VP

galios nesukeltų perdavimo tinklo perkrovų. Šiame poskyryje įvertinamas investicijų poreikis toms

priemonėms įgyvendinti.

Tinklų plėtros kainos skaičiuotos pagal darbų ir įrenginių kainas, kurios gautos iš elektros

tinklų projektuotojų Lietuvoje.

110 kV linijų plėtros vienetinės kainos. Metalinės atramos viengrandei/dvigrandei linijai

pastatymas kainuoja 150 tūkst. Lt. gelžbetoninės atramos viengrandei linijai su 150-185 mm2

aliuminio-plieno laidais – 30 tūkst. Lt.

Keičiant laidus vienu laiptu didesniu skerspjūviu, atramų keisti nereikia (kartais atramų

rekonstrukcijai pridedama 30 % atramų kainos).

Daroma prielaida, kad viengrandėje linijoje viename kilometre yra 1 metalinė ir

gelžbetoninės atramos, jei fazėje vienas laidas.

Jeigu rekonstruojamoje linijoje fazė skeliama į 2 ar 3 laidus arba įrengiama antra grandis,

statomos tik metalinės atramos.

Daroma prielaida, kad 1 tona aliuminio-plieno laido kainuos 12 tūkst. Lt. 3 laidų, 150 mm2

skerspjūvio, masė yra 590 kg/linijos km, 240 mm2 skerspjūvio, – 900 kg.

3 laidų pakabinimas kainuoja 30 tūkst.Lt/linijos km. Jeigu linijos fazėje 2 laidai,

pakabinimas pabrangsta 40 %, jeigu 3 laidai – 100%.

Naujos linijos su vienu laidu fazėje pastatymo kaina yra apie 350 tūkst. Lt. Kai fazė skelta į

du laidus, kaina siekia – 435 tūkst. Lt., o kai į 3 laidus – 550 tūkst. Lt.

330 kV linijų plėtros vienetinės kainos. Lietuvoje 330 kV linijų per pastaruosius 18 metų

nebuvo pastatyta. Projektuotojai laikosi bendro požiūrio į 330 kV tinklų statybos ir rekonstrukcijos

kainas – jos apie 3 kartus viršija analogiškų darbų ir įrenginių kainas 110 kV tinkluose. Pagal

atliktas projektines studijas 1 km viengrandės linijos kaina sudaro 1-1,2 mln.Lt/km. Statant

dvigrandę liniją, kaina pabrangsta 50 %.

Naujos linijos pastatymo kainos diferencijuotos taip:

2x300 mm2 (du laidai fazėje) linija – 1,0 mln Lt/km;

2x400 mm2 linija – 1,1 mln Lt/km;


2x(2x300 mm2) (dvi grandys su 2 laidais fazėje) linija – 1,5 mln Lt/km;


40

2x(2x400 mm2 ) linija – 1,65 mln Lt/km;


330 kV pastočių plėtros vienetinės kainos. Naujo autotransformatoriaus pastatymas

kainuoja 2,5-4 mln Lt. Vilniaus 330 kV TP neseniai įrengto autransformatoriaus kaina buvo apie

2,5 mln Lt. Šiame darbe daryta prielaida,kad autotransformatoriaus kaina (su pastatymu) bus 3 mln.

Lt, įvadinio jungtuvo (330 kVpusėje) – 1,2 mln. Lt, o išvadinio jungtuvo (110 kVpusėje) – 0,4 kV

mln. Lt. Jungtuvų įrengimo kainos atitinka atvejį, kai jie statomi bendroje pastotės schemoje, o ne

atskirai.

Atsargos koeficiento įvertinimas. Skaičiuojant aukščiau pateiktomis vienetinėmis

kainomis konkrečių projektų sąmatas, dažnai pasirodo, kad realios projektų kainos viršija sąmatas

dėl svyruojančių vienetinių kainų, situacijos rinkose, nenumatytų sąnaudų. Todėl projektuotojai

linkę padidinti jas atsargos koeficientu, kuriuo projekto sąmata pagal vienetines kainas padidinama

20 %.

Santykinės investicijos. 4.16-4.20 lentelėse pateikti investicijų skaičiavimo rezultatai 5

vėjo energetikos plėtros scenarijams. Lietuvoje. Iš lentelėse pateiktų suminių investicijų nesunku

rasti santykines investicijas į tinklą:

500 MW galiai priimti – 148 Lt 1 kW vėjo generuojamos galios vienetinėmis kainomis

(178 Lt/kW su atsargos koef.);

1000 MW galiai – 117 Lt/kW (141 Lt/kW su atsargos koef.);

1500 MW – 219 Lt/kW (263 Lt/kW su atsargos koef.);

2000 MW – 246 Lt/kW (295 Lt/kW su atsargos koef.);

4062 MW – 244 Lt/kW (293 Lt/kW su atsargos koef.).

Iš šių santykinių investicijų palyginimo aiškėja, kad jų kitimas būtų dėsningas. 5 reikšmės

grupuotųsi į 2 pakopas:

1 pakopa 120-150 Lt/kW, kai į EES perduodama iki 1000 MW vėjo generuojamos

galios;

1 pakopa 220-250 Lt/kW, kai į EES perduodama 1500-4062 MW.

Investicijų į VE ir perdavimo tinklą palyginimas. 2006 m. santykinės investicijos į vėjo

elektrines sausumoje (Europoje) sudarė vidutiniškai 1230 €/kW [1], t.y. apie 4240 Lt/kW, o 2009

m. projektuotojai jas vertino maždaug 1600 €/kW, t.y. apie 5520 Lt/kW. Šalia tokių kainų

santykinė investicija į perdavimo tinklą 250 Lt/kW atrodo nedidelė, tesudaranti atitinkamai

5,9 % ir 4,5 % santykinių investicijų į VE.


41

0.16 lentelė. Investicijos į perdavimo tinklą prijungiant 500 MW vėjo parkų galios

Eil. Nr.


skerspjūvis, mm2

Reikalingas linijos

skerspjūvis, mm2

Linijos ilgis, km

Investicinės sąnaudos tūkst. Lt.

Pastabos

1 Klaipėda-Pagėgiai-Jurbarkas (110 kV)

AS-150 240 162,6 37161

Metalinės atramos nekeistos, gelžb. pakeistos stipresnėmis (1 linijos kilometrui skaičiuota 3 gelžb. ir 1 metalinė atramos.

13 Klaipėda-Mažeikių E (110 kV)

AS-150 240 164,1 37503 –“–

iš viso: 326,7 74664 pagal vienetines kainas iš viso (su atsargos koef.): 89597


42


Eil. Nr.


skerspjūvis, mm2

Reikalingas linijos

skerspjūvis, mm2

Linijos ilgis, km


Pastabos


AS-150 2x240 162,6 70946

1 km. linijos palikta 1 metalinė atrama, 3 gelžb. atramos pakeistos 2 metalinėmis.1-oje fazėje pakabinti 2 laidai.

13 Klaipėda-Mažeikių E (110 kV)

AS-150 240 164,1 37503 Metalinės atramos nekeistos, gelžb. pakeistos stipresnėmis ( 1 linijos kilometrui skaičiuota 3 gelžb. ir 1 metalinė atramos.

iš viso: 326,7 108449 Autotransformatoriai Esama galia, MVA Reikalinga galia,

MVA Investicinės

sąnaudos tūkst. Lt.

Klaipėdos 330/110 kV TP 125 ; 200 2x200 9200 iš viso: (linijos ir transformatoriai) 117649 pagal vienetines kainas iš viso: (su atsargos koef.) 141179 atsargos koef. lygus 1,2


43


Eil. Nr.


skerspjūvis, mm2

Reikalingas linijos

skerspjūvis, mm2

Linijos ilgis, km


Pastabos


AS-150 2x240 162,6 70946 1 km linijos palikta 1 metalinė atrama, 3 gelžb. atramos pakeistos 2 metalinėmis. Fazėje pakabinti 2 laidai.

3

Klaipėda-Kretinga I, Klaipėda-Kretinga II, Kretinga-Kartena (110 kV)

AS-150 240 26,4 31,7 16,4

17026

Metalinės atramos nekeistos, gelžb. pakeistos stipresnėmis (1 linijos kilometrui skaičiuota 3 gelžb. ir 1 metalinė atramos.

4 Kartena-Telšiai (110 kV) AS-150 240 56 12798 –“– 13

Klaipėda-Mažeikių E (110 kV)


iš viso: 326,7 138274 –“–

Klaipėda-Sovietskas (330 kV)

AS-3x150 2x(2x400) 92,6 152790 Pastatoma nauja dvigrandė linija vietoj esamos

Telšiai-Mūša (330 kV)

AS-2x300 2x500 93,1 18620 Laidai būtų 2 laiptais didesnio skerspjūvio

iš viso 171410

Autotransformatoriai Esama galia, MVA Reikalinga galia, MVA


Klaipėdos 330/110 kV TP 125 ; 200 2x250 9200 Jurbarko 330/110 kV TP 2x125 2x200 9200 iš viso (tik autotransformatoriai): 18400 iš viso (linijos ir autotransformatoriai): 328084 pagal vienetines kainas iš viso (su atsargos koef.): 393700 atsargos koef. lygus 1,2


44


Eil. Nr.

Linija Esamas linijos skerspjūvis, mm2

Reikalingas linijos skerspjūvis, mm2

Linijos ilgis, km


Pastabos


AS-150 3x240 162,6 88194 Linija perstatyta naujai, linijos 1-ame km pastatant 3 metalines atramas, laikančias po 3 vienos fazės laidus.

3 Klaipėda-Kretinga I, Klaipėda-Kretinga II, Kretinga-Kartena (110 kV)

AS-150 240 26,4 31,7 16,4

17026 Metalinės atramos nekeistos, gelžb. pakeistos stipresnėmis ( 1 linijos kilometrui skaičiuota 3 gelžb. ir 1 metalinė atramos.

4 Kartena-Telšiai (110 kV) AS-150 240 56 12798 –“– 13



iš viso: 326,7 155522 –“– Klaipėda-Sovietskas

(330 kV) AS-3x150 2x(2x400) 92,6 152790 Pastatoma nauja dvigrandė linija vietoj

esamos Jurbarkas-Kaunas (330 kV) ASO-2x300 2x(2x400) 86,2 142230 –“– Telšiai-Mūša

(330 kV) AS-2x300 2x500 93,1 18620 Laidai būtų 2 laiptais didesnio skerspjūvio

iš viso: 313640



Klaipėdos 330/110 kV TP 125 ; 200 3x250 13800 Jurbarko 330/110 kV TP 2x125 2x200 9200 iš viso (tik autotransformatoriai): 23000 iš viso (linijos ir autotransformatoriai): 492162 pagal vienetines kainas iš viso (su atsargos koef.): 590595 atsargos koef. lygus 1,2


45


Eil. Nr.


skerspjūvis, mm2

Reikalingas linijos skerspjūvis, mm2

Linijos ilgis, km


Pastabos


AS-150 3x240 162,6 88194 Linija perstatyta naujai, linijos 1-ame km pastatant 3 metalines atramas, laikančias po 3 vienos fazės laidus.

2 Pagėgiai-Sovietskas 2xAS-150 3x185 10,2 5477

3 Klaipėda-Kretinga I, Klaipėda-Kretinga II, Kretinga-Kartena (110 kV)

AS-150 2x240 26,4 31,7 16,4

32506 Metalinės atramos nekeistos, gelžb. pakeistos stipresnėmis ( 1 linijos kilometrui skaičiuota 3 gelžb. ir 1 metalinė atramos.

4 Kartena-Telšiai (110 kV) AS-150 3x240 56 30374 –“– 5 Klaipėda-Kelmė-Šiauliai AS-150, AS-185 2x185 202,8 87606 6 Jurbarkas-Kelmė AS-185, AS-150 240 75,9 4026 Laidų skerspjūvis didintas vienu laiptu 7 Mažeikių E-Varduva I AS-240 2x240 2,3 1004 8 Mažeikių E-Varduva II AS-185 240 2,2 117 Laidų skerspjūvis didintas vienu laiptu 9 Mažeikių E-Kuršėnai AS-185, AS-150 240 72,8 3861 –“–

10 Varduva-Naujoji Akmenė AS-240 2x185 53,3 23025 11 Varduva-Telšiai AS-150 2x150 62,5 26712 12 Kuršėnai-Šiauliai I,II AS-150, AS-185 2x240 25 ir 25 21816 Laidų skerspjūvis didintas vienu laiptu 13



iš viso(110 kV linijos): 326,7 362221 –“– Klaipėda-Sovietskas

(330 kV) AS-3x150 2x(2x400) 92,6 152790 Pastatoma nauja dvigrandė linija vietoj esamos

Jurbarkas-Sovietskas ASO-2x330 2x(2x300) 45,8 68700 –“– Jurbarkas-Kaunas

(330 kV) ASO-2x300 2x(2x400) 86,2 142230 –“–

Kruonio HAE-Sovietskas AS-2x300 2x(2x300) 142 213000 Telšiai-Mūša

(330 kV) AS-2x300 2x500 93,1 18620 Laidai būtų 2 laiptais didesnio skerspjūvio

iš viso: 595340


46



Klaipėdos 330/110 kV TP 125 ; 200 3x250 13800 Jurbarko 330/110 kV TP 2x125 2x200 9200 Šiaulių 330/110 kV TP 2x200 3x200 12200 iš viso (tik autotransformatoriai): 35200 iš viso (linijos ir autotransformatoriai): 992761 pagal vienetines kainas iš viso (su atsargos koef.): 1191314 atsargos koef. lygus 1,2


47

Investicijų pasiskirstymas tinklų įrenginiams. 4.16-4.20 lentelėse suskaičiuotos

investicijos atskiriems tinklų įrenginiams (110 kV linijoms, 330 kV linijoms ir 330 kV

autotransformatoriams) sugrupuotos 4.9 pav. Iš jo matyti, kad investicijos autotransformatorių

plėtrai sudaro labai mažą suminių investicijų dalį (vėjo energetikos plėtros 2-5 scenarijuose), o

330 kV linijoms – visada yra gerokai didesnės nei 110 kV linijoms (3-5 scenarijuose) ir tas

skirtumas pasiekia net 2 kartus 4 scenarijuje.

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5

Mln

. Lt.

110 kV linijų investicinės sąnaudos

330 kV linijų investicinės sąnaudos

Autotransformatorių investicinės sąnaudos

0.9 pav. Investicijų į Lietuvos perdavimo tinklo plėtrą poreikis skirtinguose VE prijungimo scenarijuose: 500 MW (1 scen.), 1000 (2 scen.), 1500 (3 scen.), 2000 (4 scen.) ir 4062,2 MW (5 scen.)

Jūros vėjo parkų prijungimas iki prijungimo prie Lietuvos perdavimo tinklo taškų

(povandeniniais kabeliais ir linijų atkarpomis sausumoje) neturėtų būti finansuojamas Lietuvos

perdavimo sistemos operatoriaus (ir vartotojų) lėšomis.

Jeigu jūrinių vėjo parkų galia pakeistų dalį sausumos parkų galios (kurių suminė galia, kaip

nurodyta, buvo įvertinta, pvz, 1000 MW, 1500 MW, 2000 MW), perdavimo tinklo plėtros išlaidos

neturėtų padidėti lyginant su nurodytomis šiame poskyryje, nes investicijas į toliau nuo kranto

esančias linijas pakeistų investicijos į tinklų plėtrą kranto ruožuose.

Pirmiausia rekomenduojama išnaudoti visas galimybes, vietas ant kranto, kur galima įrengti

vėjo elektrines, kadangi jūroje statomų vėjo elektrinių investicijos yra mažiausiai 30% didesnės.


48

Poskyrio išvados

1. Prijungiant 500 MW vėjo elektrinių galios sausumoje, investicijos į Lietuvos EES 110-

330 kV perdavimo tinklą sudarytų apie 74 mln. Lt, 1000 MW – 117 mln. Lt, 1500 MW – 328 mln.

Lt, 2000 MW – 492 mln. Lt.

2. Prijungiant 500-1000 MW, 1 kW tos galios tektų apie 120-150 Lt investicijų į perdavimo

tinklo plėtrą. Tai sudarytų iki 2,7-3,5 % investicijų į vėjo elektrines (1 kW).

3. Prijungiant 1500-4060 MW, 1 kW tos galios tektų apie 220-250 Lt investicijų į perdavimo

tinklo plėtrą. Tai sudarytų iki 4,5-6,0 % investicijų į vėjo elektrines (1 kW).

4. Vėjo parkų prijungimas iki prijungimo prie Lietuvos perdavimo tinklo taškų



5. Perdavimo tinklo plėtros išlaidos dėl jūrinių vėjo parkų prijungimo neturėtų padidėti

lyginant sausumos vėjo parkų plėtros scenarijumi. Pirmiausia rekomenduojama išnaudoti visas

galimybes statybai ant kranto, kadangi jūroje statomų vėjo elektrinių investicijos yra mažiausiai

30 % didesnės.

4.9. Papildomų investicijų papildomiems reikiamiems galių rezervams įvertinimas

Jeigu vėjo elektrinės savo generacijos atsitiktinius nuokrypius (svyravimus) dengtų kaip

vienas virtualus parkas nuosava „šešėline“ elektrine (ar keliomis elektrinėmis), 60 MW dujų

turbininės elektrinės kaina būtų apie 207 mln. Lt, t.y.60 mln. eurų (1 kW – 1000 eurų). Tokia

elektrinė teiktų 60 MW dydžio ir antrinį, ir tretinį rezervą.

Jeigu Lietuvos sistemoje antrinis ir tretinis rezervai būtų sudaromi A metodu (atskiri rezervai

vėjo elektrinėms ir didžiausio bloko atsijungimui), ir Lietuvos operatoriui (ir Lietuvos vartotojams)

tektų dengti 2000 MW vėjo elektrinių galios rezervavimo išlaidas, tai investicijos į papildomus

galios rezervus Lietuvoje sudarytų apie 400-500 mln. eurų statant 400-500 MW dujų turbinų

elektrines.

Statant vėjo elektrines jūroje investicijų poreikis papildomiems galios rezervams

analogiškas aprašytam šiame poskyryje.

4.10. Neprognozuojamų vėjo elektrinių galių svyravimų balansavimo galimybės

Sparčiai tobulėjant vėjo generacijos prognozavimo modeliams, mažai tikėtina, kad vėjo

elektrinių neprognozuojami (atsitiktiniai) galios svyravimai, t.y. nuokrypiai nuo valandinių


49

prognozių, viršytų didžiausią tikėtiną paklaidą – 50% suminės įrengtosios galios. Tokiems

nuokrypiams padengti Lietuvos sistemoje užteks antrinių ir tretinių rezervų, sudaromų iš esamų ir

perspektyvinių elektrinių, kol vėjo elektrinių galia neviršys 1500-2000 MW galios. Tačiau, didėjant

vėjo elektrinių suminei galiai daugės laiko tarpų, kuomet sistemos balanso suvaldymui dėl

atsitiktinių generacijos padidėjimų teks dalį vėjo elektrinių atjungti.

Smulkiems vėjo parkams ir pavienėms elektrinėms generacijos prognozės grafikus galėtų

parengti perdavimo sistemos operatorius ir jiems netaikyti susibalansavimo atsakomybės.

Dirbant vėjo elektrinėms jūroje neprognozuojami svyravimai turėtų būti mažesni, nes jūroje

vėjai pučia tolygiau, mažiau momentinių svyravimų. Net ir visą ribinę 1500-2000 MW galią įrengus

jūroje (hipotetiniu atveju), Lietuvos elektrinės pajėgs jai užtikrinti antrinį ir tretinį rezervą.

4.11. Vėjo elektrinių reaktyviosios galios ir įtampos valdymas

Vėjo elektrinių parkų reaktyviosios galios valdymas paprastai apsiriboja galios koeficiento

(cosφ) palaikymu artimu vienetui arba leidžiant mažą reaktyviosios galios vartojimą. Tačiau

daugumos šalių naujų tinklo kodeksų vėjo elektrinių parkams yra reikalavimas automatiškai valdyti

reaktyviąją galią ir prisidėti prie stabilių tinklo įtampų palaikymo. Vėjo parkų prijungimo mazguose

įtampa gali būti valdoma vienu iš sekančių būdų:

1) pačių vėjo elektrinių generatorių žadinimo reguliatorių pagalba;

2) panaudojant papildomus įrenginius reaktyviajai galiai valdyti: kondensatorių

baterijas, šuntinius reaktorius, sinchroninius kompensatorius arba lanksčiuosius kintamosios srovės

perdavimo įrenginius (sutrumpintai LKSPĮ, angl. FACTS – flexible alternating current transmission

system);

3) perjungiant aukštinamųjų transformatorių atšakas;

4) reguliuojant kitų (ne vėjo) elektrinių generatorių žadinimą.

Paprastai lengviausias ir pigiausias būdas valdyti reaktyviąją galią yra kondensatorių

baterijų ar šuntinių reaktorių įrengimas. Svyruojant įtampos lygiui jie įjungiami ar išjungiami.

Tačiau toks junginėjimas sukelia laiptuotą įtampos pasikeitimą ir tuo pačiu staiga pakeičia sukimo

momentą vėjo turbinos pavarų dėžėje. Jos patikimumas gali susilpnėti vykstant dažniems

junginėjimams. To išvengti leidžia dinamiškos reaktyviosios galios keitimo technologijos, tokios

kaip tiristoriais valdomi statiniai reaktyvieji kompensatoriai (angl. SVC – static var compensators)

ar sinchroniniai kompensatoriai. Jie leidžia tolygiai keisti reaktyviosios galios išdavimą į tinklą,

tačiau SVC, skirtingai nei sinchroniniai kompensatoriai, neturi judamų dalių, gali būti didesnės

galios, yra greitaeigiškesni ir patikimesni. Be to SVC leidžia sušvelninti įtampos nuokryčius ar


50

staigius padidėjimus, kylančius iš perdavimo tinklo. Tai padidina vėjo parko galimybes išlikti

prijungtam ir tuo pačiu patiekti daugiau elektros energijos.

Kai kurie vėjo elektrinių gamintojai (pvz., Enercon) kartu su vėjo elektrinėmis siūlo specializuotas

SCADA sistemas su išplėstomis galimybėmis valdyti įtampą vėjo parko prijungimo mazguose. Šios

sistemos apdoroja informaciją apie tinklo būseną ir perduoda valdymo signalus į kondensatorių

baterijas ar šuntinius reaktorius junginėjančius įrenginius ir elektrinių žadinimo reguliatorius (4.10

pav.).

Prijungus prie Lietuvos VE ribines galias (1500-2000 MW, Lietuvos energetikos sistemoje

didesnių reaktyviosios galios ir įtampos valdymų problemų normaliuose režimuose neiškyla.

4.10 pav. Vėjo parko su Enercon elektrinėmis įtampos valdymo principinė schema

Jūroje statomoms vėjo elektrinėms reaktyviąją galią rekomenduotina kompensuoti krante

statomais įrenginiais. Dalį VE ribinės galios (1500-2000 MW) įrengus jūroje, reaktyviosios galios ir

įtampos valdymų problemų praktiškai būtų tiek pat, kiek sausumos VE scenarijuje.


51

Išvados

1. Prijungus Lietuvoje 1500-2000 MW galios vėjo elektrinių, tas galias dar įmanoma

rezervuoti antriniu ir tretiniu rezervais Lietuvos elektrinių pajėgumais, jeigu tuo pačiu rezervu

dengiamas didžiausio generatoriaus avarinis atsijungimas arba vėjo elektrinių generacijos nuokrypis

nuo prognozės, o didžiausia prognozės paklaida neviršija 50% VE įrengtosios galios dydžio.

2. Prijungus Lietuvoje 1500-2000 MW galios vėjo elektrinių, ją tektų eksportuoti, o tai

laikytina hipotetiniu variantu, nes kitos šalys Baltijos regione vargu ar pirks iš Lietuvos iki 2000

MW galią iš vėjo elektrinių.

3.Jeigu Lietuvos sistemoje antrinis ir tretinis rezervai būtų sudaromi atskirai vėjo

elektrinėms ir didžiausio bloko atsijungimui, tai 2020 m. žiemą rezervų poreikiai būtų 1400 MW, ir

Lietuvoje reikėtų įrengti 400-500 MW papildomų rezervinės galios šaltinių.

4.Vėjo elektrinėms rekomenduotina turėti (užsakyti) galios rezervus didesniems ir

nestaigiems generacijos nuokrypiams nuo prognozės kompensuoti, kad nereikėtų būti

subalansuotiems operatoriaus ir pirkti/parduoti balansavimo energiją.

5. Vėjo parko užsakomas rezervo dydis priklauso nuo vėjo elektrinėms nustatomo leistino

neapmokestinamo nebalanso (generacijos nuokrypio nuo prognozės), nuo laiko intervalo tarp

prekybos sesijos uždarymo ir realios valandos, taip pat nuo vėjų parko „susikooperavimo“ (į

virtualų parką) laipsnio.

6. Rekomenduotina rezervų tiekimo schema – kai vėjo parkas iš anksto užsako rezervines

galias pas savo PSO ir jam moka už rezervinės galios teikimo paslaugą.

7. Prijungus 1500 MW ir 2000 MW vėjo elektrinių galias, Lietuvos poreikio grafiko

sekimas tampa sąlyginiu, nes kintamą grafiko dalį dengia vėjo elektrinių generacija, o jos perteklius

eksportuojamas.

8. Rekomenduotina eksportuojamą vėjo elektrinių galią rezervuoti pačių vėjo elektrinių

užsakomais rezervais, kad Lietuvos vartotojams nereikėtų dengti rezervų palaikymo išlaidų

eksportuojamos galios poreikiams. Potencialūs rezervinių galių tiekėjai Lietuvoje yra Kruonio

HAE, Kauno HE, Lietuvos E, kitos elektrinės, Latvijos ir Estijos gamintojai, Skandinavijos šalių

tiekėjai, Lenkijos EES tiekėjai, Rusijos ir Baltarusijos EES tiekėjai. Perspektyviausi yra Norvegijos

rezervinių galių tiekėjai, kadangi dėl turimų HE didelio potencialo turimas rezervų kiekis yra labai

didelis.


52

9. Prijungiant 500 MW vėjo elektrinių galios sausumoje, investicijos į Lietuvos EES 110-

330 kV perdavimo tinklą sudarytų apie 74 mln. Lt, 1000 MW – 117 mln. Lt, 1500 MW – 328 mln.

Lt, 2000 MW – 492 mln. Lt.

10. Prijungiant 500-1000 MW, 1 kW tos galios tektų apie 120-150 Lt investicijų į

perdavimo tinklo plėtrą. Tai sudarytų iki 2,7-3,5 % investicijų į vėjo elektrines (1 kW).

11. Prijungiant 1500-4060 MW, 1 kW tos galios tektų apie 220-250 Lt investicijų į

perdavimo tinklo plėtrą. Tai sudarytų iki 4,5-6,0 % investicijų į vėjo elektrines (1 kW).



poreikio grafiko).







30% didesnės.

15. Dėl nedidelės Lietuvos EES dydžio ir didelių galių jūrinių vėjo parkų, artimiausiu metu

nėra tikslinga diegti jūrines vėjo elektrines.


53

4.12. Vėjo elektrinių suminės galios didinimo iki 2000 MW galimybės

Nagrinėjant vėjo elektrinių galios padidinimo galimybes, priimta, kad 2012 metais vėjo

elektrinių darbinė galia 500 MW, 2016 metais – 1500 MW, o 2020 metais – 1900 MW (įrengtoji

galia 2000 MW) ir veikia naujoji atominė elektrinė. Padidinus vėjo elektrinių galią susiduriama su

dviem pagrindinėm problemom:

1. Lietuvos EES apkrovos yra nedidelės, todėl reikalingas didelės galios elektros energijos

eksportas į kaimynines EES arba apkrovų padidinimas.

2. Lietuvos EES antrinio ir tretinio reguliavimo galios rezervai yra per maži.

Lietuvos EES apkrovos yra pateiktos 4.21 lentelėje.

Lietuvos EES apkrovos yra vienas iš pagrindinių faktorių lemiančių vėjo elektrinių galios

padidinimo galimybes.

4.21 lentelė. Lietuvos EES apkrovos

Režimas 2012 metų apkrovos

galia, MW 2016 metų apkrovos

galia, MW 2020 metų apkrovos

galia, MW Vasaros mažiausių apkrovų režimas

618 693 771

Vasaros didžiausių apkrovų režimas

1030 1155 1285

Žiemos mažiausių apkrovų režimas

1123 1259 1401

Žiemos didžiausių apkrovų režimas

1872 2099 2335

2020 metais įrengus 2000 MW vėjo elektrinių galią darbinė galia, įvertinus 95 %

išnaudojimo koeficientą, gaunama 1900 MW.

2012 metais dirbant autonominiu režimu Lietuvos EES vėjo elektrinių galiai padidėjus iki

500 MW bendra Baltijos EES vėjo elektrinių galia, paskirsčius proporcingai pagal apkrovas,

sudarytų 1429 MW. Dirbant be asinchroninių ryšių eksporto galimybės nėra. Tam, kad vėjo

elektrinės galėtų dirbti 1429 MW (Lietuvos EES – 500 MW) apkrova turėtų būti didesnė 1247 MW,

o Lietuvos EES – 436 MW. Šis atvejis toliau nebenagrinėjamas, kadangi EstLink (350 MW)

tarpsisteminė asinchroninė jungtis jau veikia. Dirbant su Estlink (350 MW) didžiausia eksporto

saldo galia gali būti 315 MW paliekant reguliavimo galios rezervo palaikymo galimybę. Šiuo atveju

eksporto galios saldo yra ribotas lyginant su vėjo elektrinių galia, todėl Baltijos EES apkrova turėtų

būti didesnė 932 MW, o Lietuvos EES – 326 MW.


54

2012 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS eksporto saldo

galia turi būti 525 MW, kai Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinė galia 500 MW. Toks eksporto

galios saldo bus dėl reguliavimo galios rezervų trūkumo didžiausių apkrovų režimuose, nes norint

palaikyti reikiamus reguliavimo galios rezervus turi dirbti reikiamas dalyvaujančių galios rezervų

palaikyme agregatų kiekis. Todėl eksporto galios saldo tampa 525 MW.

2016 metais Baltijos EES dirbant autonominiu režimu, o Lietuvos EES vėjo elektrinių galią

padidinus iki 1500 MW, kai nėra tarpsisteminių asinchroninių ryšių, Lietuvos EES apkrova turėtų

būti didesnė 1338 MW. Jei vėjo elektrinių galia paskirstoma proporcingai pagal apkrovas,

proporcingai turi padidėti ir visų kitų Baltijos EES sudedamųjų sinchroninių zonų apkrovos. Dėl

didelio apkrovos galios poreikio šis variantas toliau nebenagrinėjamas.

Kai Baltijos EES dirba autonomiškai su EstLink (1000 MW) asinchroniniu ryšiu didžiausias

eksporto saldo yra 900 MW. Proporcingai pagal apkrovas iš Lietuvos EES eksporto saldo sudaro

315 MW, todėl norint, kad vėjo elektrinės dirbtų 1500 MW papildomai reikia 1023 MW apkrovos.

Dėl didelio apkrovos galios poreikio šis variantas toliau nebenagrinėjamas.

Kai Baltijos EES dirba autonomiškai su EstLink (1000 MW) ir su NordBalt (700 MW)

asinchroniniais ryšiais didžiausias eksporto saldo yra 1530 MW. Proporcingai pagal apkrovas iš

Lietuvos EES eksporto saldo sudaro 536 MW, todėl norint, kad vėjo elektrinės dirbtų 1500 MW

papildomai reikia 802 MW apkrovos. Dėl didelio apkrovos galios poreikio šis variantas taip pat

toliau nebenagrinėjamas.

Kai Baltijos EES dirba autonomiškai su EstLink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir

LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais ryšiais didžiausias eksporto saldo yra 2030

MW. Proporcingai pagal apkrovas iš Lietuvos EES eksporto saldo sudaro 711 MW, todėl norint,

kad vėjo elektrinės dirbtų 1500 MW papildomai reikia 627 MW apkrovos.

2016 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS, o vėjo

elektrinių galiai esant 1500 MW, eksporto galios saldo turi būti 1400 MW. 1400 MW eksporto

galios saldo atsiranda dėl reguliavimo galių rezervo poreikio, nes norint palaikyti reikiamus

reguliavimo galios rezervus turi dirbti atitinkamas, dalyvaujančių galios rezervų palaikyme,

agregatų kiekis, todėl eksporto galios saldo tampa 1400 MW.

2020 metais, kai Baltijos EES dirba su Estlink (1000 MW) ir NordBalt (700 MW)

asinchroniniais ryšiais, didžiausia galima suminė vėjo elektrinių galia, dėl apkrovų ir eksporto saldo

galimybių, yra 2000 MW. Didžiausias asinchroninių ryšių linijų pralaidumas 1530 MW paliekant

reguliavimo galių rezervus. Vėjo elektrinių galias autonomiškai veikiančioje Baltijos EES

paskirsčius pagal apkrovas, Lietuvos EES tenkanti vėjo elektrinių darbinė galia yra 700 MW. Pagal

antrinio ir tretinio reguliavimo rezervus darbinė vėjo elektrinių galia gali būti padidinta, tačiau pagal


55

apkrovas ir eksporto saldo galimybes tai yra ribinė galia. 700 MW darbinė vėjo generatorių galia

lyginant su 1900 MW galima galia sudaro 37 %. Šis variantas toliau nebenagrinėjamas.

2020 metais, kai Baltijos EES dirba su Estlink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir

LitPolLink (1000 MW) asinchroniniais ryšiais, didžiausia galima suminė vėjo elektrinių galia, dėl

apkrovų ir eksporto saldo galimybių, yra 2900 MW, tačiau pagal tretinio reguliavimo rezervo ribą

yra 2250 MW. Būtinas eksporto saldo 2430 MW yra ribinis pagal asinchroninių ryšių pralaidumo

galimybes, paliekant galių reguliavimo rezervus. Lietuvos EES tenkanti vėjo elektrinių darbinė

galia yra 780 MW, kai darbinė vėjo elektrinių galia paskirstyta pagal apkrovas. 780 MW darbinė

vėjo generatorių galia lyginant su 1900 MW galima galia sudaro 41 %. Išskirtiniais atvejais bendra

vėjo elektrinių galia gali būti padidinta, tačiau bendra Baltijos EES 2250 MW ir atskirai Lietuvos

EES 780 MW gali dirbti visais atvejais turint reikiamo eksporto saldo galimybes. Tam, kad

autonominiame režime Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinė galia būtų 1900 MW, reikia papildomų

galios rezervų ir apkrova turėtų būti didesnė.

2020 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS į mažiausią

galios saldo įskaičiuota 449 MW darbinė vėjo elektrinių galia. Šiuo atveju, vėjo elektrinėms dirbant

didžiausia galia atsiranda papildomas 1451 MW galios perteklius (1900 MW numatomos

didžiausios darbinės ir 449 MW darbinės suskaičiuotos vėjo elektrinių darbinės galios skirtumas

2020 metams), kurį būtina perduoti į kaimynines EES arba bendru atveju į kaimynines EES reikėtų

perduoti 2100 MW (1900 MW numatomos didžiausios darbinės ir 449 MW darbinės suskaičiuotos

vėjo elektrinių darbinės galios skirtumas plius mažiausias 650 MW galios saldo). Nors tai didelė

galia palyginus su apkrovomis Lietuvos EES, tačiau dirbant sinchroniniame režime ir turint

reikiamos galios ryšius tokią galią perduoti galima.

Padidėjus įrengtai vėjo elektrinių galiai Lietuvos EES reikalingų galios rezervų poreikiai

Baltijos EES dirbant autonominiu režimu ir esant skirtingiems asinchroniniams tarpsisteminiams

ryšiams pateikti lentelėje 4.22, o sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS dirbant Lietuvos EES –

pateikti lentelėje 4.23.

4.22 lentelė. Autonominiu režimu dirbančios Baltijos EES galios rezervų poreikiai esant skirtingiems asinchroniniams ryšiams

Metai 2012 2016 2020

Pvėjo darbinė, MW 500 1500 1900

PAR-reikalingas, MW 759 1055 1873

PTR-reikalingas, MW 846 1323 2214


56

4.23 lentelė. Galios rezervų poreikiai Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS

Metai 2012 2016 2020 Pvėjo darbinė, MW 500 1600 1900

P(AR-2/3) reikalingas, MW 506 703 1249

P(AR+TR)/2 reikalingas, MW 803 1189 2044

Lietuvos EES sinchroniškai dirbant su UCTE arba su IPS/UPS yra vertinami antrinis ir

tretinis reguliavimo galių rezervai kartu, tai yra sinchroninės zonos reguliavimo rajone (EES) ribose

gali būti mažesni reguliavimo galios rezervai, tačiau ne mažesni už sąlyginį antrinio reguliavimo

galios rezervą PR,AR ir sąlyginį suminį reguliavimo galios rezervą PR:

ARARR PP 3

2, , (4.10)

2TRAR

R

PPP

. (4.11)

Lietuvos EES antrinio ir tretinio reguliavimo galių poreikį ženkliai įtakoja darbinė vėjo

elektrinių galia, tai yra kuo didesnė vėjo elektrinių darbinė galia, tuo didesni reikalingi antrinio ir

tretinio reguliavimo galių rezervai. Antrinio ir tretinio reguliavimo galių rezervų poreikiai dėl vėjo

elektrinių galios pateikti 4.24- 4.26 lentelėse.

Antriniame reguliavime dalyvauja hidraulinės elektrinės ir veikiančių kondensacinių, dujų

turbininių elektrinių bei kombinuoto ciklo elektrinių agregatai. Kondensacinių elektrinių ir

kombinuoto ciklo elektrinių dujų turbininių agregatų antrinio reguliavimo galios rezervas irgi

laikomas lygiu 5 % vardinės agregato galios. Visa veikiančiųjų hidraulinių elektrinių agregatų galia,

likusioji iki vardinės galios, yra laikoma antrinio reguliavimo galios rezervu. Antrinio reguliavimo

galios rezervu gali būti laikoma ir stabdomų akumuliacinės elektrinės siurblių galia bei vardinė jų

galia, pervedant į generatoriaus režimą, bei neveikiančių (stovinčių) hidraulinių agregatų galia.

4.24 lentelė. Antrinio ir tretinio reguliavimo galių rezervų poreikiai Lietuvos EES 2012 metais, esant skirtingoms vėjo elektrinių darbinėms galioms

Vėjo elektrinių darbinė galia,

MW

Bendras reikiamas antrinis galios rezervas, MW

Reikiamas balansavimo

antrinis galios rezervas, MW

Bendras reikiamas tretinis galios rezervas, MW

Reikiamas balansavimo tretinis

galios rezervas, MW

50 655 55 658 58 100 661 61 672 72 150 670 70 689 89 200 680 80 710 110 350 718 118 776 176 500 759 159 846 246 650 802 202 916 316

1000 905 305 1083 483 2000 1202 602 1561 961


57



MW






galios rezervas, MW

50 660 60 663 63 100 666 66 676 76 150 674 74 693 93 200 684 84 712 112 350 720 120 778 178 500 761 161 847 247 650 804 204 917 317

1000 906 306 1084 484 2000 1203 603 1562 962



MW






galios rezervas, MW

50 1366 66 1368 68 100 1371 71 1380 80 150 1378 78 1396 96 200 1388 88 1415 115 350 1423 123 1480 180 500 1463 163 1548 248 650 1505 205 1619 319

1000 1607 307 1784 484 2000 1903 603 2262 962

Tretinio reguliavimo rezervu yra laikoma veikiančių kondensacinių elektrinių galia, likusioji

iki vardinės galios, paleidžiamų dujų turbininių ir kondensacinių elektrinių agregatų galia. Priimta,

kad asinchroninių tarpsisteminių ryšių tretinio reguliavimo rezervas yra tie patys 10 % nuo vardinės

galios, kaip ir pirminio reguliavimo rezervo.

2012, 2016 ir 2020 metais antriniame ir tretiniame galios reguliavimo rezervų palaikyme

dalyvaujančios Lietuvos EES elektrinės nurodytos 4.27 lentelėje.

Lietuvos EES antrinio reguliavimo galios rezervas skaičiuojamas sudedant elektrinių,

dalyvaujančių antriniame reguliavime, antrinio reguliavimo rezervo galias:

23*

XXVEAEMEKHAEKHELEPEKEAR PPPPPPPPPP , (4.12)

čia * - dalyvauja tiktai 2020 metais, KE – Kauno elektrinė, PE – Pnevėžio elektrinė, LE – Lietuvos

elektrinė, KHE – Kauno hidroelektrinė, KHAE – Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė, ME –

Mažeikių elektrinė, AE – atominė elektrinė, VE3 – Vilniaus trečioji elektrinė ir XX2 – trūkstamas

antrinio reguliavimo galios rezervas.


58

4.27 lentelė. 2012, 2016 ir 2020 metų Lietuvos EES elektrinių dalyvavimas galios rezervų palaikyme

Elektrinė Antrinis reguliavimo

rezervas Tretinis reguliavimo

rezervas Šiaulių termofikacinė elektrinė Nedalyvauja Nedalyvauja Panevėžio termofikacinė elektrinė Dalyvauja Dalyvauja Kauno hidroelektrinė Dalyvauja Nedalyvauja Lietuvos elektrinė Dalyvauja Dalyvauja Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė Dalyvauja Nedalyvauja Mažeikių termofikacinė elektrinė Dalyvauja Dalyvauja Kauno elektrinė Dalyvauja Dalyvauja Lifosa termofikacinė elektrinė Nedalyvauja Nedalyvauja Putinų termofikacinė elektrinė Nedalyvauja Nedalyvauja Visagino atominė elektrinė* Dalyvauja* Dalyvauja* Vilniaus antroji termofikacinė elektrinė Nedalyvauja Nedalyvauja Vilniaus trečioji termofikacinė elektrinė Dalyvauja Dalyvauja Achema elektrinė Nedalyvauja Nedalyvauja Klaipėdos termofikacinė elektrinė Nedalyvauja Nedalyvauja

Pastaba: * - tiktai 2020 metais. 2020 metų esamas Lietuvos EES tretinio reguliavimo galios rezervas skaičiuojamas

sudedant elektrinių, dalyvaujančių tretiniame reguliavime, tretinio reguliavimo rezervo galias:

33*

XXVEAEMELEPEKETR PPPPPPPP , (4.13)

čia * - dalyvauja tiktai 2020 metais, XX3 – trūkstamas tretinio reguliavimo galios rezervas.

Lietuvos EES elektrinių antrinio reguliavimo galios rezervų kitimo ribos pateiktos

4.28- 4.30 lentelėse.

4.28 lentelė. 2012 metų Lietuvos EES elektrinių antrinio reguliavimo galios rezervų kitimo ribos

Elektrinė Vasaros mažiausių apkrovų režimas,

MW

Vasaros didžiausių apkrovų režimas,

MW

Žiemos mažiausių apkrovų režimas,

MW

Žiemos didžiausių apkrovų režimas,

MW ŠE 0 0 0 0 PE 0÷1,5 0÷1,5 0÷1,5 0÷1,5 KHE 10÷60 10÷60 10÷60 10÷60 LE 7,5÷75 7,5÷75 7,5÷75 7,5÷75 KHAE 1210 380 1210 380 ME 5 5 5 5 KE 3÷7,5 3÷7,5 3÷7,5 3÷7,5 Lifosa TE 0 0 0 0 Putinų TE 0 0 0 0 VE2 0 0 0 0 VE3 0 0 10÷20 10÷20 Achema E 0 0 0 0 Klaip. E 0 0 0 0

Viso: 1236÷1359 405÷529 1246÷1379 416÷549

Pastaba: ŠE – Šiaulių elektrinė, VE2 – Vilniaus antroji elektrinė ir Klaip. E – Klaipėdos elektrinė.


59



MW


MW


MW


MW ŠE 0 0 0 0 PE 0÷3 0÷3 0÷3 0÷3 KHE 10÷60 10÷60 10÷60 10÷60 LE 15÷75 15÷75 15÷75 15÷75 KHAE 1400 570 1400 570 ME 5 5 5 5 KE 7,5 7,5 7,5 7,5 Lifosa TE 0 0 0 0 Putinų TE 0 0 0 0 VE2 0 0 0 0 VE3 0 0 10÷20 10÷20 Achema E 0 0 0 0 Klaip. E 0 0 0 0

Viso: 1438÷1551 608÷721 1448÷1571 618÷741



MW


MW


MW


MW

ŠE 0 0 0 0

PE 0÷3 0÷3 0÷3 0÷3

KHE 10÷60 10÷60 10÷60 10÷60

LE 15÷119 15÷119 15÷119 15÷119

KHAE 1590 760 1590 760

ME 5 5 5 5

KE 7,5 7,5 15 15

Lifosa TE 0 0 0 0

Putinų TE 0 0 0 0

VAE 65 65 65 65

VE2 0 0 0 0

VE3 0 0 10÷20 10÷20

Achema E 0 0 0 0

Klaip. E 0 0 0 0

Viso: 1693÷1850 863÷1020 1710÷1877 880÷1047

2012, 2016 ir 2020 metų Lietuvos EES antrinio reguliavimo galios rezervo trūkumo

(pertekliaus) ribos režimams, kai vėjo elektrinių darbinė galia yra atitinkamai 500 MW, 1500 MW

1900 MW, pateiktos 4.31 lentelėje.


60

4.31 lentelė. Lietuvos EES antrinio reguliavimo galios rezervo trūkumo (pertekliaus) ribos, MW

Metai Režimas Vasaros

mažiausių apkrovų režimas

Vasaros didžiausių

apkrovų režimas


Žiemos didžiausių

apkrovų režimas

Autonominis -477÷-600 354÷230 -487÷-620 343÷210 2012

Sinchroninis -730÷-853 101÷-23 -740÷-873 90÷-43

Autonominis -383÷-496 447÷334 -393÷-516 437÷314 2016

Sinchroninis -735÷-848 95÷-18 -745÷-868 85÷-38

Autonominis 180÷23 1010÷853 163÷-4 993÷826 2020

Sinchroninis -444÷-601 386÷229 -461÷-628 369÷202

Pastaba: Neigiami skaičiai lentelėje reiškia nurodytą antrinio reguliavimo galios rezervo pertekliaus dydį.

Lietuvos EES elektrinių tretinio reguliavimo galios rezervų kitimo ribos pateiktos

4.32-4.34 lentelėse.

4.32 lentelė. 2012 metų Lietuvos EES elektrinių tretinio reguliavimo galios rezervo kitimo ribos


MW


MW


MW


MW

ŠE 0 0 0 0

PE 0÷15 0÷15 0÷15 0÷15

KHE 0 0 0 0

LE 60÷600 60÷600 60÷600 60÷600

KHAE 0 0 0 0

ME 20÷40 20÷40 20÷40 20÷40

KE 25 25 25÷65 25÷65

Lifosa TE 0 0 0 0

Putinų TE 0 0 0 0

VAE 0 0 0 0

VE2 0 0 0 0

VE3 0÷80 0÷80 40÷160 40÷160

Achema E 0 0 0 0

Klaip. E 0 0 0 0

Viso: 105÷760 105÷760 145÷880 145÷880


61



MW


MW


MW


MW

ŠE 0 0 0 0

PE 0÷15 0÷15 0÷15 0÷15

KHE 0 0 0 0

LE 120÷656 120÷656 120÷656 120÷656

KHAE 0 0 0 0

ME 20÷40 20÷40 20÷40 20÷40

KE 75 75 75÷150 75÷150

Lifosa TE 0 0 0 0

Putinų TE 0 0 0 0

VAE 0 0 0 0

VE2 0 0 0 0

VE3 0÷80 0÷80 40÷160 40÷160

Achema E 0 0 0 0

Klaip. E 0 0 0 0

Viso: 215÷866 215÷866 255÷1021 255÷1021



MW


MW


MW


MW

ŠE 0 0 0 0

PE 0÷15 0÷15 0÷15 0÷15

KHE 0 0 0 0

LE 120÷832 120÷832 120÷832 120÷832

KHAE 0 0 0 0

ME 23÷63 23÷63 23÷63 23÷63

KE 75 75 75÷150 75÷150

Lifosa TE 0 0 0 0

Putinų TE 0 0 0 0

VAE 0 0 0 0

VE2 0 0 0 0

VE3 0÷80 0÷80 40÷160 40÷160

Achema E 0 0 0 0

Klaip. E 0 0 0 0

Viso: 218÷1065 218÷1065 258÷1220 258÷1220

Tretinio reguliavimo galios rezervas elektrinėse priklauso nuo dirbančių agregatų kiekio ir jų

darbinės galios. Agregatams dirbant mažiausia apkrova tretinio reguliavimo galios rezervas yra

didžiausias, tačiau darbo ekonomiškumo požiūriu mažiausios apkrovos režimas yra mažiausiai


62

naudingas. Lietuvos EES didžiausią tretinio reguliavimo galios rezervą gali išlaikyti Lietuvos

elektrinė, tačiau šiuo atveju visi jos agregatai turi dirbti mažiausia galia.

2012, 2016 ir 2020 metų Lietuvos EES tretinio reguliavimo galios rezervo trūkumo

(pertekliaus) ribos režimams, kai vėjo elektrinių darbinė galia yra atitinkamai 500 MW, 1500 MW

1900 MW, pateiktos 4.35 lentelėje.

4.35 lentelė. Lietuvos EES dirbančios autonomiškai veikiančioje Baltijos EES tretinio reguliavimo galios rezervo trūkumo (pertekliaus) ribos, MW

Metai Vasaros mažiausių apkrovų režimas




2012 741÷86 741÷86 701÷-34 701÷-34 2016 1108÷457 1108÷457 1068÷302 1068÷302 2020 1996÷1149 1996÷1149 1956÷994 1956÷994

Pagal 4.1 ir 4.2 išraiškas 2012, 2016 ir 2020 metams suskaičiuotos sąlyginio reguliavimo

rezervo galios trūkumo (pertekliaus) ribos režimams, kai Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinė galia

atitinkamai 500 MW, 1500 MW ir 1900 MW, o Lietuvos EES dirba sinchroniškai su UCTE arba su

IPS/UPS, pateiktos 4.36 lentelėje.

4.36 lentelė. Sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS dirbančios Lietuvos EES sąlyginio reguliavimo galios rezervo trūkumo (pertekliaus) ribos, MW

Metai Vasaros mažiausių apkrovų režimas




2012 -538÷-1316 293÷-486 -588÷-1456 242÷-626

2016 -464÷-1228 366÷-398 -514÷-1403 316÷-573

2020 133÷-871 958÷-41 76÷-1053 906÷-223

Čia yra pateiktos mažiausios ir didžiausios galios reguliavimo rezervų ribos, tačiau

kiekviena elektrinė dirba pagal užduotus grafikus ir palaiko skirtingus galių reguliavimo rezervus.

2012, 2016 ir 2020 metų suminiai būdingų režimų antrinio reguliavimo galios rezervai, kai

atitinkamai darbinė vėjo elektrinių galia 500 MW, 1500 MW ir 1900 MW, pateikti 4.37 lentelėje.

Čia autonominiame režime 2012 m. dirbama su Estlink (350 MW), 2016 m. - su Estlink (1000

MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas) ir 2020 m. – su Estlink (1000

MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (1000 MW) tarpsisteminiais asinchroniniais ryšiais.


63

4.37 lentelė. Lietuvos EES suminiai antrinio reguliavimo galios rezervai, MW

Metai Režimas Vasaros

mažiausių apkrovų režimas


apkrovų režimas

Žiemos mažiausių

apkrovų režimas


apkrovų režimas

Autonominis 1304 495 1334 524 2012

Sinchroninis 1354 509 1372 552

Autonominis 1538 708 1563 723 2016


Autonominis 1798 934 1803 978 2020


2012, 2016 ir 2020 metų Lietuvos EES suminiai režimų tretinio reguliavimo galios rezervai,

kai Baltijos EES dirba autonomiškai, o Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinės galios atitinkamai

500 MW, 1500 MW ir 1900 MW, pateikti 4.38 lentelėje. 2012 m. Baltijos EES dirba autonomiškai

su Estlink (350 MW) tarpsisteminiu asinchroniniu ryšiu, 2016 m. - su Estlink (1000 MW), NordBalt

(700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas) tarpsisteminiais asinchroniniais ryšiais, o 2020 m.

– su Estlink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (1000 MW) tarpsisteminiais

asinchroniniais ryšiais.

4.38 lentelė. Lietuvos EES suminiai režimų tretinio reguliavimo galios rezervai, kai Baltijos EES dirba autonomiškai, MW

Metai Vėjo elektrinių

galia

Vasaros mažiausių

apkrovų režimas


apkrovų režimas

Žiemos mažiausių

apkrovų režimas


apkrovų režimas

2012 500 178 175 214 180

2016 1500 638 674 548 733

2020 1900 448 333 371 344

2012, 2016 ir 2020 metų tretinio reguliavimo galios rezervai, kai Lietuvos EES dirba

sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS, o vėjo elektrinių darbinė galia atitinkamai 500 MW, 1500

MW ir 1900 MW, pateikti 4.39 lentelėje.

4.39 lentelė. Lietuvos EES suminiai tretinio reguliavimo galios rezervai dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS, MW

Metai Vėjo elektrinių

galia

Vasaros mažiausių

apkrovų režimas


apkrovų režimas

Žiemos mažiausių

apkrovų režimas


apkrovų režimas

2012 500 267 407 117 378

2016 1500 113 481 172 469

2020 1900 436 599 359 605


64

Lietuvos EES trūkstami 2012, 2016 ir 2020 metų antrinio reguliavimo galios rezervai

dirbant sinchroniniu režimu su UCTE arba UPS/IPS ir kai Baltijos EES dirba autonominiu režimu

su anksčiau minėtais tarpsisteminiais asinchroniniais ryšiais pateikti 4.40 lentelėje.

4.40 lentelė. Lietuvos EES trūkstami antrinio reguliavimo galios rezervai

Metai Vėjo

elektrinių galia

Režimas

Vasaros mažiausių apkrovų režimas




Autonominis -545 264 -575 235 2012 500

Sinchroninis -798 -3 -866 -46

Autonominis -483 347 -508 332 2016 1500

Sinchroninis -842 -8 -838 -23

Autonominis 75 939 70 895 2020 1900

Sinchroninis -532 278 -547 253

Lietuvos EES trūkstami 2012, 2016 ir 2020 metų tretinio reguliavimo galios rezervai dirbant

sinchroniniu režimu su UCTE arba UPS/IPS ir kai Baltijos EES dirba autonominiu režimu su

anksčiau minėtais tarpsisteminiais asinchroniniais ryšiais pateikti 4.41 lentelėje.

4.41 lentelė. 2012 metų Lietuvos EES trūkstami tretinio reguliavimo galios rezervai, kai dirbama autonominiu režimu su Estlink (350 MW) tarpsisteminiu asinchroniniu ryšiu, o vėjo elektrinių galia 500 MW

Metai Vėjo

elektrinių galia

Režimas

Vasaros mažiausių apkrovų režimas




Autonominis 668 671 632 666 2012 500

Sinchroninis -818 -113 -686 -273

Autonominis 685 649 775 590 2016 1500

Sinchroninis -469 0 -546 -3

Autonominis 1766 1881 1855 1870 2020 1900

Sinchroninis -173 474 -111 443

Lentelėse pateikti galių rezervai su minuso ženklu reiškia, kad galių reguliavimo rezervas

režime yra pakankamas (perteklinis).

2012 metais dirbant autonominiu režimu su EstLink (350 MW) asinchroniniu ryšiu, kai

Lietuvos EES darbinė vėjo elektrinių galia yra 500 MW, didžiausių apkrovų režimuose Lietuvos

EES susidaro antrinio reguliavimo galios rezervų trūkumai, o tretinio reguliavimo trūkumas

gaunamas visuose režimuose. Bendru atveju Baltijos EES antrinio ir tretinio reguliavimo galios

rezervų trūkumo nėra, jei vėjo elektrinių galia paskirstoma proporcingai sinchroninių zonų


65

apkrovoms. Šiuo atveju, kai Lietuvos EES darbinė vėjo elektrinių galia yra 500 MW, Baltijos EES

suminė darbinė vėjo elektrinių galia yra 1429 MW. Baltijos EES 1429 MW darbinę vėjo elektrinių

galią pilnai padengia reikiamais galios rezervais. Didžiausią, šiuo atveju, problemą sukelia apkrovų

trūkumas. EstLink (350 MW) asinchroniniu ryšiu galima perduoti tiktai 315 MW, paliekant 10 %

galios rezervavimo galimybę. Kai eksporto saldo galia EstLink (350 MW) yra 315 MW papildomai

reikalingos tokios apkrovos: Lietuvos EES – 326 MW, Latvijos EES – 223 MW, Estijos EES – 252

MW ir Kaliningrado EES – 131 MW. Viso Baltijos EES papildoma apkrova turi būti 932 MW.

2012 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS antrinio ir

tretinio reguliavimo galios rezervai pilnai padengia 500 MW darbinės vėjo elektrinių galios rezervų

poreikius, tačiau tam, kad visais darbo režimais būtų užtikrinti reguliavimo galių rezervai yra

būtinas 525 MW eksporto saldo.

2016 metais Baltijos EES dirbant autonominiu režimu su EstLink (1000 MW), NordBalt

(700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais ryšiais antrinio reguliavimo galios

rezervo pakanka iki 3792 MW darbinės vėjo elektrinių galios. Vėjo elektrinių galią skirstant

proporcingai pagal apkrovas Lietuvos EES tektų 1300 MW vėjo elektrinių galia, kuriai antrinio

reguliavimo galios rezervas aprūpinamas iš Baltijos EES. Tam, kad Lietuvos EES vėjo elektrinės

galėtų dirbti 1500 MW yra reikalingas papildomas 200 MW antrinis rezervas. Tretiniu reguliavimo

galios rezervu Baltijos EES gali aprūpinti iki 2600 MW vėjo elektrinių galios poreikių. Lietuvos

EES vėjo elektrinių galia, kurią tretiniu reguliavimo galios rezervu aprūpina Baltijos EES, yra 910

MW. Tam, kad vėjo elektrinės Lietuvos EES galėtų dirbti 1500 MW galia yra reikalingas 220 MW

papildomas tretinio reguliavimo galios rezervas. 2016 metais Baltijos EES dirbant autonominiu

režimu su EstLink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas)

asinchroniniais ryšiais, kai Lietuvos EES vėjo elektrinių galia yra 910 MW, o kitoms sinchroninėms

zonoms vėjo elektrinių galia paskirstyta proporcingai, turi būti vykdomas didžiausias eksporto

saldo, kuris yra 2030 MW paliekant galių rezervų palaikymo galimybę. Tam, kad Lietuvos EES

darbinė vėjo elektrinių galia galėtų būti 1500 MW, dar reikalinga papildoma 590 MW apkrova.

2016 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS antrinio ir

tretinio reguliavimo galių rezervo pakanka, kai darbinė vėjo elektrinių galia yra 1500 MW, tačiau

yra būtinas 1400 MW eksporto saldo.

2020 metų autonominio režimo galių rezervų trūkumai yra pateikti tiktai Lietuvos EES,

jeigu vėjo elektrinės dirbtų 1900 MW darbine galia ir būtų reikiamos apkrovos. Atskirai Lietuvos

EES, kai Baltijos EES dirba autonominiu režimu, didžiausias antrinio reguliavimo galios rezervo

deficitas susidaro vasaros didžiausių apkrovų režime – 939 MW. Tam, kad, atskirai Lietuvos EES

vėjo generatoriai galėtų be apribojimų dirbti 1900 MW galia yra būtina užtikrinti 939 MW antrinio


66

reguliavimo galios rezervą. Atskirai Lietuvos EES, kai Baltijos EES dirba autonominiu režimu,

didžiausias tretinio reguliavimo galios rezervo deficitas susidaro taip pat vasaros didžiausių apkrovų

režime – 1881 MW. Šiuo atveju, problema yra ne tik galios reguliavimo rezervuose, tačiau ir

eksporto saldo problema. Vėjo generatoriams dirbti be apribojimų atskirai Lietuvos EES yra

reikalinga 1881 MW papildomas tretinio reguliavimo rezervas, tačiau papildomai Lietuvos EES

apkrova turėtų būti didesnė apytikriai 1100 MW. Šiuo atveju, yra reikalingi sąlyginai dideli antrinio

ir tretinio reguliavimo galių rezervai ir mažai tikėtina, kad tokius rezervus įdiegti Lietuvos EES tiek

techniniu, tiek ekonominiu požiūriu įmanoma ir naudinga, todėl šis variantas toliau

nebenagrinėjamas. Visos Baltijos EES atžvilgiu reguliavimo galių rezervo pakanka iki 2250 MW

(riboja tretinio reguliavimo galios rezervas), todėl skirstant proporcingai pagal apkrovas Lietuvos

EES vėjo elektrinių galia negali viršyti 780 MW. Jei Lietuvos EES apkrova būtų didesnė apytikriai

1100 MW, o Baltijos EES galios rezervais aprūpina iki 780 MW vėjo elektrinių darbinės galios,

tada iki 1900 MW vėjo elektrinių darbinės galios papildomai trūksta didžiausio 330 MW antrinio ir

didžiausio 530 MW tretinio galių reguliavimo rezervų.

2020 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS didžiausias

antrinio reguliavimo galios rezervo deficitas susidaro vasaros didžiausių apkrovų režime – 278 MW

o taip pat ir didžiausias sąlyginio rezervo deficitas 474 MW. Vėjo elektrinėms dirbti be apribojimų

1900 MW galia yra būtina įrengti 278 MW antrinio galios reguliavimo rezervo ir 196 MW tretinio

galios reguliavimo rezervo.

Dėl vėjo elektrinių darbinės galios padidėjimo atsiradusio reguliavimo rezervų trūkumo

problema gali būti išspręsta trimis būdais:

1. Vėjo elektrinių įrengtosios galios apribojimas iki tokios reikšmės, kai Lietuvos EES

esantys reguliavimo rezervai ir apkrovos atitiks reikiamus.

2. Šešėlinių elektrinių įrengimas galios rezervams palaikyti.

3. Tarpsisteminių rezervinių galių palaikymo ir eksporto sutarčių sudarymas.

2012 metais visais atvejais vėjo elektrinių galia gali būti apribota tiktai dėl apkrovų arba

eksporto saldo galios trūkumo. Jeigu nebūtų pasiektos reikiamos apkrovos arba reikiamas eksporto

saldo, tada dirbant autonomiškai su EstLink (350 MW) tarpsisteminiu asinchroniniu ryšiu vėjo

elektrinių galia turėtų būti apribota iki 117 MW, o dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS

iki 370 MW.

2016 metais dirbant autonominiu režimu su EstLink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir

LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais tarpsisteminiais ryšiais Lietuvos EES vėjo

elektrinių galia gali būti apribota iki 910 MW dėl antrinio reguliavimo galios rezervo trūkumo ir iki

331 MW dėl apkrovų arba eksporto saldo trūkumo. Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE


67

arba su IPS/UPS vėjo elektrinių galia gali būti apribota iki 449 MW tiktai dėl apkrovų arba eksporto

saldo trūkumo.

2020 metais taikant vėjo elektrinių galių apribojimo metodą pagal galių rezervus, Baltijos

EES dirbant autonominiu režimu su Estlink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (1000

MW) asinchroniniais ryšiais, Lietuvos EES reikia apriboti iki 780 MW vėjo elektrinių galią, kai

vėjo elektrinių galia paskirstyta proporcingai pagal apkrovas Baltijos EES, galių rezervai yra bendri

ir eksportuojamos didžiausios 2430 MW galios saldo elektros energija tarpsisteminėmis jungtimis

atmetus rezervų galios dydį. Apribota iki 780 MW Lietuvos EES darbinė vėjo elektrinių galia

sudaro 41 % nuo 1900 MW galimos darbinės galios. Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE

arba su IPS/UPS dėl antrinio reguliavimo rezervo deficito vėjo elektrinių galią reikėtų apriboti iki

1165 MW, tačiau taip pat yra būtinas 1370 MW galios elektros energijos eksportas. Apribota iki

1165 MW darbinė vėjo elektrinių galia sudaro 61,3 % nuo 1900 MW galimos darbinės galios.

Abiem atvejais išskirtinėmis sąlygomis, esant reikiamiems galių rezervams, apkrovoms ir/arba

eksporto galiai, vėjo elektrinių galia gali būti padidinta.

Šešėlinės elektrinės, galinčios dalyvauti reguliavime, yra patikimas galių rezervų palaikymo

šaltinis. Šešėlinėse elektrinėse gali būti naudojami visų tipų generatoriai, kurių pagalba iki ir po 15

minučių gali būti aktyvuota turima galia. Šių elektrinių pagalba gali būti palaikomi antrinio ir

tretinio galių reguliavimo rezervai, kurių poreikis atsiranda dėl darbinės vėjo galios. Šešėlinių

elektrinių galia parenkama pagal reguliavimo rezervų poreikius. 2012 metais dėl 500 MW darbinės

vėjo elektrinių galios visais atvejais šešėlinių elektrinių nereikia. 2016 metais šešėlinės elektrinės

galios reguliavimo rezervų palaikymui gali būti reikalingos tiktai Baltijos EES dirbant autonomiškai

su Estlink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais

ryšiais. 2016 metais, kai vėjo elektrinių galia yra 1500 MW, reikia papildomų 200 MW antrinio ir

220 MW tretinio reguliavimo galių rezervų, todėl papildomai reikia įrengti 440 MW šešėlinių

elektrinių. 2020 metais Baltijos EES dirbant autonominiu režimu su Estlink (1000 MW), NordBalt

(700 MW) ir LitPolLink (1000 MW) asinchroniniais ryšiais, Lietuvos EES vėjo elektrinių galia turi

būti apribota iki 780 MW, kai vėjo elektrinių galia paskirstyta proporcingai pagal apkrovas Baltijos

EES, galių rezervai yra bendri ir eksportuojama didžiausios 2430 MW galios saldo elektros energija

tarpsisteminėmis jungtimis atmetus rezervų galios dydį, todėl papildomų šešėlinių elektrinių

rezervų nereikia. Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS papildomi

reguliavimo galių rezervai yra reikalingi virš 1165 MW vėjo elektrinių darbinės galios. Didžiausi

trūkstami reguliavimo galių rezervai pateikti 4.42 lentelėje, kai Lietuvos EES dirba sinchroniškai su

UCTE arba su IPS/UPS, o vėjo elektrinių galia 1900 MW.


68

4.42 lentelė. Didžiausi trūkstami reguliavimo galių rezervai, kai Lietuvos EES dirba sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS, o vėjo elektrinių galia 1900 MW

Vėjo elektrinių darbinė galia, MW

Trūkstamas antrinis galios rezervas, MW

Trūkstamas tretinis galios rezervas, MW

Trūkstamas sąlyginis galios rezervas, MW

0÷1165 0 0 0

1900 278 196 474

Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE ir su IPS/UPS tam, kad vėjo elektrinės galėtų

dirbti 1900 MW galia visais režimais reikia įrengti apie 300 MW papildomo antrinio reguliavimo

galios rezervo ir apie 200 MW tretinio reguliavimo galios rezervo šešėlinėse elektrinėse su sąlyga,

kad bus eksportuojama didžiausia 2100 MW galios elektros energija.

2012 metais, esant 500 MW darbinei vėjo elektrinių galiai, Lietuvos EES apkrovos, pagal

prognozuojamus apkrovų augimo scenarijus, yra per mažos tam, kad galėtų sunaudoti pagamintą

elektros energiją, todėl visais atvejais (jei techniškai įmanoma) yra reikalingi tarpsisteminiai

susitarimai dėl perteklinės galios eksporto saldo. Susitarimai dėl reguliavimo galių rezervų

palaikymo, esant darbinei 500 MW vėjo elektrinių galiai, reikalingi tiktai tarp Baltijos EES

sinchroninių zonų.

2016 metais, esant 1500 MW darbinei vėjo elektrinių galiai, Lietuvos EES apkrovos, pagal

prognozuojamus apkrovų augimo scenarijus, taip pat yra per mažos tam, kad galėtų sunaudoti

pagamintą elektros energiją, todėl dirbant autonominiu režimu su EstLink (1000 MW), NordBalt

(700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais tarpsisteminiais ryšiais yra

būtinos tarpsisteminės sutartys dėl 2030 MW eksporto saldo ir reguliavimo galios rezervų

palaikymo sutartys, o taip pat ir papildoma 590 MW apkrova pačioje Lietuvos EES. 2016 metais

Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS reguliavimo galių rezervai yra

pakankami, tačiau reikalingos tarpsisteminės sutartys 1400 MW eksporto saldo palaikymui.

2020 metais pastačius naują atominę elektrinę ir įrengus 2000 MW vėjo elektrinių, Lietuvos

EES apkrovos, pagal prognozuojamus apkrovų augimo scenarijus, yra per mažos tam, kad galėtų

sunaudoti pagamintą elektros energiją. 2000 MW vėjo elektrinėms reikiamas antrinio ir tretinio

reguliavimo galių rezervas taip pat nepakankamas. Tam, kad galėtų dirbti atominė elektrinė ir vėjo

generatoriai 1900 MW darbine galia, kai Lietuvos EES dirba sinchroniškai su UCTE arba su

IPS/UPS turi būti pasirašyti tarpsisteminiai susitarimai dėl didžiausios 2100 MW eksporto galios ir

papildomų reikiamų antrinio ir tretinio reguliavimo galių palaikymo. Kai Baltijos EES dirba

autonominiu režimu su Estlink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir LitPolLink (1000 MW)

asinchroniniais ryšiais bendri antrinio ir tretinio reguliavimo galios rezervai gali palaikyti 2220 MW

darbinę vėjo galią, tačiau turi būti pasirašyti tarpsisteminiai 2430 MW galios eksporto saldo ir


69

dalinio reguliavimo keičiantis vėjo elektrinių galiai susitarimai su kaimyninėmis EES. 2430 MW

yra ribinė galia, kurią galima perduoti asinchroniniais ryšiais išlaikant galių rezervų panaudojimo

galimybę. Šiuo atveju, esant proporcingam vėjo generatorių darbinės galios paskirstymui, Lietuvos

EES vėjo generatorių darbinė galia negali viršyti 780 MW. Lietuvos EES vėjo elektrinių galiai

padidinti iki 1900 MW yra reikalingi papildomi vietiniai reguliavimo galių rezervai (antrinio 330

MW ir tretinio 530 MW) ir apkrova turėtų būti didesnė 1100 MW.

2020 metų abiejų atvejų galių reguliavimo rezervų poreikiai ir būtinos sunkiausio režimo

(vasaros didžiausių apkrovų režimo) eksporto saldo arba papildomų apkrovų vertės, esant

skirtingoms vėjo elektrinių darbinėms galioms, pateikti 4.43 lentelėje. Abiem atvejais, skaičiuojant

antrinio ir tretinio reguliavimo galių rezervus ir eksporto saldo priimta, kad naujoji atominė

elektrinė dirba pilnu pajėgumu.

4.43 lentelė. Papildomų antrinio ir tretinio reguliavimo galių rezervų poreikiai ir būtini papildomi eksporto saldo bei apkrovos

Sinchroninis režimas su UCTE arba su IPS/UPS

Autonominis Baltijos EES režimas Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinė galia,

MW Papildomas PAR/PTR

poreikis, MW Papildomas PSALDO,

MW Papildomas PAR/PTR

poreikis, MW Papildomas Psaldo,

MW 475 0 675 0 1463 780 0 980 0 2430 950 0 1150 50/80 2430 +150

1165 0 1365 115/182 2430 + 365 1425 100/70 1625 190/305 2430 + 625 1900 278/196 2100 330/530 2430 + 1100

Nuliai lentelėje reiškia, kad antrinio ir tretinio reguliavimo galios rezervų netrūksta, o

papildomo eksporto saldo reikšmė po pliuso ženklo reiškia, kad norint padidinti vėjo elektrinių

galią iki atitinkamos reikšmės Lietuvos EES reikia padidinti apkrovas nurodytu dydžiu, nes

eksporto saldo esamomis tarpsisteminėmis jungtimis techniškai padidinti neįmanoma.

Išvados

1. Norint plėtoti Lietuvoje daugeliu požiūrių patrauklių vėjo elektrinių galią, jų keliamų galios

rezervų reikmių patenkinimui reikia plėtoti tarpsisteminius ryšius bei statyti tam skirtas

elektrines – greitai paleidžiamas dujų turbinų ar panašias elektrines.

2. Kruonio HAE išplėtimas iki projektinės galios asinchronizuotais agregatais leistų pasiekti

ženklius galios rezervus elektros energetikos sistemos galioms balansuoti ir kaupti

perteklinę vėjo elektrinių energiją.


70

3. 2012 metais Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinei galiai esant lygiai 500 MW ir Baltijos

EES dirbant autonominiu režimu su EstLink (350 MW) asinchroniniu tarpsisteminiu ryšiu

bei sinchroniniu režimu, reguliavimo galių rezervų netrūksta, tačiau dirbant autonominiu

režimu Lietuvos EES apkrova turėtų būti didesnė 326 MW, o dirbant sinchroniniu režimu

Lietuvos EES apkrovos padidėjimas arba eksporto galios saldo turi būti 525 MW.

4. 2016 metais Baltijos EES dirbant autonominiu režimu su EstLink (1000 MW), NordBalt

(700 MW) ir LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais ryšiais, kai Lietuvos EES

suminė vėjo elektrinių galia 1000 MW, papildomai reikia 45 MW tretinio reguliavimo

galios rezervo, o apkrova turi būti 90 MW didesnė (Baltijos EES eksporto galios saldo turi

būti 2030 MW). 2016 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS

reguliavimo galių rezervų netrūksta, tačiau yra būtinas 750 MW eksporto galios saldo.

5. 2016 metais Lietuvos EES vėjo elektrinių darbinei galiai esant lygiai 1500 MW ir Baltijos

EES dirbant autonominiu režimu su EstLink (1000 MW), NordBalt (700 MW) ir

LitPolLink (500 MW, tik eksportas) asinchroniniais tarpsisteminiais ryšiais, vėjo elektrinių

galia turi būti apribota iki 910 MW dėl eksporto saldo galimybių ribos ir tretinio

reguliavimo galios rezervo. Tam, kad Lietuvos EES vėjo elektrinės galėtų dirbti 1500 MW

galia, apkrova turėtų būti didesnė 590 MW, taip pat reikalingi papildomi 200 MW antrinio ir

220 MW tretinio reguliavimo galių rezervai.

6. 2016 metais Lietuvos EES dirbant sinchroniniu režimu, kai vėjo elektrinių darbinė galia

1500 MW, reguliavimo galių rezervų netrūksta, tačiau eksporto galios saldo turi būti 1400

MW.

7. 2020 metais Baltijos EES dirbant autonominiu režimu su Estlink (1000 MW), NordBalt

(700 MW) ir LitPolLink (1000 MW) asinchroniniais ryšiais, kai vėjo elektrinių galia

paskirstyta proporcingai apkrovoms, didžiausia Lietuvos EES darbinė vėjo elektrinių galia

yra 780 MW dėl eksporto saldo galimybių ribos ir tretinio reguliavimo galios rezervo. Tam,

kad vėjo elektrinių galia būtų 1900 MW reikia papildomos 1100 MW apkrovos ir 330 MW

antrinio bei 530 MW tretinio reguliavimo galios rezervų.

8. 2020 metais, kai Lietuvos EES dirba sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS ir veikia

atominė elektrinė, reguliavimo galių rezervų pakanka iki 1165 MW darbinės vėjo elektrinių

galios, o eksporto galios saldo turi būti 1365 MW. Tam, kad vėjo elektrinės galėtų dirbti

1900 MW galia reikalingi 2100 MW didžiausio eksporto galios saldo ir papildomi 300 MW

antrinio bei 200 MW tretinio reguliavimo galių rezervai.

9. Galios perteklius ir reguliavimo galių rezervų trūkumai, atsiradę dėl didžiausios vėjo

elektrinių darbinės galios, gali būti išspręsti taip:


71

- Apriboti vėjo elektrinių galią iki priimtinos režimuose pagal apkrovas, eksporto

saldo galią ir reguliavimo galių rezervus.

- Papildomai įrengti trūkstamus antrinio ir tretinio reguliavimo galių rezervus bei

sudaryti reikiamų eksporto galios saldo palaikymo sutartis su kaimyninėmis EES.

- Sudaryti reikiamų eksporto galios saldo ir reguliavimo galių rezervų palaikymo

sutartis su kaimyninėmis EES.

10. Pirmuoju VE plėtros etapu tikslinga laikyti VE plėtrą iki 500 MW įrengtosios galios,

atitinkančiu apie 8% vėjo generavimo skverbtį. Vėliau tikslinga naujomis sąlygomis ištirti

VE plėtros galimybes atsižvelgiant į techninių-ekonominių EES režimų parametrų pokyčius

dėl VE generavimo ir galimą naujų paskirstytosios generacijos šaltinių plėtrą bei naujų tipų

vartotojų atsiradimą.

Literatūra

1. Matthias Lange, Ulrich Focken. State-of-the-Art in Wind Power Prediction in Germany and International Developments. Available at http://www.energymeteo.de/de/media/fic_eeg_article.pdf

2. Hannele Holtinen, Ritva Hirtonen. Power System Requirements for Wind Power. http://lib.tkk.fi/Diss/2004/isbn9513864278/article1.pdf

3. Linnart Soder. The Value of Wind Power. //Wind Power in Power System. Edited by Ackerman T. – John Wiley&Sons Ltd. 2005, pp. 169-195.

4. Hannele Holtinen. Hourly Wind Power Variations in the Nordic Countries. http://www3.interscience.wiley.com/journal/109801185/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0

5. Hannele Holtinen. Impact of Hourly Wind Power Variations on the System Operation in the Nordic Countries. //Wind Enwergy. 2005, 8, 197- 218 pp.

6. Design and Operation of Power Systems with Large Amount of Wind Power. IEA Wind Task 25. Final report. – VVT, Finland, 2009.

7. Mantas Marčiukaitis. Investigation, Modeling and Prediction of Wind Energy. Summary of Doctoral Dissertation, Technological Sciences, Energy and Power Engineering (06T). – 2009, Kaunas.

8. ENTSO-E. Operational Handbook. Policy 1. Load-Frequency Control and Performance. http://www.entsoe.eu/resources/publications/ce/oh/

9. Didžiausios vienetinės galios Lietuvos elektros energetikos sistemoje galimybių tyrimas. Sutartis Nr. 21-1091.9.9. Galutinė ataskaita. V. Radziukynas, A. Morkvėnas, LEI, KTU. Kaunas, 2009 m. liepos 15 d.

10. J. Morren, S. W. H de Haan, J. A. Ferreira. Contribution of DG Units to Primary Frequency Control. // 2005 International Conference on Future Power Systems. Amsterdam, Netherlands, November 16-18, 2005.

11. B. H. Chowdhury, H. T. Ma. Frequency regulation with Wind Power plants. // Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008 IEEE.

http://www.energymeteo.de/de/media/fic_eeg_article.pdf�

http://lib.tkk.fi/Diss/2004/isbn9513864278/article1.pdf�

http://www3.interscience.wiley.com/journal/109801185/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0�

http://www.entsoe.eu/resources/publications/ce/oh/�

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentCon.jsp?punumber=4584435�




72

12. J. Matevosian, T. Ackermann, S. M. Balik. Technical Regulations for the Interconnection of Wind Farmsto the Power System. // Wind Power in Power System. Edited by Ackerman T. – John Wiley&Sons Ltd. 2005, pp. 115-142.

13. S. Gulbinskas. Vėjo energetikos plėtros galimybės Baltijos jūroje. // Konferencija „Vėjo energetikos plėtra ir perspektyvos“, Vilnius 2009-06-15.

14. T. Ackermann. Transmission Systems for Offshore Wind Farms. // Wind Power in Power System. Edited by Ackerman T. – John Wiley&Sons Ltd. 2005, pp. 479-503.

15. The 2009 Renewable Energy Directive (Directive 2009/28). http://www.ewea.org/index.php?id=1681

16. DIRECTIVE 2001/77/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 27 September 2001 on the promotion of electricity produced from renewable energy sources in the internal electricity market http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/policy/external_documents/l_28320011027en00330040_1_.pdf

http://www.ewea.org/index.php?id=1681�

http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/policy/external_documents/l_28320011027en00330040_1_.pdf�

http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/policy/external_documents/l_28320011027en00330040_1_.pdf�


73

5. JŪROJE STATOMŲ VĖJO ELEKTRINIŲ PRIJUNGIMO PRIE ELEKTROS TINKLŲ

VIETOS IR GALIOS ĮVERTINIMAS

5.1. Jūroje statomų vėjo elektrinių prijungimo galimybių analizė

Kylant problemų dėl žemės riboto naudojimo, vėjo jėgainių sukeliamo triukšmo ar kitų

problemų bei siekiant išnaudoti Baltijos jūroje esantį vėjo potencialą, labai priimtina yra statyti vėjo

jėgainių parkus jūroje. Projektuojant jūros vėjo parkus reikia atsižvelgti į keletą apribojimų.

Baltijos jūroje karo metu užminuoti plotai, rezervatų, gamtosauginės teritorijos neturėtų būti

pasirinktos kabelių tiesimui iš jūrinių vėjo parkų į krantą, bei pačių jūros vėjų parkų statybai.

Vėjo jėgainių tipas (statoma ant dugno, statoma ant dugno su tvirtinimo trosais, plūduras su

tvirtinimo trosais) bei jų tvirtinimas prie dugno parenkamas pagal jūros gylį toje vietoje, kur

numatomas statyti vėjo parkas. Jei jūros gylis virš 30 metrų tai vėjo jėgainės statomos ant jūros

dugno ir pritvirtinamos specialia konstrukcija, jei jūros gylis viršija 50 metrų – vėjo jėgainės

statomos ant plūdurų ir specialiais trosais pritvirtinamos prie dugno.

Pagal anksčiau Klaipėdos universiteto Baltijos pajūrio tyrimų ir planavimo instituto atliktą

studiją [1] nustatyta, kad Lietuvos respublikai priklausančiuose vandenyse galima pastatyti penkis

vėjo parkus, kurių suminė galia apytiksliai yra 1065 MW. 5.1 paveiksle pateiktas apytikslis vėjo

parkų išdėstymas. Potencialios jų galios būtų 80 MW, 150 MW, 75 MW, 215 MW ir 545 MW.

Nida

Juodkrantė

Klaipėda

Palanga

Šventoji

80 MW

150 MW

545 MW

30 km

5 km

4 km

25 km

215 MW75 MW

5.1 pav. Jūros vėjo parkų išsidėstymo planas


74

80 MW parkas nutolęs nuo kranto apie 30 km, 150 MW parkas – 5 km, suminės 290 MW

galios parkai – 4 km, 545 MW vėjo parkas nuo kranto nutolęs apie 25 km.

Vėjo parkų prijungimas prie 110 kV tinklo turėtų būti vykdomas atsižvelgiant į esamą

situaciją ir prijungti vėjo parkai neturėtų sumažinti patikimo elektros sistemos darbo.

Pirmojo vėjo parko, kurio galia 80 MW, teritorija yra netoli Nidos miestelio, todėl jungiant

prie Nidos pastotės reiktų stiprinti elektros linijas. Tuo tikslu reikia rekonstruoti Nidos 35/10 kV

pastotę. 35 kV linijos turėtų būti keičiamas į 110 kV linijas, taip pat pakeisti 10 MVA 35/10 kV

transformatorių iš 35/10 kV į 100 MVA 110/10 kV transformatorių.

Jūros vėjo parkų potencialios galios yra gana skirtingos. Didelės galios (virš 400 MW) vėjo

parkus geriausia prijungti nuolatinės srovės linijomis [2]. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad didžiausios

galios vėjo parkų atstumas iki kranto yra mažas, visi vėjo parkai gali būti prijungti prie žemyne

esančių elektros tinklų kintamos srovės linijomis. Jungiant didelės galios vėjo parkus prie Lietuvos

EES 330 kV perdavimo tinklo reikia įrengti atskirą skirstyklą. Preliminari skirstyklos schema

pavaizduota 5.2 paveiksle. Jei prie 330 kV tinklo jungiamų parkų suminė galia nebus didesnė už

400 MW, tai antros, papildomos linijos į Klaipėdą nereikės, skirstyklos schema bus keturkampio

arba trikampio schema.

Nida

Juodkrantė

Klaipėda

Palanga

Šventoji

80 MW

150 MW

545 MW

110 kV330 kV

Į Grobinę

Į Klaipėdą

Į Grobinę

545 MW

290 MW

215 MW75 MW

5.2 pav. Jūros VE išsidėstymo ir prijungimo prie 110 kV ir 330 kV tinklų planas


75

Jungiant didelės galios vėjo parkus į elektros tinklą, labai patogu įterpti į jau esamas 330 kV

linijas, tačiau tai neturėtų mažinti elektros sistemos darbo patikimumo. Tikslingiau būtų keletą

parkų, esančių netoli vienas kito sujungti žemesne įtampa ir tada prijungti prie perdavimo tinklo.

Jungiant jūrinius vėjo parkus prie elektros tinklų, suminės galios prie 110 kV ir 330 kV

tinklų prijungtų vėjų parkų neturėtų viršyti 3.3 paragrafe nurodytų galių, kai neinvestuojama į

elektros tinklą. Įrengus didžiausią galimą galią stambiausiuose jūriniuose vėjo parkuose ir juos

jungiant į 330 kV tinklą, reiktų nutiesti antrą 330 kV liniją iki Klaipėdos 330/110 kV pastotės (žiūr.

5.2 pav.).

Tikėtina, kad jūrinių vėjo parkus su perdavimo tinklu jungiančių linijų galios bus mažesnės

už skaičiuojamosios avarijos galią – 600 MW ar 1300 MW, ir pirminio reguliavimo rezervo nereiks

didinti.

Skaičiuojant antrinio ir tretinio rezervų galias, jūroje esančių vėjo elektrinių galios yra

sumuojamos su krante veikiančių vėjo elektrinių galiomis ir nekelia papildomų reikalavimų.

Nedidelės galios jūroje veikiančių vėjo elektrinių reaktyvioji galia ir įtampa valdomos taip

pat kaip ir žemyne pastatytų vėjo elektrinių reaktyvioji galia ir įtampa. Didelės galios (400-600

MW) ir toli nuo kranto (apie 100 km) nutolusiems jūriniams parkams turi būti įrengti reaktyviosios

galios kompensavimo įrenginiai. Reaktyvioji galia turi būti kompensuojama tiek jūroje, tiek krante

įrengtuose kompensatoriuose. Kadangi didžiausias (545 MW) jūros vėjų parkas yra nutolęs tik 25

km nuo kranto, tai jūroje reaktyvios galios kompensavimo nereikės. Kabelių generuojamą

reaktyviąją galią reiks kompensuoti žemyno skirstyklose.

Išvados

1. Baltijos jūros Lietuvos akvatorijos ištirtų teritorijų vėjo parkų potencialas gali siekti apie

1000 MW.

2. Vėjo parkų jūroje galios mažesnės nei skaičiuojamosios avarijos galios – 600 MW arba

1300 MW, todėl jų rezervavimo galimybės yra tokios pačios kaip krante esančių vėjo parkų.

3. Kabelių, jungiančių vėjo parkus jūroje su elektros perdavimo tinklu, ilgiai yra nedideli, todėl

generuojamą reaktyviąją galią kompensuoti reikėtų tiktai krante.

4. Atsižvelgiant į kaimyninių šalių patirtį, didelių jūros vėjų parkų vystymas neatsiejamas nuo

didelės galios tarpsisteminių jungčių vystymo.

5. Plėtojant vėjo parkus, prioritetu turėtų būti krante esančios teritorijos. Kol neišnaudotas vėjų

parkų potencialas krante, jūrinius vėjo parkus netikslinga įrengti dėl žymiai didesnių kaštų.


76

Literatūra

1. S. Gulbinskas. Vėjo energetikos plėtros galimybės Baltijos jūroje. // Konferencija „Vėjo

energetikos plėtra ir perspektyvos“, Vilnius 2009-06-15.

2. T. Ackermann. Transmission Systems for Offshore Wind Farms. // Wind Power in Power

System. Edited by Ackerman T. – John Wiley&Sons Ltd. 2005, pp. 479-503.


77

5.2. Vėjo elektrinių galių svyravimų balansavimas Lietuvos EES

Svyravimų balansavimas analogiškas aprašytam 3.4.3 poskyryje, nes sistemos antrinis ir

tretinis rezervas kompensuos visus n-1 tipo blokų ar virtualių blokų (vėjo elektrinių posistemių)

avarinius atsijungimus), nesvarbu, kuriame sistemos taške įvyko avarinis atsijungimas (toli nuo

jūros, pakrantėje ar jūroje.)

Hipotetiniu atveju, jei VE būtų statomos jūroje, o ne sausumoje, jų galių svyravimai

balansuojami tokio patie dydžio rezervais, kaip 3.4 lent., ir rezervai būtų išdėstomi tuose pačiuos

blokuose, kaip nurodyta Priedo 1 lentelėse.


Tarpsisteminių pjūvių apkrovimas Lietuvos vėjo elektrinių generacijos svyravimams

balansuoti bus toks pats, kaip aprašytas 3.5.3 poskyryje, nes tie patys tarpsisteminiai srautai tekės

pro tuos pačius pjūvius.


Lietuvos poreikio grafiką Lietuvos elektrinės seks tolygiai, dirbdamos tokiu pačiu režimu,

kaip aprašyta sausumos elektrinių atveju 3.6.4 poskyryje.


Jūroje esančioms elektrinės reaktyviąją galią rekomenduotina kompensuoti krante statomais

įrenginiais.

5.6. Visų rūšių galios rezervų plėtros galimybės

Galios rezervų poreikis, kai dalis ribinių vėjo elektrinių galių (1500-2000 MW) būtų statoma

jūroje, bus toks pats, kaip aprašytas vėjo elektrinių scenarijuje 4.2 poskyrį. Rezervai būtų išdėstomi

analogiškai (žr. Priedo 2 lenteles).

5.7. Visų rūšių galios rezervų teikėjų nustatymo analizė

Vėjo parkams reikalingus rezervus tiek tie patys tiekėjai ir pagal panašias schemas, kaip

nurodyta 4.3 poskyryje.

Rekomenduotina vėjo parkų jūroje rezervavimą užsitikrinti patiems vėjo parkams (užsakant

rezervus), nes jų elektra bus eksportuojama (sausumoje parkai bus pastatyti anksčiau ir jau dengs

dalį Lietuvos poreikio grafiko).


Tarpsisteminių pjūvių apkrovimas Lietuvos vėjo elektrinių generacijos svyravimams

balansuoti bus toks pats, kaip aprašytas 4.5 poskyryje, nes praktiškai tie patys tarpsisteminiai srautai

tekės tais pačiais pjūviais tuos pačius pjūvius.


78


Lietuvos poreikio grafiką sekimas bus toks pats sąlyginis, kaip kad aprašyta sausumos

elektrinių atveju 4.6 poskyryje.

5.10. Elektros tinklų investicijų nustatymas

Vėjo parkų prijungimas iki prijungimo prie Lietuvos perdavimo tinklo taškų



Jeigu jūrinių vėjo parkų galia pakeistų dalį sausumos parkų galios (kurių suminė galia, kaip

nurodyta, buvo įvertinta, pvz, 1000 MW, 1500 MW, 2000 MW), perdavimo tinklo plėtros išlaidos

neturėtų padidėti lyginant su nurodytomis 4.7 poskyryje, nes investicijas į toliau nuo kranto

esančias linijas pakeistų investicijos į tinklų plėtrą kranto ruožuose.

Pirmiausia rekomenduojama išnaudoti visas galimybes, vietas ant kranto, kur galima įrengti

vėjo elektrines, kadangi jūroje statomų vėjo elektrinių investicijos yra mažiausiai 30% didesnės.

5.11. Papildomų investicijų papildomiems reikiamiems galių rezervams įvertinimas

Investicijų poreikis papildomiems galios rezervams analogiškas aprašytam 4.8 poskyryje.

5.12. Neprognozuojamų vėjo elektrinių galių svyravimų balansavimo galimybės

Neprognozuojami svyravimai turėtų būti mažesni, nes jūroje vėjai pučia tolygiau, mažiau

momentinių svyravimų. Net ir visą ribinę 1500-2000 MW galią įrengus jūroje (hipotetiniu atveju),

Lietuvos elektrinės pajėgs jai užtikrinti antrinį ir tretinį rezervą.


Dalį VE ribinės galios (1500-2000 MW) įrengus jūroje, reaktyviosios galios ir įtampos valdymų

problemų praktiškai būtų tiek pat, kiek sausumos VE scenarijuje.

Skyriaus išvados



poreikio grafiko).





79




30% didesnės.

5. Dėl nedidelės Lietuvos EES dydžio ir didelių galių jūrinių vėjo parkų, artimiausiu metu

nėra tikslinga diegti jūrines vėjo elektrines.


80

6. MAŽOS GALIOS VĖJO ELEKTRINIŲ IŠIMČIŲ TAIKYMO ANALIZĖ

Terminas „mažoji vėjo elektrinė“ suprantamas įvairiai. Mažųjų vėjo elektrinių projektavimo

reikalavimų Lietuvos standarte [3] mažoji vėjo elektrinė nustatoma pagal vėjaračio plotą. Tai vėjo

elektrinė, kurios vėjaračio plotas yra 200 m2 ir mažesnis. Vėjo elektrinės su horizontalia ašimi ir

propelerio tipo mentėmis atveju tai būtų vėjo elektrinė su 8 m ilgio ir trumpesnėmis mentėmis bei

25 – 35 m aukščio bokštu.

Antroji būtina sąlyga: mažoji elektrinė yra jungiama prie žemosios 0,4 kV įtampos. Visos

prie 10 kV jungiamos elektrinės jau nėra mažosios vėjo elektrinės.

Lietuvos sąlygose iš 200 m2 vėjaračio su gerai pagaminta vėjo elektrinės mechanine pavara

ir generatoriumi pučiant 14,5 m/s vėjui galima generuoti apie 60 kW galią, prie įprastinių 6,5 m/s

greičių – iki 35 – 40 kW. Griūdamos iš 25 – 35 m aukščio tokios elektrinės yra santykinai mažiau

pavojingos, todėl joms keliami supaprastinto projektavimo ir darbo saugos užtikrinimo

reikalavimai.

Vertikalios ašies su šoninėmis mentėmis mažosios vėjo elektrinės atveju tai būtų viso

besukančio rėmo plotas. Vienai burei tektų 100 m2 plotas. Tokia burė būtų nestabili. Praktiškai

gaminamos vertikaliosios ašies elektrinės yra su 10 – 15 m2 ploto stiklo pluošto bure (burėmis) ir

generuoja vardinę 8 – 12 kW galią.

Mažosios vėjo elektrinės visiškai atitinka paskirstytojo generavimo sąvoką ir paskirtį. Jas

turi statyti tik elektros energijos vartotojas savo poreikiams tenkinti, o pagaminta elektros energija

turi būti suvartojama tos vietovės skirstomajame tinkle. Tada nekils poreikis perskaičiuoti ir

rekonstruoti tinklo relinę apsaugą, kitaip suderinti žeminančiųjų transformatorių įtampos

reguliatorius ir, didėjant elektros srovėms, storinti linijų laidininkus.

Jei prie vienos elektros linijos norima prijungti kelias ar net keliolika mažųjų vėjo elektrinių,

jų derinį reikia laikyti vėjo elektrinių parku ir tada būtina perskaičiuoti elektros režimus bei padaryti

vėjo elektrinių parko prijungimo projektą, nes skirstomieji tinklai susiduria su gudravimu, kai iš

tikrųjų statomas mažųjų vėjo elektrinių parkas, o formaliai kiekviena elektrinė registruojama vis

kita pavarde.

Norint gauti vėjo energetikai vystyti skirtąjį padidintą tarifą, mažoji vėjo elektrinė turi turėti

atskirą komercinę apskaitą. elektros vartotojas – atskirą suvartojamos elektros energijos skaitiklį.

Tik tokiu atveju bus galima sekti ir tikrinti mažosios vėjo elektrinės pagamintą elektros energiją.


81

6.1. Vėjo elektrinių suminės instaliuotos galios apribojimų taikymo būtinumas

Šiuo metu Lietuvoje galioja sprendimas, kad 250 kW ir mažesnės galios vėjo elektrines ar jų

parkus galima jungti prie skirstomojo tinklo be jokių išankstinių tyrimų, derinimų ir sąlygų. Šį

sprendimą, kaip rodo praktika, būtina peržiūrėti ir pakeisti 30 kW riba.

Tarptautiniuose standartuose [1–2] rašoma, kad iki 30 kW galios generatoriams prijungimo

apribojimai gali būti netaikomi, o nuo 30 kW galios jau reikia daryti prijungimo grandinės ir režimo

parametrų leistinumo elektrinius skaičiavimus.

Ši 30 kW riba taikoma JAV ir kitose išvystytos vėjo energetikos šalyse. Didesnės galios vėjo

elektrinėms ar bet kokios galios, nors ir kelių mažųjų vėjo elektrinių parkui prijungti reikia daryti

prijungimo projektą ir atlikti būsimų darbo režimų elektrinius skaičiavimus.

60 kW galią apibrėžia mažosios vėjo elektrinės sąvokos apibrėžimas, kad tai tokia vėjo

elektrinė, kurios vėjaračio plotas yra iki 200 m2 ploto. Įvertinus Lietuvoje pučiančių vėjų galimus

greičius, gauname 60 kW vardinę galią, prie vardinio greičio (6,5 m/s) gauname 30 – 40 kW galią.

6.1 pav. Vėjo elektrinių klasifikavimas pagal galią

Dar vieną ribą gauname išanalizavus skirstomųjų tinklų maitinančiųjų 10 kV linijų apkrovų

kitimus. Svarbiausia šiuo atveju galia yra , pavyzdžiui, naktinės, mažiausios apkrovos galia. Jei vėjo

elektrinės didžiausia galia neviršys šios apkrovos, elektros srauto iš 10 kV įtampos į aukštesniosios

įtampos tinklą nebus. Gauname, kad šiuo atveju reikia apsiriboti 100 kW galios vėjo elektrinėmis

po vieną elektrinę statant prie vienos maitinančiosios linijos.

Paskirstytojo generavimo ribą pagal tarptautinius standartus [1–2] užsiduodame 10 MW

reikšme. Lietuvos sąlygomis reikia atsižvelgti į bendrą elektros tinklo išvystymo lygį, todėl šią ribą

reikia tam tikru masteliu mažinti, pavyzdžiui iki 5 MW išvystytuose miestų tinkluose ir iki 3 MW

santykinai silpnesniuose kaimiškųjų vietovių tinkluose. Didesnės galios generatoriai turėtų būti


82

laikomi įprastinėmis elektrinėmis ir jiems būtina taikyti visas generatorių prijungimo prie sistemos

tinklų reglamentų reikalavimus.

Tikrinant elektros tinklo savybes priimti generatorių galią Lietuvos sąlygomis, reikia

konkrečiai atsižvelgti į vėjo energijos panaudojimo sąlygas. VE statomos nutolusiose vietovėse,

kuriose elektros vartojimas apskritai yra mažas, todėl dabar egzistuojantis elektros tinklas, ypač

skirstomasis tinklas yra pastatytas gana silpnas. Vadinasi, norint patikrinti paskirstytojo generavimo

prijungimo galimybes, reikia tikrinti ar susidarys leistini elektros tinklo elektrinio režimo pokyčiai:

ar didelės galios generavimo metu elektra pradeda tekėti į aukštesniosios įtampos tinklo

pusę;

koks įtampos padidėjimas didžiausio generavimo metu (pučiant smarkiems vėjams);

ar leistinas mirgėjimo aštrumo rodiklis, kurį sukelia greitas įtampos svyravimas

(mirgėjimas, angl. flicker), kurį savo ruožtu sukelia vėjo elektrinės įjungimas ir išjungimas,

bei paties vėjo gūsiai;

kokios aukštesniųjų harmoninių iškreipių sukeliamos srovės ar įtampos;

kokia trifazės įtampos nesimetrija;

ar leistini įtampos kryčiai ir trūkiai.

Elektros kokybės standartas [4] leidžia įtampai padidėti +10 % virš vardinės įtampos.

Viršutinė leistinoji ribą, žemosios įtampos tinkle yra 0,44 kV (fazinė 253 V), o 10 kV tinkle –

11 kV. Viršijus šią ribą, elektrinę reikia atjungti, arba per daug padidėjusią įtampą reikia mažinti

kitomis techninėmis priemonėmis, pavyzdžiui vartoti reaktyviąją galią..

Jei vėjo gūsių sukelti mirgėjimai yra santykinai nedideli ir prasideda bei baigiasi švelniai, tai

generuojamos galios ir tuo pačiu įtampos mirgėjimo aštrumo rodiklis dažnai neviršija leistinųjų

ribų. Jei pasitaikytų tokia elektrinė, kuri turi kelias generatoriaus apvijas ir jas perjungia šuoliais,

tai, kaip rodo praktika, mirgėjimo aštrumo rodiklis viršija leistinąją ribą. Tokiais atvejais ribojamas

galimas didžiausias vėjo elektrinės apvijų įjungimų bei išjungimų per astronominę valandą kiekis,

pavyzdžiui ne daugiau kaip 8 kartai per valandą. Jei valanda dar tęsiasi, o limitas jau išsemtas, vėjo

elektrinė stovi atsijungus, o, stojus naujai valandai, vėl tęsia įprastinį darbą ir generuoja elektrą. Ar

nebuvo pažeidimų matosi elektrinės darbo išklotinėje ir mėnesio gale pateikiamoje darbo

ataskaitoje.

Vėjo elektrinė yra pramoninės serijos gaminys, ji turi būti sertifikuota specialiame vėjo

elektrinių bandymų institute ir turėti gaminio pasą (sertifikatą). Sertifikate pateikiamas išmatuotas

harmoninių iškreipių lygis. Gamintojai visada elektrinę komplektuoja su harmonikų filtrais, todėl

dar nepasitaikė, kad vėjo elektrinės skleidžiamos harmonikos viršytų leistinąsias standartines ribas.


83

Jei elektrinė yra ne nauja, o restauruota, arba kokioje nors Vakarų šalyje išmesta ir atvežta į Lietuvą

be sertifikato duomenų, jos prijungimas prie tinklų galimas, bet reikia atlikti elektros kokybės

matavimus jau elektrinei veikiant.

Jei vėjo elektrinės generuojama įtampa nekokybiška, elektrinę būtina atjungti ir rekonstruoti.

Rekonstruotos elektrinės darbo kokybė turi būti tikrinama pakartotinai.

Vėjo elektrinės trifazis generatorius yra simetriškas fazių atžvilgiu ir kiek nors didesnių

nesimetrijos apraiškų eksploatavimo metu nepateikia. Jei atsinaujinančios energijos generatorius

yra vienfazis (tai dažnai pasitaikantis fotoelektrinių atvejis), nesimetrijos ribų pažeidimo tikimybė

tampa gana didelė.

Įtampos kryčių ir trūkių reiškinys yra vėjo elektrinės yra su asinchroniniu generatoriumi

savybė.Jo paleidimo metu teka gana didelė paleidimo srovė, kurios pasekmėje gaunamas įtampos

krytis, kuris pavojingas kitiems elektros vartotojams.

Trumpieji jungimai yra nepanaikinamas elektros linijų darbo režimas, todėl tiek elektros

tinklas, tiek prie jo prijungta vėjo elektrinė turi būti paruošti trumpojo jungimo būsenai ir būti

apsaugoti nuo žalingo jo poveikio. Atjungus sugadintą linijos ruožą ir darbo įtampai atsikūrus, vėjo

elektrinė turi toliau dirbti. Šis vėjo elektrinės konstrukcijai skirtasis reikalavimas labai didina

elektros tiekimo patikimumą ir mažina vėjo elektrinių prastovas. Įtampos trūkiai yra pavojingi vėjo

elektrinių generatoriams. Dažniausiai konstrukcijoje suprojektuota reakcija – po tam tikros delsos

vėjo elektrinė nuo tinklo turi būti atsijungta. Delsos trukmė parenkama praktiškai ir nėra

standartizuota.

Tiek elektros tinklas, tiek pati elektrinė turi turėti apsaugos nuo atmosferinių (žaibas) ir

komutacinių (įvairūs perjungimai) viršįtampių technines priemones, kurios parenkamos pagal

elektros įrenginių įrengimo taisykles. Vienintelis viršįtampis, likęs be išsamaus dėmesio, yra

ferorezonanso sukeliami periodiniai viršįtampiai, kurių amplitudės gali būti kelis ar net keliolika

kartų didesnės už vardinę įtampą. Elektros tinkle, kuriame jau yra įrengtų kondensatorių baterijų

galios koeficientui gerinti, atsiradus naujam induktyviąją varžą turinčiam įrenginiui – elektrinės

generatoriui, visada reikia tikrinti ar nesusidaro ferorezonansas ir ar nėra jo sukeltų viršįtampių.

Reiškinio pavojingumą didina tai, kad jokių apsaugos priemonių nuo ferorezonanso paprastuose

elektros tinkluose nėra. Nuolatinis sudegusių įtampos transformatorių keitimas ferorezonanso

nepašalina.

Elektros tinklą naudojant kaip informacijos perdavimo terpę, be pagrindinio 50 Hz dažnio ir

jo harmonikų dar sklinda įvairūs signaliniai dažniai. Jei apsiriboti 40-ąja harmonika, tai signalinių

dažnių juosta gali prasidėti jau nuo 2 kHz dažnio. Skiriami žemadažniai ir aukštadažniai

informacijos nešliai. Pirmieji taikomi įvairiems elektros skaitiklių ar elektros imtuvų perjungimams


84

bei apsauginei signalizacijai, tai antrieji skirti skaitmeniniams telekomunikacijos signalams, ir net

internetui perduoti. Šiaip šiuos signalinius dažnius lengva nufiltruoti, tačiau jei be pagrindinio

naudingo dažnio prisiplaka įvairūs nereikalingi dėl savitarpio indukcijos ir spinduliuočių atsiradę

parazitiniai signalai, pastarųjų slopinimas ir naudingojo nešlio stiprinimas tampa labai aktualia

elektros linijų panaudos informacijai perduoti problema.

Skirstomieji elektros tinklai priima (perka) mažųjų elektrinių pamintą elektros energiją ir ją

teikia (parduoda) vietiniams ar tolimesniems vartotojams. Kainų skirtumas nėra didelis, nes

atsinaujinantieji elektros šaltiniai per supirkimo kainą yra skatinami veikti. Pajamos už šios elektros

energijos skirstymą turi dengti bent jau elektros skirstomojo tinklo eksploatavimo išlaidas ir

kompensuoti tinkle susidarančius papildomus elektros energijos nuostolius. Didėjant mažosios vėjo

elektrinės galiai ir pagamintos elektros energijos kiekiui, jau susidaro finansinė situacija, kai iš vėjo

pagaminta elektros energija teka per žeminamąjį transformatorių į aukštesnės įtampos tinklą ir jos

vietiniai vartotojai nepanaudoja, Tai skirstomajam tinklui sukelia papildomus elektros energijos

perdavimo nuostolius. Elektrai pasiekus perdavimo tinklą už skirstomajame tinkle paliktus

nuostolius niekas nebeužmoka, už juos moka visi elektros vartotojai per pabrangusios elektros

energijos tarifą visos šalies mastu, bet skirstomojo tinklo įmonėje susidaro finansiniai nuostoliai. Jei

norima statyti tokią elektrinę, paprastai didesnę už 100 kW galios, elektros nuostolių

kompensavimo klausimus reikia aptarti iš anksto sudaromoje finansinių įsipareigojimų sutartyje. Be

abejo ši sutartis turi būti terminuota, ir galimų patikslinimų galimybė turi būti numatyta.

Visi šie aptartieji poveikiai nustato mažųjų vėjo elektrinių galą, kuriai gali būti taikoma

įrengimo išimtis. Tegu vėjo elektrinės paleidimo srovės sukeltas tinklo leistinasis įtampos pokytis

[4] bus lygus standarte nurodytai vertei. Tuomet fazinis įtampos krytis yra:

NgrpVE UUZkI , (6.1)

čia – IVE – vėjo elektrinės vardinė srovė; kp – paleidimo srovės koeficientas; Zgr – grandinės nuo

maitinimo pastotės iki trumpojo jungimo vietos pilnutinė varža; U – leistinasis santykinis įtampos

pokytis (0,1); U N – elektros tinklo vardinė įtampa. Jei tikrinamas trifazis generatorius, taikoma

tarpfazinė įtampa.

Padauginus abi nelygybės puses iš 3 ir vardinės linijinės įtampos UN, gaunama, kad:

3 3 NNgrpVEN UUUZkIU

Pertvarkius formulę gaunama:


85

21N

grpVE UU

ZkS . (6.2)

Trumpojo jungimo galia SK nagrinėjamame elektrinės prijungimo prie tinklo taške gali būti

apskaičiuota taip:

gr

N

gr

NNKNK Z

U

Z

UUIUS

2

3 3 3 . (6.3)

čia – IK – trumpojo jungimo srovė nagrinėjamame tinklo taške.

Padalinus (6.2) ir (6.3) išraiškas vieną iš kitos ir pertvarkius, gaunama formulė vėjo

elektrinės galiai nustatyti:

U

kS

Sp

KVE

. (6.4)

Tuomet vėjo elektrinės su asinchroniniu generatoriumi, kurio paleidimo srovės kartotinumas

yra 5 ir kuri bus statoma viešo naudojimo elektros tinkle su leistinuoju įtampos pokyčiu 10%, galia

turi neviršyti:

50K

VE

SS .

Jei statoma vėjo elektrinė su fazinį rotorių turinčiu generatoriumi (dvigubo maitinimo

asinchroninis generatorius, angl. DFIG), kurio paleidimo kartotinumas yra 2, tuomet elektrinės

galia turi neviršyti:

.20

tjVE

SS

Jei vėjo elektrinė turi sinchroninį kintamo dažnio generatorių ir puslaidininkinį keitiklį, kurių

paleidimo kartotinumas 0,7, tai elektrinės galia turi neviršyti:

.7K

VE

SS

Tais atvejais, kai formulė (6.4) duoda per mažą elektrinės leistinąją galią, o norima statyti

galingesnė elektrinė, reikia taikyti kitas technines priemonės. Pati veiksmingiausia priemonė yra

elektrinę jungti ne prie viešo elektros tinklo, o prie nuosavo, kuriame standarto reikalavimai

nebegalioja. Antra, bet jau sudėtingesnė priemonė yra kompiuterizuotas elektros tinklo įtampos

reguliavimas, naudojant automatiškai valdomą įtampos atšakų perjungiklį, papildomas


86

kondensatorių baterijas ar papildomų elektros įrenginių, vartojančių padidintus elektros kiekius,

įjungimas.

Suminės galios parinkimas visai mažųjų vėjo elektrinių grupei arba parkui turi savų

ypatybių. Jei galima teigti, kad visos elektrinės statomos kompaktiškai ir bus jungiamos prie tam

tikro ekvivalentinio tinklo taško, tai galima priimti, kad visa šį grupė bus viena suminės galios

elektrinė ir taikyti (6.4) formulę.

Jei elektrinės statomos padrikai, tenka skaičiuoti atskiras trumpojo jungimo galias

kiekviename komutacijos taške. Po to rasti jų vidurkį ir vėl taikyti (6.4) formulę.

Jei vėjo elektrinės jau yra pastatytos ir dabar reikia pastatyti dar vieną, uždavinio

supaprastinimui gali priimti prielaidą, kad prie tinklo įtampos pokyčių prisideda visos elektrinės,

bet nevienodai, o proporcingai savo vardinei galiai. Tuomet naujos elektrinės galia gali būti

nustatyta taip:

.1

2

parko

l

p

KVE S

U

kS

S

(6.5)

Ši formulė nagrinėja atvejį, kai pasileidžia visos prie tos linijos prijungtos vėjo elektrinės

vienu metu. Tai nėra labai retas įvykis. Jei elektros linija buvo atjungta apžiūrai ar kitam darbiniam

perjungimui, tai prijungus įtampą, gali pradėti leistis visos prie tos linijos prijungtos elektrinės. Jei

(6.5) sąlyga netenkina, reikia imtis papildomų techninių priemonių, pavyzdžiui, vėjo parko valdymo

kompiuteris turi neleisti vėjo elektrinėms startuoti vienu metu. Tada galima grįžti prie (6.4)

formulės.

Projektavimo stadijoje ši sąlyga turi būti perskaičiuojama tiksliau, ypač, jei taikomos

papildomos įtampos pokyčių kompensavimo priemonės: valdomos kondensatorių baterijos, įtampą

koreguojantys valdomų atšakų transformatoriai.

Be techninių apribojimų įvertinimo, labai svarbi yra finansinė elektros nuostolių

kompensavimo sąlyga. Skirstomieji tinklai nustato ribinę leistinąją vėjo elektrinės, kuri jungiama

prie viešo bendrojo naudojimo tinklo linijos, galią taip:

minapkrVE SS . (6.6)

Šis formulė apriboja vėjo elektrinės galią iki mažiausios tos vietovės elektros apkrovos

lygio. Praktiškai tai reiškia, kad vėjo elektrinės generuojamoji elektros energija netekės į aukštesnės

įtampos tinklą, o bus suvartojama tos pačios elektros linijos maitinamų vietinių vartotojų. Tada


87

skirstomųjų tinklų įmonė nepatirs papildomų finansinių nuostolių kompensuodama elektros linijoje

susidarančių elektros nuostolių vertę. Ši (6.6) sąlyga įteisina [1] standarto pagrindinį reikalavimą –

visa mažųjų generatorių elektra turi būti suvartota tame pačiame skirstomajame tinkle.

Vakarų skirstomojo tinklo (VST) mažiausios 10 kV elektros linijų apkrovos tokios, kas be

apribojimų galima statyti maždaug 100 kW ir mažesnės galios vieną vėjo elektrinę vienoje elektros

linijoje.

Išsprendus apmokėjimo už skirstomajame tinkle susidarančius nuostolius problemą, tai yra,

jei kas nors apmokės skirstomajam tinklui už vėjo elektrinės generuojamos elektros energijos

perdavimą į aukštesnės įtampos tinklą, šis apribojimas gali būti panaikintas ir galima būtų statyti

didesnės galios vėjo elektrinę, kurios galią tada ribotų tik techniniai elektros linijos leistinosios

darbo srovės, didžiausios leistinosios darbo įtampos ir elektros kokybės parametrų leistinumo

techniniai reikalavimai.

6.2. Būtinos informacijos iš mažųjų vėjo elektrinių

Mažoji vėjo elektrinė (60 – 100 kW galios ) yra pakankamai brangus techninis įrenginys ir jo

valdymui paprastai yra naudojamas tam pritaikytas kompiuteris. Gamyklose pagamintos vėjo

elektrinės turi daugiau ar mažiau išvystytas kompiuterinio valdymo sistemas, pagrindinių veikos

parametrų ir oro sąlygų jutiklius, įvykių registravimo ir pagamintos elektros energijos apskaitos

sistemas. Vėjo elektrinę savininkui patogiau valdyti iš įstaigoje įrengto terminalo. Sudarius sutartį

su specializuota vėjo elektrinių aptarnavimo tarnyba, ši stebi elektrinės darbą nuotoliniu būdu, ir

iškilus būtinybei atlieka priežiūros bei remonto darbus. Vadinasi, vėjo elektrinės valdymo ir

apskaitos sistemos turi pakankamai duomenų ir minimali būtinos informacijos, kurią, esant reikalui,

galima perduoti elektros tinklo operatoriui yra:

1. Elektrinės būsena. Elektros saugos požiūriu tinklo operatorius turi žinoti ar elektrinė

prijungta ir veikia. Šios žinios būtinos atliekant elektros tinklų aptarnavimo darbus, nes bet

koks neatidumas gali sukelti aptarnaujančio personalo traumas ar net žūtį.

2. Pagamintos elektros energijos kiekis ir galia. Elektros prekybos aspektu, tinklo operatorius

turi žinoti pagamintos elektros energijos kiekį ir, jei yra kompiuterinis ryšys, tai ir

akimirkinę generuojamąją galią.


88

6.1 lentelė. Minimalus būtinos informacijos iš mažųjų vėjo elektrinių sąrašas

Duomenų pavadinimas Pateikimo dažnis Pateikimo forma ir būdas

Būsena (darbo požymis) Nuolat Telefonu arba nuotolinio

signalizavimo įtaisu

Sugeneruotas elektros energijos kiekis

Mėnuo arba dažniau Raštu per paštą,

telefonu pasakant žodžiu, arba nuotolinio matavimo įtaisu

Prisidengiant lėšų taupymu ir ryšių nebuvimu, mažosios vėjo elektrinės paleidžiamos veikti

ir dirbti prisijungus prie viešojo elektros tinklo be jokio nuotolinio ryšio su tinklą eksploatuojančia

institucija. Pasitenkinama kas mėnesį (arba dažniau) pateikiant generuotos energijos skaitiklio

rodmenų ataskaitą. Ataskaita gali būti siunčiama paštu arba perduodama telefonu.

Minimalus būtinos informacijos iš mažųjų elektrinių sąrašas pateikiamas 6.1 lentelėje.

Papildomas rekomenduojamas informacijos iš mažųjų vėjo elektrinių sąrašas pateiktas 6.2

lentelėje.

6.2 lentelė. Papildomas rekomenduojamos informacijos iš mažųjų vėjo elektrinių sąrašas

Duomenų pavadinimas Pateikimo dažnis Pateikimo forma ir būdas

Nuotolinis atjungimas ir paleidimas

Pagal reikalą Nuotolinio signalizavimo ir

valdymo įtaisu

Sugeneruotas elektros energijos kiekis

Kas valandą arba dažniau Nuotolinio matavimo įtaisu

Generuojamoji galia Nuolat Nuotolinio matavimo įtaisu

Elektrinės valdiklių įspėjamieji, prieš-

avariniai ir avariniai signalai

Pagal reikalą Nuotolinio matavimo ir

signalizavimo įtaisu

Papildomoji informacija yra reikalinga mažąją vėjo elektrinę eksploatuojančiai tarnybai,

savininkui ir, jei yra nuotolinis kompiuterių ryšys su skirstomojo tinklo operatoriumi, tinklą

eksploatuojančiai tarnybai.

6.3. Informacijos perdavimo reikalavimų rekomendacijos

Visi informacijos perdavimo ryšiai ir įrenginiai elektros energetikos sistemoje turi atitikti

pamatinio standarto [5] reikalavimus. Jis pakeitė iki tol buvusius margus dalinių ir tik atskiriems

įrenginiams pritaikytus reikalavimus, duomenų sudarymo protokolus ir informacijos siuntimo bei


89

priėmimo tvarką. Standartas labai populiarus. Jis leido atpiginti ir padaryti vienodai veikiančius

(unifikuotus) elektros sistemų ryšių įrenginius. Pramonės automatizavimo firmos net pradėjo šį

energetikos standartą taikyti pramonės įmonėse.

Vėjo elektrinių informacijos perdavimo ir priėmimo ryšių priemonės sukonkretintos [6]

standarte. Vėjo elektrinių informacijos perdavimo ryšių standartą sudaro 5 dalys: pirmoji – principų

ir modelių bendrasis apibrėžimas, antroji – informaciniai modeliai, trečioji – informacijos mainų

modeliai, ketvirtoji – ryšių profilio atvaizdavimas ir penktoji – atitikties bandymai.

Standartinis ryšių modelis, pritaikytas vėjo energetikai rodomas 6.1 paveiksle.

6.1 pav. Standartinis vėjo energetikai pritaikytas ryšių modelis

Tam tikrą iš anksto užkoduotą ir apsaugotą nuo nesankcionuoto įsikišimo pranešimą galima

siųsti įvairiais fiziniais kanalais. Paprasčiausias, bet ir brangiausias būtų mobiliojo telefono

panaudojimas. Kitas labai paplitęs kanalas yra kompiuterių tinklas, taikant interneto protokolą. Šis

variantas labai paplitęs JAV. Standarte nepatikslinamas fizinės ryšio terpės pasirinkimas. Čia

paliekama pasirinkimo laisvė. Labai perspektyvus ir ekonomiškas informacijos perdavimo variantas

yra naudoti patį elektros tinklą kaip informacijos kanalą, siunčiant per jį aukštadažnį informacijos

nešlį.

Pirkti ar kurti kokią nors savadarbę, nestandartinę informacijos perdavimo ryšio priemonę

niekas nedraudžia, bet tai bus brangiau, nepatikimiau ir sunkiau be autoriaus įsikišimo

remontuojama.

6.1 paveiksle parodytas ryšių modelis yra universalus. Pagal šį principą sukurtas programas

galima instaliuoti į vėjo elektrinėje jau esantį valdymo ar į papildomą ryšio kompiuterį. Į

skirstomojo tinklo nuotolinio valdymo kompiuterinę sistemą prie joje esančių pastočių,


90

kondensatorių baterijų ir kitų energetinių objektų informacinių modelių papildomai būtų prirašytas

dar kiekvienai vėjo elektrinei skirtas informacinis modelis.

Kliento – serverio koncepcija ir standartinių nuorodų forma leidžia labai suprastinti ir

unifikuoti tiek pačias informacines sistemas, tiek jų tarpusavio ryšius. Kartu tai labai ištobulinta

saugos sistema, aptarnaujanti tik autorizuotus simbolių lygmens adresus (angl. ATLAS).

6.2 pav. Informacijos pranešimo tarp tinklo operatorius (klientas) ir vėjo elektrinės (objektas) pavyzdys

6.3 pav. Vėjo elektrinės informacinis modelis

Vėjo elektrinės priežiūros centro užklausų ir komandų bei atsakymų į jas dialogo pavyzdys

parodytas 6.2 paveiksle. Naudojamas standartinis priežiūros pranešimų pavidalas, susidedantis iš

tipinio kreipinio ir iš parenkamų, taip pat iš anksto žinomų, atsakymų. Į vėjo elektrinės kompiuterį,

kuris šiuo atveju atlieka komandų priėmimo ir siuntimo serverio darbą, praleidžiamos tik saugos

reikalavimus tenkinančių klientų (savininko, serviso tarnybos, skirstomojo tinklo operatoriaus)

siunčiamos komandos. Galimi tik trys atsakymų tipai: konkretaus parametro skaitmeninė vertė ar

binarinis pranešimas (taip – ne), nustatytas pranešimo tinkamumas, arba negalimos užklausos klaida


91

ir vėl siunčiamas pranešimas apie komandos vykdymą (įvykdymą arba įvykdymo negalėjimą). Tai

leidžia greitinti patį procesą ir mažina galimų klaidų tikimybę.

Kompiuterių atmintyje turi būti įrašytas vėjo elektrinės informacinis modelis. Jo blokinis

modelis rodomas 6.3 paveiksle.

Vėjo elektrinės informacinis modelis visada yra įrašytas į vėjo elektrinės valdymo

kompiuterio atmintį. Pagrindinę komandų dalį vėjo elektrinėse generuoja vietiniai automatikos

įtaisai ir įvairios skaitmeninės apsaugos. Jų komandos ir pranešimai yra tokios pat formos ir

struktūros kompiuteriniai pranešimai, kaip ir išorinių valdymo komandų pranešimai, todėl juos

visus patogu archyvuoti vienoje įvykių lentelėje.

Priežiūros įmonė informuoja savininką apie vėjo elektrinės avarinius sustojimus, apsaugų

darbą, pažaidas ir gedimus, o savininkas, jei taip susitarta, informuoja elektros tinklų dispečerį.

Neleistinų sistemos galios balansų, tarpsisteminių srautų ar dažnio pokyčių atvejais sistemos

operatorius, nusprendęs laikinai riboti vėjo elektrinių galią, siunčia galios ribojimo komandą tiesiai

elektrinėms, kurios apie galios ribojimo įvykį praneša jų darbą stebinčioms įmonėms. Priežiūros

pranešimų, komandų ir informacijos mainų sistemoje tik daugės, o pati sistema ateityje vystysis į

savarankiškai dirbantį sumanųjį elektros tinklą, todėl labai svarbu jau iš pat pradžių taikyti pačius

pažangiausius informacijos energetikoje (61850 serija) standartus. Vėjo energetikos informacijos

mainų modelis rodomas 6.4 paveiksle.

6.4 pav. Vėjo energetikos informacijos mainų modelis

Planuojant mažosios vėjo elektrinės informacijos perdavimą reikia išnaudoti pačios

elektrinės valdymo kompiuterio bei esamų skirstomojo tinklo ryšių priemonių bei valdymo

kompiuterių galimybes. Be informacinio ryšio su skirstomuoju tinklu dirbančios mažosios vėjo

elektrinės neturi ateities. Ateityje jos tiks tik lokaliam darbui be prisijungimo prie viešojo elektros


92

tinklo, pavyzdžiui, tik šildyti savininko fermą ar šiltnamį. Bet ir tuo atveju be valdymo kompiuterio

nebus išsiversta.

Planuojant skirstomojo tinklo rekonstrukcijas į sumanųjį elektros tinklą, jau dabar statant

vėjo elektrines reikia iš anksto numatyti sąlygas, kurias teks kelti vėjo elektrinėms, kad ateityje

nebūtų kliūčių kuriant elektros prekybos automatizuotas sistemas ir derinant sumaniųjų tinklų darbo

sąlygas (žr. 7 skyrių). Pagrindinis reikalavimas, kad vėjo elektrinę būtų galima valdyti: mažinti jos

galią arba atjungti, jei niekas jos elektros neperka, atjungti, jei yra priešavarinė elektros tinklo

būsena, prijungti, jei, atsirado galimybė veikti, elektrinėje keisti įtampos ir dažnio valdymo

automatikos nuostatas, gauti produkcijos realizavimo, gamybos, prarastos (nepagamintos) energijos

kiekius ir kt. panašią informaciją. Jei elektrinė negali būti per nuotolį valdoma, galų gale gali veikti,

bet su sąlyga, kad sumaniojo tinklo veikimui netrukdys ir, susidarius probleminei situacijai, bus

savininko nugriauta arba rekonstruota.


93

6.4. Vėjo elektrinių suminės instaliuotos galios kiekio apribojimų tyrimai

Smulkioms (pavienėms) vėjo elektrinėms rekomenduotina netaikyti principinių išimčių

lyginant su stambiems vėjo parkams keliamais reikalavimais.

Pasaulyje mažos galios vėjo elektrinės diegiamos kaimo vietovėse, kurios, lyginant su

miestais, pasižymi silpnesniais elektros tinklais ir mažesnėmis tinklų apkrovomis. VE jungimą prie

skirstomųjų tinklų (10 kV) riboja kraštutinis režimas, kai prijungtų vartotojų apkrovos mažiausios,

o įtampos – aukščiausios. Tačiau šis ribojimas taikytinas dabartiniams, t.y. pasyviems elektros

tinklams. Laukiama, kad pertvarkius skirstomuosius tinklus į „protingus“ tinklus, prijungti bus

galima žymiai daugiau [17]. „Protinguose“ tinkluose numatomos 3 alternatyvos tokiam

kraštutiniam režimui išsaugoti nuo perėjimo į neleistiną režimą: 1) atjungti dalį VE; 2) realiu laiku

reguliuoti reaktyvines galias skirstomajame tinkle naudojant kompensatorius; 3) naudoti suderintą

(koordinuotą) transformatorių atšakų automatinį perjungimą.

Prijungus daug elektrinių prie skirstomųjų elektros tinklų, gali susidaryti atbulinis galios

srautas per transformatorių su automatiniu atšakų perjungimu iš vidutinės įtampos tinklų į aukštos

įtampos tinklą. Tai gali sutrikdyti atšakų perjungiklių, kurie sukonstruoti tik vienos krypties srautui,

veikimą. Tokie sutrikimai dar iki 2003 buvo pasireiškę Didžiosios Britanijos EES, o Airijoje jų

nepastebėta [18].

Rekomenduotina Lietuvoje mažas vėjo elektrines jungti tose vietose ir tokiomis apimtimis,

kad nebūtų viršyti aukščiau minėti leistinų įtampų ir atbulinio srauto susidarymo kriterijai. Tam

reikia konkrečiose vietovėje atlikti apkrovų monitoringą ir įtampų skaičiavumus. Bendra suminė

galia preliminariu vertinimu galėtų būti 15 diegiamos VE apimties visoje elektros energetikos

sistemoje.


94

Išvados

1. Mažoji vėjo elektrinė yra tokia elektrinė, kurios vėjaračio plotas yra ne didesnis kaip 200 m2

ir kuri yra jungiama prie 0,4 kV elektros tinklo. Tokios elektrinės vardinė galia yra apie

60 kW ir vidutinė galia apie 35 - 40 kW prie metinio vidutinio 6,5 m/s vėjo greičio. Tokiai

elektrinei taikomi supaprastinti projektiniai atsparumo ir saugos, tačiau įprastinai elektros

įrenginių įrengimo ir elektrosaugos reikalavimai, jai gali būti taikomi supaprastintas būtinos

informacijos apie savo darbą pateikimo variantas.

2. 100 kW ir visos kitos galingesnės vėjo elektrinės turi turėti kompiuterinį ryšį su elektrinės

savininku, jas eksploatuojančia bendrove ir su skirstomojo tinklo operatoriumi. Operatorius

turi turėti galimybę, esant būtinybei, operatyviai valdyti elektrinės galią.

3. Vėjo elektrinės informacinis modelis ir vėjo energetikos informacijos mainų modelis turi

supaprastinti ir padaryti maksimaliai saugius informacijos pranešimus bei jų perdavimą.

Informaciniai modeliai turi atitikti standartus.

Literatūra

1. Institute of Electrical and Electronics Engineers, Standard 1547: IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems, July 28, 2003. http://www.nrel.gov/docs.

2. IEEE Application Guide for IEEE Std 1547™, IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems. IEEE Std 1547.2™-2008, IEEE, N.Y.,2009, 219 p..

3. LST EN 61400-2 Vėjo turbinos. 2 dalis. Projektavimo reikalavimai keliami mažoms vėjo turbinoms (IEC 61400-2:2006), Lietuvos standartas, 2006

4. LST EN 50160. Bendrųjų skirstomųjų elektros tinklų įtampos charakteristikos. Lietuvos standartas. 2006.

5. LST EN 61850. Pastočių ryšių tinklai ir sistemos. Lietuvos standartas, 2005. 6. LST EN 61400-25. Vėjo elektrinių stebėsenos ir valdymo ryšiai. Lietuvos standartas, 2006.

http://www.nrel.gov/docs�


95

7. PASKIRSTYTOJO GENERAVIMO IR SUMANIŲJŲ TINKLŲ PRINCIPAI PAGAL TARPTAUTINĘ PRAKTIKĄ

Du didieji dvidešimtojo amžiaus išradimai: visus kontinentus apimantis elektros tinklas ir

taip pat visus kontinentus apimantis internetas, o iš tikrųjų už šių reiškinių stovintys tarptautiniai

koncernai nutarė susivienyti ir sukurti taip vadinamąjį sumanųjį (angl. smart) tinklą. Tai nėra koks

netikėtumas, ar absoliuti naujiena. Apie kompiuterių panaudojimą energetikoje tiek valdant

gamybos procesą, tiek optimizuojant atskirus režimus žinome jau senai. Apie energetikoje vykstantį

elektros rinkos kūrimą, elektros energijos prekybą ir prekybos konkursus taip žinome. Tiesiog

pribrendo trečiasis energetikos laisvinimo žingsnis: elektros rinkos dėsnius perkelti į žemiausios

įtampos tinklus ir padaryti pasiekiamais visiems elektros vartotojams.

Kaip praneša savo apžvalgoje Anglijos dienraštis Economist, sumanųjį tinklą kaip savo

investicijų lauką informatikos gigantai Google ir Microsoft mato visam dvidešimt pirmajam

šimtmečiui ir prognozuoja nuo 100 iki 1000 kartų didesnių pelnų negu iš interneto. Savo pyrago

dalies tikisi Siemens, IBM ir kitos, ypač gaminančios buitiniams vartotojams sumaniąsias sistemas,

firmos. Logika yra tokia. Jeigu žemosios įtampos tinklų vartotojai pirkdami elektros energiją ir

naudodami sumaniuosius elektros skaitiklius, sutaupys pinigų, tai elektros vartotojai juos turi jau iš

anksto investuoti į kompiuterizuotą elektros imtuvų ūkį ir dvipusį telekomunikacinį ryšį palaikantį

elektros skaitiklį, atliekantį ne tik elektros skaitiklio, bet ir elektros imtuvų įjungimo ir atjungimo

nuo tinklo pagal elektros kainos kitimą, namų ūkio dispečerio pareigas atliekantį ir pan., prietaisą.

Kalifornijos silicio slėnio firmos Brattle Group atstovas Ben Kortlang [1] brifinge paskelbė

apskaičiavęs, kad jeigu apie momentinę elektros kainą Kalifornijos elektros tinkle būtų

informuojami elektros vartotojai, didžiausių apkrovų pikas sumažėtų mažiausiai 5%, o jei daug

energijos imančius buitinius prietaisus (indaploves, skalbykles, vandens kaitinimo boilerius ir pan.)

valdytų sumanusis elektros skaitiklis, pikai sumažėtų dar bent 7%.

Pateiktas pavyzdys gali ir neveikti, jei visą laiką elektros energijos kaina, pavyzdžiui,

dominuojant pigiai atominės elektrinės energijai, nekistų ir tiesiog nebebūtų ką optimizuoti. Kitas

kraštutinumas, kai visi vartotojai lauktų pigiausios elektros energijos valandos ir įjungę savo

imtuvus sukeltų tinklo apkrovos smailę ir elektros kainos šuolį. Koks būtų uolumą rodančiųjų

nustebimas, kai paaiškėtų, kad nieko nedarantys kaimynai už elektrą moka mažiau. Tai patvirtino

Puget Sound Energy kompanijos iš Sietlo eksperimentas su „elektros naudojimo valandomis“ po 21

val. vakaro, kada, kaip buvo paskelbta, kad elektra bus pigesnė. Kompanija turėjo eksperimentą

nutraukti. nes to pigumo ir nebeliko.

Europos Komisijos atstovas p. Anthony Doherty piliečių energijos forume Londone [2],

2009 m. rugsėjo 30 d. pareiškė, kad „elektros rinklų reguliatorius, spręsdamas apie sistemos ateitį ir


96

priimdamas ekonominius įsipareigojimus, turi galvoti ilgalaikiais terminais ir mokytis iš kitų kolegų

tam, kad išvengtų nesusipratimų“. Pranešime buvo aptariamas trečiasis energijos liberalizavimo

paketas ir garantijos, kad elektros rinkoje galės dalyvauti kiekvienas Europos pilietis. Prancūzijos

DSO atstovas Michal Francony paskelbė, kad masinis dvipusio ryšio tarp operatoriaus ir kiekvieno

sumanaus elektros skaitiklio sukūrimas vidutiniškai kainuos po 115€ kiekvienam skaitikliui. Be to

reikia numatyti elektros vartotojų švietimą, pasikeitusių elektros pardavimo sąskaitų pateikimo ir

tikrinimo įdiegimą bei įtikinimą, kad skirstomieji tinklai yra neutralus, o ne pelno siekiantis elektros

prekybos partneris. Visos šios papildomos išlaidos neturi gulti ant elektros vartotojų pečių teigė

savo pranešime EUROELECTRIC Tinklų komiteto viceprezidentas Manuel Rodriges da Costa.

Mintis įvesti sumaniųjų elektros tinklų sąvoką ir nukreipti tolesnius tyrimus šia linkme, kilo

nagrinėjant plataus ir gilaus atsinaujinančiųjų energijos šaltinių panaudojimą Europos elektros

sistemoje. IRED (Atsinaujinančiųjų energijos šaltinių ir paskirstytojo generavimo integravimas į

Europos elektros tinklą) klasteryje (1998-2002) dalyvavo virš 100 partnerių iš Europos, JAV,

Japonijos ir kt. šalių. Bendras projekto biudžetas buvo 34 mln. eurų. Pagrindiniai rezultatai yra tai,

kad būtinos sistemos valdymo, apsaugų, reguliavimo technologinės permainos ir elektros rinkos

suvienodinimas turi įvykti per ateinančius atsinaujinančiųjų energijos šaltinių įsisavinimo

dešimtmečius. Ypač atkreiptas dėmesys į informacinių mainų ir koordinavimo būtinybę visoje

Europos elektros sistemoje.

Dvipusio valdymo ryšių bei išvystytos informacinės infrastruktūros sukūrimas leido įvesti

sumaniųjų elektros tinklų sąvoką. Projekte CRISP buvo eksperimentuojama su automatizuotu

vartotojų poreikių ir vietinių generatorių darbo stebėjimu. Valdymo programose atsirado tam tikras

pasikartojantis darinys [3], kuris pavadintas vietinio valdymo agentu (7.1 pav.).

7.1 pav. Kompiuterizuotas elektros sistemos generavimo ir vartojimo galių parinkimas ir suderinimas tarpusavyje


97

Vietinio agento programa tinka įvairiems kompiuteriams ir veikia ne vien į įjungimo –

atjungimo jungtuvus, bet ir į galios kiekio reguliatorius.

DISPOWER projekte išnagrinėta elektros sistemos su energijos kaupikliu veikla ir rasta, kad

tai leistų plačiau panaudoti gamybos maksimumus ir atpiginti reguliavimo išlaidas [3]. Nagrinėtos

sistemos pavyzdys parodytas 7.2 paveiksle.

7.2 pav. Modernios elektros sistemos pavyzdys. PTO – perdavimo tinklo operatorius, STO – skirstomojo, PG – paskirstytasis generavimas

SUSTELNET projekte apskaičiuotos modernioje elektros sistemoje susidarančios pajamos ir

išlaidos [3]. Rezultatus iliustruoja 7.3 paveikslas.

7.3 pav. Laukiamas elektros energijos kainos sistemoje su plačiu atsinaujinančiųjų energijos šaltinių panaudojimu kritimas


98

Platus atsinaujinančiųjų energijos šaltinių panaudojimas, ištirta projekte, turėtų pakeisti

Europos kainų reguliatorių politiką ir pastebimai atpiginti elektros energiją, daugiausia dėl ženklios

techninės atsinaujinančiųjų šaltinių panaudojimo pažangos.

Naujame bendrojo programavimo (FP-7) dokumente energetikos vystymui skirtas dar

didesnis dėmesys.

Be bendrųjų visos Europos, JAV ir Japonijos tyrimų, atskiros šalys pradėjo ištirtų principų

konkrečius tyrimus ir praktiško įgyvendinimo planavimą. Įdomius planus ir pirmuosius rezultatus

[4] konferencijoje pranešė Austrijos atstovas. Visos Austrijos mastu sudaryta Nacionalinė

technologinė platforma sumaniems tinklams sukurti. Į jos nacionalinę tarybą įeina pagrindinių

įmonių, mokslinių ir vadovaujančių institucijų atstovai. Planuojamo sukurti sumanaus tinklo

koncepcija [4] rodoma 7.4 paveiksle.

7.4 pav. Sumaniojo elektros tinklo koncepcija

Dirbama grupėmis. Vartotojų valdymo ir rinkos priartinimo prie vartotojų srityje sudarytos

25 darbo grupės, sistemos valdymo ir stebėjimo srityje – 15 grupių, ryšių informacinės

infrastruktūros srityje – 4 ir programinių komponentų srityje 10 darbo grupių. Toks didelis

aktyvumas leidžia tikėtis realių rezultatų. Vienas jau žinomas. Buvo nustatyta, kad svarbu valdyti

ne tik aktyviosios galios rinką, bet taip pat labai svarbu reguliuoti reaktyviosios galios srautus ir

vartotojų tinklo įtampą, net įsteigiant pagalbinių paslaugų (čia reaktyvios galios kompensavimo ir

įtampos reguliavimo) rinką. Nors sisteminių ir kitų pagalbinių paslaugų rinkos realumas žinomas

jau seniai, kol nėra išvystytų kompiuterinių tinklų ir paslaugoms teikti pritaikytų įrenginių,

žinojimas buvo daugiau teorinis. Valdymui planuojama panaudoti Siemens firmos SINAULT

Spectrum programinį produktą. Skirtumai tarp dabarties būsenos ir nagrinėjamos ateities


99

energetikos koncepcijos parodyti 7.5 paveiksle. Tinklo operatoriaus darbą papildo A, B, C ir D

tarifų nuolatinis, kas minutė, perskaičiavimas ir jų pateikimas sumaniesiems skaitikliams [4].

7.5 pav. Energetikos sistemos koncepcijų struktūros

Jau ryškios varomosios jėgos arba priežastys ir pagrindiniai barjerai sumaniųjų elektros

tinklų sukūrimo kelyje [6].

Pirmoji varančioji jėga yra klimato atšilimo pavojus. Jis sprendžiamas išplėtotai naudojant

klimato nešildančias technologijas ir atsinaujinančius energijos šaltinius pirmiausia. O šie efektyviai

gali veikti tik sumaniojo tinklo valdiklių valdomi.

Antroji priežastis paprastesnė – visose išsivysčiusios energetikos šalyse nuosekliai didėja

vartotojų atjungimų skaičiaus ir trukmės rodikliai. Vartotojų nuostolių mažinimui centralizuotoji

didelių generatorių maitinama energetika jau išsėmė savo patikimumo ribas. Be to pagrindiniai

įrenginiai tolygiai sensta. Norint staigiai padidinti bendrąjį dabartinių sistemų patikimumą, reiktų iš

esmės atnaujinti aukštosios įtampos tinklus, pastotes ir perstatyti nors kiek senesnes elektrines.

Tokios investicijos per daug nerealios. Tai būtų trečioji priežastis.

Pirmasis barjeras sumaniųjų tinklų kelyje yra sunkiai suderinamas vietinio galios

generavimo ir vietinio vartojimo balansas. Elektrai tiekti teks sukurti tam pritaikytą elektros tinklą,

dabartiniai skirstomieji elektros tinklai yra kurti tik vienos krypties elektros srautams perduoti.

Naujo tipo skirstomieji tinklai turės atlikti jau dvi funkcijas: ir skirstyti, ir surinkti elektros srautus,

todėl jie kartu bus ir surenkamieji tinklai. Elektros tiekimo tinklus reikia pastatyti naujai ir pagal

naujas sąlygas naujoviškai optimizuoti.


100

Antrasis barjeras yra dabartinės vidutiniosios įtampos įrenginių kainos ir patikimumo

santykis. Kadangi sumaniųjų tinklų atveju šios įtampos tinklai yra pagrindiniai, patikimam ir

pakankamai pigiam elektros tiekimui užtikrinti sumaniųjų tinklų tiek galios perdavimo dalies, tiek

informacinių technologijų dalies įrenginiai turi būti patikimesni ir kainuoti pigiau negu dabartiniai.

Trečiasis barjeras yra įstatyminės kliūtys bei skirtingi energetiką sudarančių bendrovių

interesai. Indėlis į energetikos funkcionavimą ir gaunamos pajamos dabar dar nėra tolygiai

paskirstytos tarp viso proceso dalyvių, pavyzdžiui, nepakankamai finansiškai įvertintas elektros

tiekimo patikimumas. Dabar už skirtingo patikimumo lygiu pateiktą elektros energiją vartotojai

moka tuo pačiu tarifu.

Ketvirtasis barjeras – sklandus ateities energetikos darbas įmanomas tik turint išplėtotą

įvairių tipų energijos kaupiklių tinklą. Pigių ir efektyvių energijos kaupiklių problema, nežiūrint

įdedamų per įvairius projektus pastangų, vis dar neišspręsta.

Penktasis barjeras – būtų nepakankamas standartizavimo ir atitinkamų naujų standartų

įteisinimo lygis.

Energijos kaupiklių problema yra viena iš svarbiausių problemų įgyvendinant sumaniuosius

tinklus. Supaprastintas egzistuojančių energijos kaupiklių išdėstymas ir spektras parodytas 7.6

paveiksle [7]. Taip, kaip bus paplitę įvairaus tipo ir galios elektros generatoriai, taip visame tinkle

turi būti paplitę įvairių fizinių principų ir įvairios galios energijos kaupikliai. Dabar sunku numatyti

energijos kaupiklių kainą, sukauptos energijos savikainą ir jos santykį su galių balansavimui

reikalingos energijos kaina. Bet kokiu atveju energijos kaupiklių statyba ir eksploatavimas turės

būti efektyvus ir ekonomiškai atsipirkti.


101

7.6 pav. Energijos kaupiklių paskirstymas ir jų rūšys

7.1. Sumaniųjų elektros tinklų informacinių ryšių sandara

Vystantis elektros energetikos rinkai, ji palaipsniui atveriama vis mažesnės galios elektros

pirkėjams. Numatoma, kad jau 2012 metais rinka bus atverta visiems Europos gyventojams. Buityje

suvartojami ženklūs elektros kiekiai, todėl laukiami dideli buities organizavimo pokyčiai, su sąlyga,

kad gyventojai bus įtikinti ir dėl laukiamos pigesnės elektros sutiks pertvarkyti elektros vartojimo

įpročius.

Buities prietaisai turės būti padalinti į kelias grupes: akimirksninio elektros pirkimo ir

vartojimo grupę, kaip yra dabar įprasta, pavyzdžiui apšvietimas, durų skambutis, kaitlentės. Antrą

grupę sudarytų elektros prietaisai, kurių įjungimas ir atjungimas gali būti atidėtas, bet neilgam 20 –

30 minučių tarpsniui, pavyzdžiui, šaldytuvai. Trečią grupę sudarytų prietaisai, kurių darbas gali būti

atidėtas kelioms valandoms, pavyzdžiui, skalbimo mašina, karšto vandens paruošimo boileris ir kt.

Visus šiuos įjungimo atidėjimus, tarpinius išjungimus ir įjungimus bei darbui reikalingos elektros

pirkimą turi atlikti naujos kartos elektros skaitiklis, kuris sutrumpintai vadinamas sumaniuoju

skaitikliu. Iš esmės, tai vietinė buitinių prietaisų informacinį lauką organizuojantis, tarpusavio


102

ryšius palaikantis ir suvartotos elektros energijos kiekio matavimo, pirkimo ir sąskaitų paruošimo

prietaisas. Buities lygyje sumaniųjų tinklų darbas pavaizduotas 7.7 paveiksle.

7.7 pav. Buto (gyvenamojo namo ar administracinio pastato) sumaniojo elektros skaitiklio prijungimo koncepcija

Paveiksle parodytos tik trys imtuvų grupės, kurių darbui vadovauja sumanusis skaitiklis.

Elektros pirkėjas patirs tam tikrus nepatogumus, kol bus nupirktas pigesnės elektros kiekis. Tuo

pačiu jis turės papildomas buto (namo, administracinio pastato) elektros instaliacijos

rekonstrukcijos išlaidas. Artimoje erdvėje reikės sukurti buitinius prietaisus ir sumanųjį elektros

skaitiklį apimančią informacinę sistemą. Dėl nedidelio duomenų srauto ir ribotų atstumų tiks bet

kuri bevielė sistema (pavyzdžiui, Bleutooth, Wi-Fi ir kt.). Buitinio elektros vartojimo pavyzdys

tinka bet kuriai pramonės įmonei, nes galimybių valdyti elektros vartojimą yra visur.

Sumanusis skaitiklis savo ruožtu be įprastinio elektros tinklo turės turėti informacinį ryšį su

elektros energijos tiekimo (pardavimo) bendrovės (dilerio) kompiuteriais. Tam, kad būtų galima

pasirinkti pigiausios elektros tiekėją, skaitiklis turi turėti ryšį su keliais ar net visais elektros

tiekėjais. Elektros prekybai (7.8 pav.) organizuoti ir veikti nenutrūkstamai 24 val. per parą

automatiniu režimu turės būti sukurta mažmeninės prekybos informacinė sistema, apimanti

sumaniuosius skaitiklius ir elektros tiekimo (prekybos) įmonių kompiuterius ir veikianti, kaip dabar

galvojama 1 minutės dažniu. Tai reiškia,, kad elektros kaina mažmeninėje prekyboje būtų

nustatoma kiekvieną minutę. Be parodytų užklausų ir atsakymų komutatorių, sistemai funkcionuoti

reikės serverių, šakotuvų ir galingo, atsparaus programišių smūgiams ir neteisėtiems veiksmams,

programinio aprūpinimo. Ypač svarbus saugumo aspektas, nes dar bus labai smalsu vieniems

pardavėjams sužinoti kitų pardavėjų paslaptis. Labai svarbus ir prekybos informacinį tinklą

prižiūrinčio ir vadovaujančio rinkai organo vaidmuo, nes, kaip rodo inžinerinė patirtis, savaime

niekas neveikia, reikia priežiūros.


103

Elektros tiekimo (prekybos) įmonės savo ruožtu turi turėti nuolat veikiančius informacinius

ryšius su elektros perdavimo, skirstymo ir ganybos įmonėmis. Elektros prekybos kontraktų

automatinis sudarymas, vykdymas ir, įvykdžius, apsikeitimas finansiniais dokumentais galimas tik

sukūrus nuolat veikiančią tokios elektros prekybos, vadinkime ją didmenine, sistemą (7.9 pav.).

7.8 pav. Elektros mažmeninės prekybos informacinės sistemos eskizas

7.9 pav. Elektros didmeninės prekybos informacinės sistemos eskizas Sumaniųjų tinklų koncepcija ir elektros prekybos organizavimas turi palengvinti į elektros

prekybos sistemą priimti atsinaujinančiųjų energijos šaltinių generuojamą elektros energiją. Šios

energijos pagrindinis trūkumas yra jos ir vartotojų poreikių neatitikimas laike. Išeitis – elektros

kaupiklių platus taikymas. Galvojama, kad kaupiklių suminė galia turi būti panaši į

atsinaujinančiųjų energijos šaltinių, ypač vėjo elektrinių, galią. Atskirą kaupiklį gali turėti net

elektros tiekėjas (7.9 pav.). Tai jam suteiktų konkurencinį pranašumą, nes įgalintų pirkti pigesnę

elektrą didesniais kiekiais iš anksto.


104

7.2. Reikalavimai vėjo elektrinių prijungimui prie skirstomųjų tinklų

Numatyti, kokius reikalavimus reikės kelti vėjo elektrinėms prijungimui prie sumaniųjų

tinklų sekančiuose dešimtmečiuose, kai sumanieji tinklai jau bus išsivystę, pakankamai lengva, nes

tai dar pakankamai tolima ateitis. Daugelis dabartinių veikiančių elektrinių, gal būt, jau bus

demontuotos arba rekonstruotos.

Galvokime, kad elektros tinklo, linijų, kabelių ir pastočių progresas bus ne toks ženklus, kaip

informacijos perdavimo tinklų ir valdymo kompiuterių progresas. Elektros įrenginius taip pat kaip ir

dabar reikės saugoti nuo trumpųjų jungimų, kontroliuoti elektros kokybės parametrus, reguliuoti

įtampą ir maitinti elektros vartotojus.

Pagrindiniai pokyčiai laukiami kompiuterinio valdymo srityje. Sumaniųjų tinklų atveju

visos, tiek didžiosios, tiek mažosios vėjo elektrinės turės būti automatiškai valdomos.

Skirstomąjį tinklą valdantis ir galių balansą kontroliuojantis sumaniojo tinklo kompiuteris turės

palaikyti ryšį su elektrinių kompiuteriais ir, radęs tarp elektros vartotojų kompiuterių joms naudingą

pasiūlymą pirkti elektros, jas įjungti. Jei elektros rinkos kainos bus tokios, kad elektrą kiti

generatoriai gamins pigiau, vėjo elektrinės turės pastovėti arba persijungti į vietinį elektros kaupiklį.

Generuojamoji galia dėl vėjo prigimties taip pat gali būti mažinama , kai elektros sistemoje

susidaro generuojamosios galios perteklius, arba tol, kol įsijungs vietinis arba centralizuotai

valdomas energijos kaupiklis. Bet kokiu atveju, vėjo elektrinės valdiklis turi sudaryti su kitais

elektros tinklo elementų bei elektros imtuvų valdikliais jungtinę sumaniojo elektros tinklo valdymo

sistemą, kuri rūpintųsi mikrotinklo galių balansu ir darbo įtampomis.

Elektros rinkoje jau įvesta neigiamos kainos sąvoka. Tai reiškia, jei vėjo elektrinės generuos

niekam nereikalingą elektros energiją, jos turės sistemos operatoriui mokėti baudą.

Dabartiniame etape pakanka, kad tarp vėjo elektrinės ir sistemos operatoriaus būtų gerai

veikiantis kompiuterinis ryšys, kartu reikia numatyti tolesnį informacinių ryšių tobulinimą,

pavyzdžiui tam tikro tipo, gal uždaro, interneto sukūrimo galimybę.

Įtampos valdymas sudaro atskirą reikalavimų grupę. Išskiriama įprastinės veikos režimo

įtampa ir pereinamųjų vyksmų metu susidarantys įtampos pokyčiai. Vienas pagrindinių stabdžių

plečiant vėjo elektrinių statybą skirstomajame tinkle yra per didelė įtampa tinkle vėjo elektrinei

dirbant vardine galia. Yra šalių JAV, Australija, Pietų Amerikos šalys, kurių labai ilgose

skirstomojo tinklo linijos plačiai taikomi įtampą reguliuojantys, iš dispečerinio pulto valdomi,

stulpiniai transformatoriai su įtampos reguliavimo atšakomis (busteriai) (7.11 pav.).

Siūloma probleminėse skirstomojo tinklo vietose, pavyzdžiui ilgų atšakų galuose, vėjo

elektrines jungti per įtampą mažinančius transformatorius, kurie turėtų kompiuterio valdomą atšakų


105

perjungiklį, nuderintą taip, kad įtampa elektros tinkle net ir didžiausio generavimo akimirkomis

neviršytų kokybės reikalaujamos 10 % ribos (11 kV). Vietų, kurios galima statyti vėjo elektrines,

skaičius gerokai padidėtų.

7.11 pav. Įtampą žeminantysis pagalbinis transformatorius Kitas kompiuterio reguliuojamas įrenginys yra vėjo elektrinių kondensatorių baterijos.

Atšakų perjungiklį valdantis kompiuteris taip kartu turi būti ir kondensatorių baterijų valdiklis, nes

tada galima lengvai išvengti pavojingų nuolat pasikartojančių savaime susižadinančių (kaip

multivibratoriuje) perjungimų.

Kaip ruošiamasi įveikti nepakankamai išvystytų elektros tinklų pralaidumo didinimo

problemą, galime matyti iš Danijos pavyzdžio [10]. Naujojoje Danijos energetikos strategijoje,

kurią Danijos vyriausybė priėmė 2007 metų sausio 19 d., numatyta padidinti vėjo energetikos indėlį

iki 50 % jau 2025 metais. Danija yra pasiekusi vėjo energetikos panaudojimo rekordą – 20%

skverbtį jau 2007 metais. Laukiamos problemos yra galios balansavimas, elektros rinkos prekyba ir

veikos sauga bei ekonomiškumas. Visų šių tikslų pasiekimui numatomas tik vienas būdas- sukurti

pasaulyje geriausiai veikiantį ir atsinaujinančiaisiais šaltiniais besiremiantį sumanųjį elektros tinklą.

Darbas padalintas į tris fazes. Pirmoji (2007 – 2009) skirta išanalizuoti ir numatyti Danijos elektros

sistemos tobulinimo ir tyrimų poreikį. Antroji (2009 – 2010) – atrinkti arba sukurti naujas

technologijas ir jas priderinti prie išplėtotos elektros rinkos. Trečioji (2010-2011) – įdiegti naująsias

technologijas į realią aplinką ir pademonstruoti jų tinkamumą Danijos energetikos sistemai.

Visų planų pagrindu yra vėjo energetikos didinimas nuo dabartinių 3 GW instaliuotos galios

iki planuojamų 6 GW, kurių elektrinių dauguma bus įrengta jūrose [10].


106

7.12 pav. Danijos elektros sistemos ateities modelis – Bornholmo salos elektros tinklas

Baltijos jūroje yra Danijai priklausanti Bornholmo sala (7.12 pav.). Šioje saloje yra 30 MW

vėjo elektrinių, o salos elektros apkrova siekia 63 MW, vėjo energetikos skverbtis jau dabar virš

37%. Jeigu sala atsiskiria nuo NORDEL sistemos, galios balansavimas ir dažnio palaikymas tampa

problematiškas. Saloje bandomi įvairūs vėjo energijos planavimo metodai.

Pagrindinis balansavimo metodas, taikomas dabar, yra perteklinių vėjo elektrinių

atjunginėjimas. Daugiausia problemų kelia labai smarkių vėjų laikotarpiai, kai per audrą, vėjui

viršijus 25 – 30 m/s greičius, vėjo elektrinės masiškai atsijunginėja (7.13 pav.).

7.13 pav. Horno rėvos vėjo parko generuojama galia labai stiprių vėjų laikotarpyje [10]

Tokie sunkiai prognozuojami galios švytavimai padidina galios balansavimo kainą ir

planuojama reformuoti elektros rinkos struktūrą taip, kad būtų lanksčiau reaguojama į padidėjusios

elektros kainos signalą ir kad sumaniųjų elektros tinklų elektros vartotojai taip pat galėtų prisidėti

prie galios balansavimo (7.14 pav.). Visa tai reikalauja naujų elektros sistemos matavimo

priemonių, informacijos tinklų pralaidumo didinimo, galimai tikslesnio vėjo elektrinių galių


107

prognozavimo ir pagal fazinių kampų poslinkių matavimo pagal iš palydovų gaunamą tikslaus laiko

žymą veikiančių sistemos stabilumą reguliuojančių įrenginių.

Elektros balansavimui galvojama diegti sumaniųjų tinklų koncepciją ir plačiai naudoti

elektros vartotojus, o ateityje elektros kaupiklius. Labai perspektyvios vandenilio gamybos

naudojant perteklinę vėjo energiją technologijos. Ateityje elektromobilių užkrovimą taip pat turės

valdyti elektros tiekimo operatorius.

7.14 pav. Elektros galių balansavimo priemonės

Prie neišspręstų problemų Danijos programos autoriai [10] priskiria negalėjimą tiksliai

numatyti ateities poreikius, sunkumus skirstant tyrimus į labai perspektyvius ir nelabai, bei

neaiškias elektros vartotojų, pavyzdžiui, elektromobilių apkrovos charakteristikas. Pavyzdžiui,

neaišku, ar galima elektromobilius įkrauti impulsais, vėjo energijos generavimo pertekliaus

laikotarpiais?

Nelaukiant artimųjų ir tolimesnių uždavinių sprendimų rezultatų, jau dabar statant vėjo

elektrines tenka iš anksto numatyti sąlygas, kurias reikia kelti vėjo elektrinėms, kad ateityje nebūtų

kliūčių kuriant elektros prekybos automatizuotas sistemas ir derinant sumaniųjų tinklų darbo

sąlygas. Pagrindinis reikalavimas, kad vėjo elektrinę būtų galima valdyti: mažinti jos galią arba

atjungti, jei niekas jos elektros neperka arba jei yra priešavarinė elektros tinklo būsena, prijungti,

jei, atsirado galimybė veikti, elektrinėje keisti įtampos ir dažnio valdymo automatikos nuostatas,

gauti produkcijos realizavimo, gamybos, prarastos (nepagamintos) energijos kiekius ir kt. panašią

informaciją. Jei elektrinė negali būti per nuotolį valdoma, galų gale gali veikti, bet su sąlyga, kad

sumaniojo tinklo veikimui netrukdys ir, susidarius probleminei situacijai, bus savininko nugriauta

arba rekonstruota.


108

7.3. Reikalavimai skirstomiesiems tinklams ir reikiami pertvarkymai

Elektros tiekimo linijų patikimui padidinti planuojama vis daugiau linijų rekonstruoti į

kabelines linijas, net ateityje taikant superlaidžius kintamosios srovės kabelius, o taip pat plačiai

taikyti aukštosios įtampos nuolatinės srovės kabelius tiek jūros elektrinių prijungimui, tiek ryšiui

tarp atskirų Danijos salų pagerinti.

Didžiausi pokyčiai planuojami skirstomajame tinkle. Plečiant paskirstytojo generavimo

šaltinių panaudojimą ir siekiant geriau patenkinti elektros vartotojų poreikius, planuojama keisti

skirstomojo tinklo architektūrą, pereinant prie mikrotinklų struktūros taip, kad būtų lengviau

kontroliuoti vietinius generatorius, keisti galios srautų kryptis ir reguliuoti mazgų įtampas.

Mikrotinklų projektai ir bandomieji pavyzdžiai parodė, kad padidėja elektros teikimo patikimumas.

Tikimasi, kad sisteminių avarijų atvejais daugeliui vartotojų elektros tiekimas nebūtų nutrauktas.

Mikrotinklų veikla iš dalies pakeistų arba papildytų dabartines centralizuotas dažnio valdymo ir

reguliavimo sistemas decentralizuotomis sistemomis.

Numatoma didelė skirstomųjų tinklų evoliucija pritaikant esamą technologiją taip, kad leistų

plačiai naudoti visus paskirstytojo generavimo privalumus. Skirstomuosiuose tinkluose jau buvo

diegiami atskirų linijos atšakų atjungimo jungtuvai, kurie atjungdavo ne visą liniją, o tik jos dalį

trumpojo jungimo metu. Likę maitinančiosios linijos vartotojai patirdavo tik trumpalaikį įtampos

krytį. Mikrotinklas taip pat bus tam tikra skirstomojo tinklo dalis, turinti pakankamą kiekį vietinių

generatorių: vėjo elektrinių, namų šildymo ir elektros generavimo sutapdintų blok-generatorių, gal

dar fotoelektrinių, bet būtinai vietinių elektros pertekliaus kaupiklių. Vienas iš generatorių turi būti

su išvystytu galios reguliavimo kompiuteriu, atliekančių centrinės elektros sistemos valdymo

funkcijas, kituose generatoriuose turi būti įrengti nutolę valdymo sistemos terminalai. Be galios

tinklo turi būti išvystytas pakankamai greitas ir pralaidus informacinis tinklas. Mikrotinklas,

atjungtas arba atsijungęs nuo sistemos, turi galėti savistoviai generuoti elektrą ir ją tiekti vietiniams

vartotojams, palaikydamas elektros kokybės parametrus priimtinose ribose.

Pereinamųjų vyksmų metu stebime staigų tinklo mazgo įtampos krytį ir iki kelių sekundžių

užtrunkantį atsikūrimą. Vyksmui pagreitinti reikia mažinti asinchroninių variklių kiekį tinkle, arba,

norint pagreitinti likusių prijungtų variklių savilaidą, siūloma [11] nukrauti elektros tinklą,

atjungiant įtampai nejautrius imtuvus. Dabartiniame tinkle tokie dalykai neįmanomi, tačiau

sumaniojo tinklo valdymo sistemai, jei ji bus taip užprogramuota, nesunkiai įvykdomi. Tokiam

atjungimui tinka įvairūs didesnės kaip 3–5 sekundės inercijos elektros imtuvai, pavyzdžiui buitiniai


109

šaldytuvai, šildytuvai, arba įvairios paskirties vandens siurbliai (7.15 pav.), kurie elektros tiekimo

pertraukos net nepajustų.

Veikiant sumaniojo tinklo apkrovos valdymo sistemai, laikinas kai kurių elektros imtuvų,

kurie toleruoja elektros trūkius, atjungimas bus veiksminga pereinamųjų vyksmų valdymo

priemonė. Tačiau tai reikalauja kompiuterizuotos, su tam tikru intelektu, relinės apsaugos įtaisų

[11].

a) b)

7.15 pav. Įtampos kitimai pereinamojo vyksmo metu; a) be atsikūrimo greitinimo, b) su atsikūrimo pagreitinimu

Atjungtų imtuvų įjungimas galimas arba pagal laikmatį (5-10 sek.), arba pagal įtampos

atsikūrimo faktą (Vįjung), kai didžiųjų induktyviųjų mašinų savilaida jau bus pasibaigus.

Neatskiriama sumaniojo skirstomojo elektros tinko dalis yra vartotojų, iš pradžių vartotojų

reguliatorių, po to paprastų, bet didesnės galios vartotojų ir, pagaliau, visų elektros vartotojų

prijungimo prie tinklo kompiuterinis valdymas ir patobulinta elektros energijos apskaita. Už tai, kad

elektros tinklai suteikia elektros vartotojui nepatogumų, pavyzdžiui, balansuojant galią imtuvo

darbe sudaro trūkius, reikės numatyti pigesnės elektros energijos sistemoje tarifą arba net visą

laiptuotą elektros energijos tarifų sistemą. Kitiems imtuvams būtų taikomi rinkos kainos tarifai.

Patikimai ir labai ilgai be sutrikimų veikiantys elektros įrenginiai turi būti pirmiausia

bekontakčiai, neturėti greitai susidėvinčių detalių ar greitai išsieikvojančių komponentų ir būti

pakankamai pigūs. Atsakymą duoda tik platus puslaidininkinių įtaisų naudojimas. Jau sukurtas 13

kV įtampos grandinę ir net 2000 A darbo srovę komutuojantis puslaidininkinį ventilis (izoliuotojo

užtūrio dvipusis tranzistorius, angl. IGBT, [8]), atsirado galimybė pradėti konstruoti ne tik

bekontakčius vidutiniosios įtampos jungtuvus, bet ir vidutiniosios įtampos transformatorius [6],

kuriuose nebūtų magnetinės šerdies, o įtampai ir srovei pakeisti būtų naudojami puslaidininkiniai

keitikliai. Tokiame įrenginyje nėra alyvos, magnetostrikcinio ūžesio ir apvijų izoliacijos virpesių

bei greitai dylančių atšakų perjungiklio kontaktų, todėl tikėtinas ilgalaikis tokio įrenginio veikimas,

nes naujieji puslaidininkiniai raktai viršįtampius atlaiko iki 25 kV (7.16 ir 7.17 pav.).


110

7.16 pav. 10 kVA vidutinės įtampos transformatorius

7.17 pav. Puslaidininkinio ir įprastinio vidutinės įtampos transformatorių palyginimas Skirstomajame, tiek vidutiniosios, tiek žemosios įtampų tinkluose laukiamas kontaktinių

jungtuvų ir skyriklių keitimas puslaidininkiniais raktais. Perjungimo greičiai, kompiuterinio

valdymo lengvumas, komandų pateikimas optiniais kabeliais daro tokius įrenginius labai

patraukliais. Tačiau dėl darbo saugos taisyklių reikalavimų tokie raktai vis tiek dar turi turėti

personalo matomus kontaktinius perskyrimus, kuriuose srovę perduodantys laidininkai atskiriami ir

remontų metu vizualiai kontroliuojami. Puslaidininkiniai raktai savo būsenos vizualiai nerodo.


111

7.18 pav. Iš mikrotinklų susidedančio skirstomojo tinklo pavyzdys

Didžiausi pokyčiai nusimato skirstomajame tinkle. Elektros tiekimo patikimumui padidinti

planuojama dabartinius tinklus padalinti į naujas iš interneto nusižiūrėtas struktūras, į taip

vadinamus mikrotinklus. Iš esmės mikrotinklas yra maža, galinti savistoviai veikti elektros sistema

su savo paskirstytojo generavimo elektrinėmis, vietiniais elektros vartotojais, ir, būtina sąlyga, su

savo energijos kaupikliais. Tik kaupiklių buvimas leidžia pakankamai tiksliai subalansuoti galių

balansus ir sureguliuoti darbo įtampas. Mikrotinklų pavyzdys pateikiamas 7.18 paveiksle.

Mikrotinklo žiedinis pavidalas (7.18 pav.) pateiktas tik dėl paprastumo. Iš tikrųjų vidinės

mikrotinklų linijos gali būti įvairios: nuo paprasto linijos ruožo iki sudėtingos kelių kontūrų

struktūros. Svarbu, kad jis galėtų dirbti atsijungęs nuo elektros sistemos ir jo valdymo sistema būtų

pajėgi atlikti mažosios elektros sistemos valdymo funkcijas. Sumaniųjų jungtuvų, kuriuos valdo ta

pati valdymo sistema paskirtis yra atjungti sugedusį mikrotinklą nuo sveikųjų būrio, prisijungti prie

sveiko mikrotinklo darbo atkūrimui palengvinti ir užtikrinti saugias elektromonterių darbo ir

remonto sąlygas.

Vientisos mikrotinklų struktūros sukūrimas bus ilgas daugiapakopis darbas. Reiktų sudaryti

evoliucijos darbų planą ir tirti skirstomojo tinklo darbą atskiruose sumaniųjų tinklų principų

įdiegimo etapuose. Pavyzdžiui, pirmajame etape reiktų sudaryti tų skirstomųjų tinklų, kuriuose vėjo

elektrinių ir vietinių vartotojų galios panašios ir, atitinkamai valdant, galėtų sudaryti mikrotinklą,

sąrašą, bei parengti rekonstrukcijos projektą. Svarbi darbo dalis būtų mikrotinklo informacinių

kanalų ir valdiklių bei programinės įrangos sukūrimas bei darbo tikrinimas.


112

7.4. Sumaniųjų tinklų projektavimo ir įgyvendinimo etapai

Sumaniųjų tinklų koncepcija keičia įprastinį elektros vartojimo stilių, todėl apims visus

šalies gyventojus. Informacinių technologijų ir elektros energetikos sujungimo į sklandžiai

veikiančią sistemą uždavinys vien elektros energetikos specialistų pastangomis neišsprendžiamas.

Tik jungtinės darbo grupės, apjungiančios informacinių technologijų ir elektros energetikos žinias

turinčius specialistus, gali imtis šių grandiozinių visam dvidešimt pirmajam šimtmečiui garbę

darančių uždavinių. Kaip rodo Austrijos pavyzdys, pradėti reikia nuo visuomenės švietimo ir

nacionalinės energetikos programos peržiūrėjimo [4]. Po to aukštųjų technologijų pramonei,

programuotojų kolektyvams ir universitetams (labai tinka dabar kuriamų slėnių struktūros) siūloma

darbų programa „e2050“, kuri yra nacionalinių tyrimų programos dalis. Labai svarbu atskirus

projektus ir uždavinius koordinuoti tarpusavyje, nes juodas patyrimas sako, kad nors mažiausias

apsižiūrėjimas paverčia niekais geriausius norus. Austrijoje koordinavimą vykdo Transporto ir

Ekonomikos federalinės ministerijos. Nacionalinė technologijų programa „Sumanusis Austrijos

tinklas“ padalyta į atskirus uždavinius (7.19 pav.).

7.19 pav. Nacionalinės „Sumanusis Austrijos tinklas“ programos sudėtis

Europos komisijos direktyvos apie elektros tinklų ateitį įgyvendinimo Austrijos strategija,

kuri visiškai pritaikoma Lietuvai [3], parodyta 7.20 paveiksle.


113

7.20 pav. Sumaniojo tinklo strategijos įgyvendinimo strategijos Austrijos pavyzdys, pagal

Mokslinių tyrimų skaičius parodytas 7.21 paveiksle.

7.21 pav. Mokslinių tyrimų įgyvendinant sumaniųjų tinklų strategijos uždavinius skaičiai

7.22 pav. Nacionalinės programos vykdymo grupių tarpusavio bendravimo schema


114

Susipažinus su kitų šalių patyrimu ir klystkeliais įgyvendinant sumaniųjų elektros tinklų

koncepciją, Lietuvos sąlygomis turėtume pirmiausia nekartoti jau žinomų klaidų: nepradėti nuo

sumaniųjų elektros skaitiklių pirkimo ir statymo, nes vieni skaitikliai be informacinių tinklų ir

atitinkamai suorganizuotos elektros energijos prekybos yra visiškai nenaudingi.

Ataskaitos autorių nuomone pradėti reikia nuo sumaniųjų tinklų problemos padalinimo į

tarpusavyje susijusius uždavinius. Toliau turėtų vykti įprastinis darbas: projektų ruošimas,

bandomieji pavyzdžiai, moksliniai tyrimai, optimizavimo skaičiavimai, gamybos organizavimas,

serijinė gamyba, įdiegimas, derinimas, eksploatacija ir darbo priežiūra, remontai ir tolesnis

tobulinimas. Iki 2050 metų turėtume problemą įveikti.

Pradinius tyrimus reiktų sukoncentruoti šiose kryptyse:

buto (gyvenamojo namo, administracinio pastato ar gamybinės įmonės) sumaniojo

elektros skaitiklio prijungimo, elektros instaliavimo atnaujinimo ir laiko delsų derinimo

uždavinys;

sumaniųjų skaitiklių ir elektros tiekimo įmonių kompiuterių informacinio junginio

sukūrimo uždavinys;

elektros mažmeninės prekybos sukūrimo, palaikymo ir kontroliavimo bei realiame

laike veikiančios informacinės sistemos sudarymo uždavinys;

elektros didmeninės prekybos informacinės sistemos sukūrimo, palaikymo ir

kontroliavimo bei atitinkamos realiame laike veikiančios informacinės sistemos sudarymo

uždavinys;

elektros imtuvų prijungimo schemų pritaikymo sumaniojo skaitiklio valdymui ir

pertvarkymo uždavinys;

skirstomųjų tinklų rekonstrukcijų optimizavimo ir pritaikymo dirbti mažmeninės

elektros prekybos sąlygose uždavinys;

perdavimo tinklo tobulinimo ir pritaikymo dirbti automatizuotos elektros prekybos

sąlygose uždavinys;

sumanumo intelekto sukūrimo ir struktūrinio palaikymo uždavinys;

skirstomųjų tinklų pertvarkymo į mikrotinklų junginius ir su tuo susijusių jungtuvų

valdymo, relinės apsaugos, energijos srautų apskaitos, mikrotinklo valdymo, galių

balansavimo ir kt. problemų uždaviniai.


115

Išvados

1. Sumaniųjų elektros tinklų kūrimas yra daugiapakopis lygiagretaus elektros tinklo,

informacinių tinklų, generatorių, kaupiklių ir elektros imtuvų vystymo ir veikimo realiame

laike procesas, palaipsniui keičiant juridinius aktus ir įrenginių standartus bei tobulinant

valdymo algoritmus ir kompiuterių programas.

2. Sumanieji elektros tinklai atvers automatizuotos mažmeninės ir didmeninės elektros prekybos

realiame laike galimybes, įvertinant elektros energetikos sistemų ir jų darbo režimų ypatybes.

Viršyjus elektros sistemos įprastinių elektrinių balansavimo galimybes, reikės pereiti prie

dalies vėjo elektrinių laikino išjungimo, perteklinės elektros energijos saugojimo kaupikliuose

ir keitimo į kitas energijos formas (cheminę, mechaninę, vandenilio, šalčio, šilumos ir pan.).

3. Vienas pagrindinių sumaniųjų tinklų kūrimo tikslų būtų elektros imtuvų valdymas be

žmogaus įsikišimo sumaniaisiais elektros skaitikliais.

4. Elektros sistemos procesų valdymas realiame laike reikalauja paslankių, greitai veikiančių ir

gausius perjungimus užtikrinančių komutacinių puslaidininkinių įrenginių.

5. Perspektyvoje reikia rekonstruoti dabartinius skirstomuosius tinklus taip, kad atskiros jų dalys

turėtų vietinius paskirstytosios energijos generatorius, energijos kaupiklius, intelektualias

valdymo sistemas ir galėtų dirbti savarankiškai ir patikimai.

Literatūra

1. Wiser wires. Briefing Smart Grids. The Economist. October 10th, 2009, 71-73 p.p. 2. Lorenz G. Citizens’ energy forum addresses introduction of smart metering and the role or DSOs as market

facilitators. EUROELECTRIC, Daily news, 14 October, 2009. 3. European Communities. Towards smart power networks. Lessons learned from European research FP projects.

EUR21970. Luxembourg, 2005, 39 p. 4. Lungmaier A., National technology platform smart grids Austria. EPRI conference workshop Active

distribution system management for integration distributed resources, 4 December, 2008. 5. Haas O., Ausburg O., Palensky P. Communication with and within distributed energy resources. IEEE

International Conference on Industrial Informatics, 2006, IEEE, 352-356 p.p. 6. Sanchez-Jimenez M. Smart power networks. European research and developments for the electricity networks

of the future. EC DG-Research, February 2006. 7. Mohd A. ir kt. Challenges in integrating distributed energy storage systems into future smart grid. Industrial

Electronics. IEEE international simposium, July, 2008, pp. 1627-1632. 2008? 8. M. Das, Q. Zhang, R. Callanan, C. Capell, J. Claytou, M. Donfrio, S. Haney, F. Husna, C. Jonas, J. Richmond,

and J. J. Sumakeris, A 13 kV 4H-SiC N-channel IGBT with low Rdiff,on and fast switching. Mater. Sci. Forum, vol. 600–603, 2009, pp. 1183–1186.

9. Wang J ir kt. Smart grid technologies. IEEE Industrial electronic magazine. Jule, 2009, pp.16-25. 10. Xu Zh., Gordon M., Lind M., Ostergaard J. Towards a Danish power system with 50% wind – Smart grids

activities in Denmark. Power and Energy Society general meeting, 2009, PES’09, IEEE, 26-30 July, 2009, pp.1-6.

11. Gaecia-Valle R., da Silva L., Xu Z., Ostergaard J. Smart demand for improving short-term voltage control on distribution networks. Generation, Transmission and Distribution, IET, V. 3, Iss. 8, August 2009,pp. 724-732.

12. Europos Komisija. Tyrimų bendrasis direktoriatas. ”Strategic Deployment for Europe’s Electricity Networks of the future”, 2008.


116

8. VĖJO ELEKTRINIŲ PRIJUNGIMO PRIE ELEKTROS TINKLŲ TECHNINIŲ SĄLYGŲ

KRITERIJAI

Prie elektros tinklo naujai prijungiamos vėjo elektrinės turi turėti tokias konstrukcijos,

valdymo ir veikos dinamines savybes, kurios atitiktų Lietuvos standartų bei statybos normų

reikalavimus ir būtų galima vėjo elektrines prijungti prie Lietuvos elektros energetikos sistemos

perdavimo ar skirstomųjų tinklų, o vėjo elektrinių gaminama elektros energija atitiktų galiojančių

Lietuvoje norminių dokumentų ir standartų reikalavimus.

Prijungiamų prie elektros tinklų vėjo elektrinių projektavimo techninių sąlygų tikslas yra

nustatyti pagrindinius minimalius techninius, projektavimo ir veiklos (darbo) kriterijus, kurie:

• netrikdytų elektros tinklų darbo ir leistų tinkamai vykdyti savo funkcijas;

• būtų vienodi visoms tokios pat kategorijos elektrinėms (savininkams).

Vėjo elektrinių prijungimo prie elektros tinklų projektavimo techninėse sąlygose turi

atsispindėti tokie pagrindiniai apibendrinti kriterijai:

8.1. Aktyviosios galios valdymo kriterijus

Vėjo elektrinių aktyviosios galios generacija, kaip ir kito tipo elektrinių, turi būti kiek

įmanoma valdoma. Generuojamos aktyviosios galios valdymas (8.1 pav.) turi būti galimas pagal:

elektros energetikos sistemos dažnį;

apribojimą vardinės galios atžvilgiu, procentais;

apribojimą galimos generuoti galios atžvilgiu, procentais.

Vėjo elektrinių generuojamos galios valdymas pagal elektros energetikos sistemos dažnį turi

būti nuolatos aktyvuotas pagal nutylėjimą tiek normaliame režime, tiek ribojant galias pagal vardinę

arba galimą generuoti galią. Kiekvieną iš šių trijų valdymo režimų turi būti galima aktyvuoti

(išjungti) pasiunčiant komandas iš XA/21 SCADA sistemos. Dažnio valdymo ir galių ribojimo

procentais arba santykiniais vienetais statizmo ir nejautrumo zonos parametrus turi būti galima

keisti per XA/21 SCADA sistemą. Mažiausia galima nustatyti dažnio valdymo nejautrumo zona,

turi būti ne didesnė kaip ±10 mHz ir ją turi būti galima didinti iki ±100 mHz. Dažnio valdymo

statizmą turi būti galima keisti 1 % diskretiškumu ribose nuo 2 % iki 8 %. Jei aktyvuoti galios

apribojimai pagal vardinę ir galimą generuoti galias, tai pirmumą turi turėti tas, apribojimas, kuris

leidžia generuoti mažesnę galią.


117

8.1 pav. Vėjo elektrinės aktyviosios galios reguliavimo charakteristika

Visos per XA/21 SCADA valdymo sistemą nustatytos vėjo elektrinių valdymo parametrų

vertės turi būti matuojamos ir siunčiamos atgal į XA/21 sistemą. Vėjo elektrinių parko reguliatorius

turi realiame laike siųsti galimos generuoti aktyviosios galios ir ne rečiau kaip kas kelias minutes

nepagamintos elektros energijos informaciją, jeigu vėjo elektrinių generuojama galia buvo apribota,

bei signalus apie pasirinktus valdymo režimus.

Dažnio svyravimams vėjo elektrinės yra mažiau jautrios nei pvz. šiluminės. Todėl ilgalaikis

vėjo elektrinių darbas turėtų būti galimas dažnio ribose nuo 47 Hz iki 53 Hz. Dažnio zoną nuo

51 Hz iki 53 Hz reiktų paskirstyti tarp skirtingų vėjo elektrinių parkų su skirtingais laiko

išlaikymais nuo kelių sekundžių iki kelių minučių. Didesniuose vėjo elektrinių parkuose, kurių galia

viršija 20 MW galimos kelios skirtingos nuostatos kelioms elektrinių grupėms. Priimtos nuostatos

vertės turi būti suderintos su tinklų operatoriumi.

Vėjo elektrinių ar vėjo parkų prijungimo taškų 110 kV tinklo įtampos turi būti nuo 100 kV

iki 123 kV ribose, o 330 kV tinklo įtampos turi būti nuo 300 kV iki 362 kV ribose. Tikslesnes vėjo

elektrinių prijungimo taško įtampų ribas nurodo perdavimo sistemos operatorius.


118

Esant reguluojamam prijungimo transformatoriui vėjo elektrinių įtampa turi būti

sureguliuota taip, kad nebūtų mažinama elektrinių galia.

Vėjo elektrinės ar vėjo elektrinių parkas turi turėti tikslų aktyvios galios valdymą pagal

užduotą palaikyti galią arba nuotolinį išjungimą iš tinklo operatoriaus valdymo sistemos,

generuojamai galiai apriboti. Reikalaujamas galios valdymo tikslumas turi būti ne mažesnis kaip

0,5 % nuo užduotos galios dydžio.

8.2. Reaktyviosios galios valdymo kriterijus

Reaktyviąją galią turi būti galima valdyti keturiais būdais:

tiesiogine reaktyvios galios užduotimi;

tiesiogine galios koeficiento cos φ užduotimi;

pagal charakteristika Q=f(U);

užduotu įtampos lygiu.

Visos užduotys turi būti priimamos iš tinklo operatoriaus dispečerinio valdymo sistemos.

Reaktyvios galios ir galios koeficiento cos φ galimybių charakteristikos prijungimo prie

tinklo operatoriaus taške turi būti patikrintos bandymais ir pateiktos operatoriui, bet jos turi būti ne

blogesnės nei pateiktos 8.2 paveiksle.

Tinklo operatorius turi turėti galimybę per savo dispečerinio valdymo sistemą bet kuriuo

metu aktyvuoti bet kurį iš keturių reaktyvios galios (įtampos) reguliavimo būdų, bei nusiųsti

reikiamą palaikyti reguliavimo užduotį. Reguliavimo užduotis ir parametrus cos φužd., Qužd., Uužd. Ir

nejautrumo zonzos ribas Urib1 ar Urib2 turi būti galima keisti per dispečerinio valdymo sistemą,

pasiunčiant ir vėjo elektrinės ar parko reguliatoriui.

Pagrindinis ir aktyvuotasis pagal nutylėjimą turi būti Q=f(U) reguliavimas (8.3 pav.). Jis turi

būti įdiegtas vėjo elektrinėse ar parke. Generuojama vėjo elektrinės ar parko reaktyvioji galia

priklauso nuo tinklo įtampos prijungimo taške (jei nesutarta su tinklo operatoriumi kitaip). O

maksimalios generuojamos ir vartojamos reaktyviosios galios ribos turi būti tos, kurios buvo

sutartos su operatoriumi ir patikrintos eksperimentu. Tokio reguliavimo nejautrumo zona neturi

viršyti 0,2 procento prijungimo taško vardinės įtampos.


119

cos φ=0,95 co

s φ

=0,9

5

8.2 pav. Reaktyvios galios ir galios charakteristika prijungimo taške

8.3 pav. Vėjo elektrinių parko reaktyviosios galios reguliavimo charakteristika Q=f(U)


120

Esant keletui artimų vėjo parkų, jungiamų prie tos pačios linijos ar transformatorių pastotės,

ir siekiant palaikyti pastovią įtampą pastotėje ar vėjo eleltrinės prijungimo taške, pagal nutylėjimą

vienas parkas turi reguliuoti reaktyviąją galią palaikydamas užduotą įtampą, o kiti parkai – pagal

užduotą reaktyviosios galios-įtampos charakteristiką arba palaikydami užduotą reaktyviąją galią ar

pastovų galios koeficientą.

Užduoto įtampos lygio ir reaktyviosios galios ar galios koeficiento cos φ reguliavimas turi

būti vykdomas proporciniu integraliniu (PI) arba proporciniu integraliniu diferencialiniu (PID)

reguliavimo dėsniais, reguliuojančiais užduoties ir fakto paklaidą iki nulio.

Vėjo elektrinės išorinio trumpojo jungimo metu turi apriboti tiekiamą aktyviąją galią ir

generuoti galimą didžiausią reaktyviąją galią į tinklą, kol nebus pašalintas trumpasis jungimas ir

atkurta prijungimo taško įtampa iki 0,85 jos vardinės reikšmės.

8.3. Vėjo elektrinių apsaugų kriterijus

Vėjo elektrinių apsaugų veikimas turi būti skirtingai esant gedimams:

artimoje zonoje (elektrinėje ir jos prijunginyje) reaguojant į srovės padidėjimą;

tolimoje zonoje (elektros tinkle už elektrinės prijunginio) reaguojant į elektros tinklo

įtampos ir dažnio pokyčius.

Antrasis apsaugų veikimas yra aktualus perdavimo sistemos operatoriui, nes jos veikimo

priežastys gali būti sisteminės avarijos, santykinai toli nuo vėjo elektrinių prijungimo taško. Dėl

vėjo elektrinių srovės keitiklių didelio jautrio padidėjusiai srovei, esančių, vėjo elektrinių apsaugų

nustatymai įtampos sumažėjimui yra ganėtinai dideli ir siekia apie 0,8–0,9 Un atjungiant be laiko

išlaikymo. Todėl net ir labai nutolę trumpieji jungimai tinkluose turi tiesioginį poveikį į vėjo

elektrinių atjungimą. Esant koncentruotai vėjo elektrinių integracijai sistemose, tai gali sukelti

didelius galios praradimus, kurie stipriai įtakoja į elektros energetikos sistemų tarpusavio galios

srautus, tuo sukeldami grėsmę tarpsisteminių pjūvių perkrovoms. Pilnai atjungtos vėjo elektrinės

pradeda leistis tik po kelių minučių, o tuo metu prarasta galia kompensuojama kitų elektrinių galios

didinimu. Siekiant greitesnio vėjo elektrinės galios atkūrimo tikslinga trumpojo jungimo metu vėjo

elektrines galvaniškai neatjungti nuo elektros tinklo, nes trumpasis jungimas nėra jos prijunginyje ir

jis gali būti pašalintas, atjungiant pažeistą EES elementą ne vėjo elektrinių jungtuvais. Todėl vėjo

elektrinės turi turėti trumpojo jungimo išlaikymo technologiją, angliškai taip vadinamą „Fault ride

through“. Vėjo elektrinė turi būti galvaniškai neatjungiama nuo elektros tinklo, kai įtampa

prijungimo prie perdavimo tinklo (110 kV ir aukštesnė įtampa) taške apibrėžta 8.4 paveiksle

pavaizduota charakteristika. Apatinė charakteristikos dalis nustatyta apibendrinus vėjo elektrinių


121

toleruotinus įtampos kitimo profilius kitose šalyse. Viršutinė charakteristikos dalis nustatyta

įvertinant leistinus trumpalaikius įtampos padidėjimus elektros tinklų įrenginiams operatyvinių

perjungimų ir avarinių režimų metu (Elektrinių ir elektros tinklų eksploatavimo taisykles, 2002).

8.4 pav. Įtampų lygiai perdavimo tinkle

Vėjo elektrinės turi išlaikyti mažiausiai du tokius įtampos kitimus, esant ir nesėkmingam

automatiniam kartotiniam įjungimui. Laiko trukmė tarp pasikartojančių trumpųjų jungimų priklauso

nuo vėjo elektrinių prijungimo taško ir elektros tinklo, todėl konkrečią laiko trukmę tinklo sistemos

operatoriaus gali pateikti kiekvienu konkrečiu atveju.

Atsikūrus tinklo įtampai, vėjo elektrinė ar parkas turi atkurti leistiną generuojamą galią, ne

mažesniu kaip 20 %–50 % vardinės galios per sekundę greičiu, t. y. atkuriant buvusią galią ne ilgiau

kaip per 5–2 sekundes atsikūrus prijungimo taško įtampai iki 0,85 vardinės jos vertės. Vokietijos

E.ON Netz tinklų kodas reikalauja 20 % per sekundę vardinės galios atkūrimo greičio, nes vėjo

elektrinių santykinai stiprus ryšys su UCTE leidžia palyginti lėtai atkurti buvusią vėjo elektrinių

galią ir išvengti galimų įtampos svyravimų. Tuo tarpu Didžiosios Britanijos tinklų kodas,

atsižvelgdamas į aktyviosios galios atkūrimo greičio svarbą savo mažesnės galios EES stabilumui,

reikalauja atkurti buvusią galią nedelsiant – per 0,5 sekundės. Dideli aktyviosios galios kitimo

greičiai reikalaujami ir apribojant galią. Be to, Didžiosios Britanijos tinklų kodas reikalauja, kad

vėjo parkai turėtų pirminio ir antrinio reguliavimo įrangą bei dažnio padidėjimo apsaugą. Airijos ir


122

Kanados Hydro-Quebec tinklo kodai reikalauja, kad vėjo parkai dalyvautų reguliuojant sistemos

dažnį.

Trumpojo jungimo metu tinkle visų elektrinių žadinimo sistemos bando didinti nukritusią

įtampą. Tai turi daryti ir vėjo elektrinės trumpojo jungimo metu generuodamos reaktyviąją galią į

elektros tinklą. Trumpojo jungimo metu vėjo elektrinės turėtų apriboti tiekiamą aktyviąją galią ir

pereiti į taip vadinamą reaktyvios galios generavimo režimą (angl. reactive power mode), kol nebus

pašalintas trumpasis jungimas ir atsikuria reikiamo lygio prijungimo taško įtampa arba elektrinės

valdymo sistemoje trumpojo jungimo išlaikymo nustatytam laikui (angl. delay time for FRT). Visų

kitų įtampos apsaugų pakopų nustatymai turi nepatekti į 8.4 paveiksle raudonai apibrėžtą zoną.

8.4. Vėjo elektrinės valdymo kriterijus

Vėjo elektrinių apsaugų nuo vėjo gūsių nustatymai turi būti išskaidomi atskiroms vėjo

elektrinėms galimai skirtingai. Būtina, kad elektrinių stabdymo ir įjungimo vėjo greičių nustatymai

skirtųsi ne mažiau kaip 10 procentų tam, kad šiek tiek pasikeitus vėjo greičiui jos vėl nebūtų

stabdomos ir įjungiamos. Rekomenduojama, kad vėjo elektrinės turėtų vėjo gūsių dinaminę

valdymo sistemą, kuri esant stabdymo vėjo greičiui, lygiam apie 0,8-0,85 leistinos didžiausios vėjo

greičio vertės, tačiau ne mažesniam kaip 25 m/s, pradėtų mažinti generuojamą galią. Toliau didėjant

vėjo greičiui ir, pasiekus leistiną didžiausiąją vėjo greičio reikšmę, galia turi būtų sumažinta iki

nulio.

Vėjo elektrinių įjungimo prie minimalaus vėjo greičio nustatymai taip pat turi būti

diferencijuojami pagal vėjo greičio ar laiko išlaikymo nustatymus.

Lietuvoje kol kas vėjo elektrinių parkai neturi savo bendro valdymo operatoriaus t.y.

dispečerinio centro kaip kad kitose elektros energetikos sistemose (pvz. Ispanijoje). Todėl vėjo

elektrinių valdymas turi būti tiesioginis ir pilnai atliekamas iš EES dispečerinio centro SCADA

sistemos XA/21. Siekiant išvengti elektros energijos gamintojų diskriminacijos, techniniai

reikalavimai ir sąlygos turi būti galimai vienodi. Prie perdavimo tinklo jungiamos šiuolaikiškos vėjo

elektrinės praktiškai visos turi valdomus dažnio keitiklius, leidžiančius valdyti parametrus kaip ir

įprastose elektrinėse.

8.5. Vėjo elektrinių elektros kokybės kriterijus

Vėjo elektrinės turi tenkinti galiojančio LST-EN 50160 standarto reikalavimus. Naujai

patvirtintame standarte elektros kokybės reikalavimai nepakito.


123

8.6. Vėjo elektrinių parko informacijos apimties ir mainų kriterijus

Vėjo elektrinės ar parko reguliatorius turi realiame laike siųsti matavimą apie galimą

generuoti vėjo elektrinių parko aktyviąją galią ir ne rečiau kaip kas kelias minutes siųsti

nepagamintos elektros energijos kiekio informaciją, jeigu vėjo elektrinių generuojama galia buvo

apribota.

Jei dispečerinio valdymo sistemoje pakeičiamos apsaugų nustatymų ir delsų vertės, tai jos

vėjo elektrinei turi būti siunčiamos ir priimamos automatiškai.

Nuolatos turi būti atliekamas visų nustatytų iš tinklo operatoriaus dispečerinio valdymo

sistemos vėjo elektrinių valdymo parametrų monitoringas, t.y. visi nustatomi dydžiai turi būti

matuojami ir siunčiami atgal į tinklo operatoriaus dispečerinio valdymo sistemą.

Signalai apie nustatytus valdymo režimus taip pat turi būti gaunami iš vėjo elektrinės ar

parko reguliatoriaus.

Vėjo elektrinių ir vėjo parkų aktyviosios galios matavimo tikslumas turi būti ne mažesnis už

1,0 matavimo prietaisų klasės tikslumą.

8.7. Vėjo elektrinių parko patikros ir bandymų kriterijus

Vėjo elektrinių matematiniai modeliai su reikiamais duomenimis statinių ir dinaminių

procesų modeliavimui turi būti pateikti perdavimo sistemos operatoriui.

Jeigu (dar) nėra galimybių vėjo elektrinių parke atlikti pažaidų eksperimentus, galima

panaudoti vėjo elektrinių tipo gamyklinių bandymų duomenis. Gamintojas atsako už tokių būtinos

informacijos pateikimą tinklų operatoriui. Pastačius elektrines ir atiduodant eksploatuoti vėjo

elektrinių parką, turi būti pateiktas parko atnaujintas ir (pasyviais) eksperimentais patikslintas

modelis.

Vėjo elektrinės keliami reikalavimai ir techninės sąlygos:

1. Vėjo elektrinė, kuri jungiama prie 0,4 kV elektros tinklo, kurios galia yra iki 30 kW ir

neviršija vartotojo leistinosios suvartoti galios, privalo atitikti tokio tipo įrenginiams ES

galiojančius standartų reikalavimus. Vėjo elektrinės sertifikatas turi būti pateiktas skirstomojo

tinklo operatoriui ir turi būti įrengta atskira komercinė apskaita. Kiti prijungimo taisyklių

reikalavimai nėra taikomi.

2. Vėjo elektrinė, kuri jungiama prie 0,4 kV elektros tinklo, kurios galia yra nuo 30 kW iki

100 kW galios, turi tenkinti tuos prijungimo reikalavimus ir technines sąlygas, kuriuos nustato

skirstomojo tinklo operatorius.


124

3. Visos vėjo elektrinės, kurių galia didesnė kaip 100 kW, turi atitikti vėjo elektrinių

prijungimo taisyklių bendruosius reikalavimus ir atitinkamas technines sąlygas.

4. Bendruosius ir papildomuosius reikalavimus ir projektavimo technines sąlygas turi atitikti

vėjo elektrinės arba vėjo elektrinių parkai, kurie numatomi prijungti prie 6 kV ar aukštesnės

įtampos tinklo ir kurie į prijungimo tašką pateiks suminę 1 MW arba didesnę galią, neatsižvelgiant į

elektrinių nuosavybės teises. Jei tame pačiame prijungimo taške numatoma prijungti daugiau vėjo

elektrinių, tai techninėms sąlygoms nustatyti visų esamų ir planuojamų statyti vėjo elektrinių galios

turi būti susumuotos. Veikiančių vėjo elektrinių konstrukcijos ar parametrų pakeitimai turi būti

prilyginami naujos vėjo elektrinės prijungimui.

Išvados

1. Prijungiamų prie elektros tinklų vėjo elektrinių projektavimo techninių sąlygų tikslas yra

nustatyti pagrindinius minimalius techninius, projektavimo ir veiklos (darbo) kriterijus,

kurie netrikdytų elektros tinklų darbo ir leistų tinkamai vykdyti savo funkcijas bei būtų

vienodi visoms tokios pat kategorijos elektrinėms (savininkams).

2. Nustatyta, kad mažos galios ir su silpnais tarpsisteminiais ryšiais EES stabilumui užtikrinti,

vėjo elektrinės ar parko leistina generuojama galia turi būti atkurta ne mažesniu kaip 20 %–

50 % vardinės galios per sekundę greičiu tiek atsikūrus tinklo įtampai po gedimo tiek ir

galią mažinant.

3. Vėjo parkai turi turėti pirminio ir antrinio reguliavimo įrangą bei dažnio padidėjimo

apsaugą.

4. Vėjo elektrinių prijungimo prie elektros tinklų techninėse sąlygose turi atsispindėti

aktyviosios ir reaktyviosios galių valdymo, elektrinės apsaugų ir valdymo, elektros kokybės,

informacijos apimties ir mainų, patikros ir bandymų pagrindiniai apibendrinti kriterijai.

5. Vėjo elektrinė, kurios galia yra iki 30 kW, privalo atitikti tokio tipo įrenginiams galiojančius

standartų reikalavimus ir turi būti įrengta atskira komercinė apskaita bei išpildytos

supaprastintos skirstomųjų tinklų projektavimo techninės sąlygos.

6. Visos vėjo elektrinės, kurių galia didesnė kaip 30 kW, turi atitikti vėjo elektrinių prijungimo

taisyklių bendruosius reikalavimus ir skirstomojo tinklo operatoriaus projektavimo

technines sąlygas.

7. Bendruosius ir papildomuosius reikalavimus ir technines sąlygas turi atitikti vėjo elektrinės

arba vėjo elektrinių parkai, kurie numatomi prijungti prie 6 kV ar aukštesnės įtampos tinklo

ir kurie į prijungimo tašką pateiks suminę 1 MW arba didesnę galią.


125

9. VISŲ RINKOS DALYVIŲ DALYVAVIMO VĖJO ELEKTRINIŲ PLĖTROS

PROGRAMOJE GALIMYBIŲ ĮVERTINIMAS (LEI)

Ūkinių vienetų, dalyvaujančių vėjo elektrinių plėtros programoje, įvardijimas rinkos

dalyviais yra daugiau sąlyginis nei motyvuotas teisiškai ar ekonomiškai, nes ekonominė parama

vėjo elektrinės savininko neleidžia vadinti laisvosios rinkos dalyviu. Ir jeigu pasibaigus paramos

laikotarpiui VE pagaminta energijai bus taikomas garantuotas supirkimas (vidutinėmis rinkos

kainomis), jos savininkas taip pat liks tik sąlyginiu rinkos dalyviu.

Šiuo metu nėra patvirtintos VE plėtros programos (ar plano) nuo 2011 metų, o leidimų

statyti naujus vėjo parkus yra išduota netoli 2000 MW. Tokia didelė galia keleriopai viršija

Lietuvos EES technines galimybes priimti šią galią savo poreikio grafikui dengti. Tad naujos

programos poreikio kaip ir nėra, jeigu iki šiol išduoti leidimai bus realizuoti. Plėtros programa,

jeigu tokia būtų, galėtų numatyti:

plėtros ribas, kad nesusidarytų perteklinės VE galios Lietuvoje, kurios gamins

nereikalingą užsienio rinkoms energiją (ir kurios kitų šalių tiekėjai nepirks, nes

greičiausiai patys bandys eksportuoti perteklinę energiją į kitas šalis);

plėtros apimtis nerealizuotiems plėtros leidimams kompensuoti skelbiant pakartotinius

konkursus, jeigu daug išduotų iki šiol leidimų būtų nerealizuota, ir nesusidarys

perteklinių vėjo elektrinių galių;

plėtros apimtis mažoms vėjo elektrinėms (250-1000 kW), jungiamoms prie 10 kV tinklų.

Iš sąlyginių rinkos dalyvių didžiausias galimybes dalyvauti vėjo elektrinių plėtros

programoje turi didesnių vėjo parkų, jungiamų prie perdavimo tinklo, statytojai. Tai užsienio

kapitalo įmonės, turinčios parkų statybos ir eksploatavimo patirtį ir norinčios gauti Lietuvoje vieną

iš didžiausių Europoje pastoviųjų tarifų.

Mažas vėjo elektrines statytis gali įvairūs sąlyginiai rinkos dalyviai iš Lietuvos, pirmiausia –

susikooperavę ūkininkai.

Tolimesnę vėjo elektrinių plėtrą (virš 200 MW po 2010 metų) rekomenduotina vykdyti

organizuojant skaidrius nediskriminacinius konkursus arba aukcionus, siekiant, kad juose dalyvautų

kuo daugiau elektros gamintojų rinkos dalyvių. Konkursai turėtų būti organizuoti kiekvienai vėjo

energetikos plėtros zonai atskirai ir neviršyti 50% zonoje esančių perdavimo tinklų leistino

apkrautumo.

Informaciją apie konkurso eigą, gautus pasiūlymus, laimėtojus ir laimėjimo sąlygas

rekomenduojama skelbti viešai, tinklų operatorių tinklapyje.


126

10. PAPILDOMŲ IR SISTEMINIŲ PASLAUGŲ OPTIMALAUS TEIKIMO STRUKTŪROS

NUSTATYMAS

Sistemines paslaugas teikia perdavimo sistemos operatorius visiems savo sistemos

naudotojams, taip pat kitų perdavimo sistemų operatoriams. Šias paslaugas jis suformuoja iš

papildomų paslaugų, kurias teikia atskiros elektrinės, vartotojai (vartotojų grupės) ir kiti PSO.

Neigiami vėjo elektrinių poveikiai sisteminių paslaugų apimčiai. Vėjo elektrinių

prijungimas didins reguliavimo rezervų – antrinio ir tretinio – poreikį ir naudojimo intensyvumą:

papildomų n-1 tipo rezervų reikės visada, kai bendrasis sistemos rezervas sudaromas A

metodu (atskiri rezervai didžiausio blokų atsijungimui ir VE generacijos nuokrypiui nuo prognozės

padengti);

papildomų n-1 tipo rezervų reikės tiek, kiek VE generacijos nuokrypio nuo prognozės

padengimo rezervai viršija didžiausio bloko atsijungimui kompensuoti reikalingą rezervą (bendrasis

sistemos rezervas sudaromas B metodu);

n-1 tipo rezervai (sudaryti ir A, ir B metodu) bus naudojami intensyviau, nei scenarijuje be

VE prijungimo, nes nuokrypių nuo prognozės bus daug dažniau nei blokų avarinių atsijungimų. Tai

reiškia, kad perdavimo sistemos operatoriaus sąnaudos sistemos balansavimui padidės.

Teigiami vėjo elektrinių poveikiai sisteminių paslaugų apimčiai. Vėjo elektrinių

prijungimas mažins aktyviosios energijos nuostolius skirstomuosiuose ir perdavimo tinkluose, nes

daugiau energijos bus pagaminama prie skirstomųjų tinklų prijungtose VE, taigi – arčiau vartotojų

apkrovų.

Kitas teigiamas efektas – vėjo elektrinių parkai gali palengvinti įtampų reguliavimą

perdavimo ir skirstomajame tinkle automatiškai keisdami reaktyviosios galios kompensavimą

tinkle.

Optimali sisteminių ir papildomų paslaugų, susijusių su vėjo elektrinėmis, teikimo

struktūra. Hipotetiniu atveju eksportuojant perteklinę vėjo elektrinių galią, ją rezervuoti turėtų tų

šalių, kuriose yra pirkėjai, perdavimo sistemos operatoriai. Rezervuoti eksportuojamas galias

Lietuvos elektrinėmis būtų neoptimalu, nes Lietuvos elektrinės generatoriai turėtų dirbti minimaliu

režimu, kad palaikytų besisukantį tretinį rezervą.

Optimalios papildomų paslaugų sistemos metmenys būtų tokie:

antrinį n-1 rezervą (maždaug 3 h) teikia Kruonio HAE, Kauno HE ir nedidele dalimi –

Lietuvos elektrinės blokai;


127

antrinį rezervą EES poreikio ir generacijos svyravimams padengti (±60 MW) rezervą

teikia Lietuvos elektrinės blokai;

tretinį rezervą teikia pirmiausia pigesni nei Lietuvoje kitų (kaimynų) perdavimo sistemos

operatorių siūlymai. Po jų – naujasis dujų turbininis blokas Lietuvos elektrinėje (440

MW įrengtosios galios), po jo – didžiųjų termofikacijos elektrinių blokai (Vilniaus,

Kauno, Mažeikių). Ketvirti pagal prioritetą turėtų būti Lietuvos elektrinės 300 MW

blokai. Penkti būtų – Panevėžio TE blokai. Neoptimalu būtų perdavimo sistemos rezervą

rezervą „rinkti“ iš komunalinių atliekų deginimo elektrinių, biomasės elektrinių,

vartotojų elektrinių.

Naujos AE (1350 MW) dalyvavimas tretinio rezervo teikime laikytinas įmanoma nauja

artimos ateities technologija. Darbo autoriai jos tretinio rezervo struktūrai nesiūlo,

laikydamiesi požiūrio, kad Naujos AE galią valdys 4 šalys-statytojos (Lietuva, Lenkija,

Estija, Latvija), ir pretenduoti į kaimynų valdomas galias (kad duotų Lietuvos EES

antrinių rezervų) būtų nekorektiška.

Bet kuriuo atveju, išskirtinė teisė atskiriems naudotojams į atskirus galios rezervus nesudaro

sąlygų efektyviausiu ir pigiausiu būdu teikti rezervavimo paslaugas sistemoje.

Rezervų rinka turėtų apimti visus Lietuvos gamintojus ir kitus rezervinių galių tiekėjus (įskaitant

vartotojus). Efektyvumui ir konkurencijai didinti rekomenduojama rezervų rinką išplėsti apimant

visas Baltijos EES, bei Skandinavijos EES.

Vėjo elektrinių dalyvavimas teikiant papildomas paslaugas. Vėjo parkai galės reguliuoti

įtampas keisdami savo sinchroninių generatorių reaktyviosios galios generavimo/vartojimo režimą.

Tai būtų papildoma paslauga, teikiama pagal ilgalaikę sutartį su perdavimo sistemos operatoriumi.

Šis režimas būtų keičiamas pagal valdymo komandą, siunčiama vėjo parkui iš dispečerinio centro

(rankiniu, automatiniu būdu) arba iš tinkluose įrengtos automatinės įtampos reguliavimo sistemos

valdiklių. Tiesa, tai padidintų informacinių komunikavimo technologijų diegimo sąnaudas. Būtų

optimalu, jeigu PSO tokias paslaugas pirktų konkurencinėmis sąlygomis, kai vėjo elektrinės

pasirenkamos iš kitų generatorių (ar šaltinių) dėl pigesnių kainų.

11. EFEKTYVI, DARNI IR EKONOMIŠKAI PASITEISINANTI VĖJO ELEKTRINIŲ

PLĖTRA LIETUVOJE

Efektyvi vėjo elektrinių plėtra būtų tokia, kai VE gamins elektros tiek, kad Lietuva įvykdytų

savo įsipareigojimus Europos Sąjungai pagaminti reikiamą kiekį elektros iš atsinaujinančių šaltinių.


128

Efektyvi plėtra turėtų laiduoti pačių vėjo elektrinių (ir jų prijungimo prie tinklų sąnaudų)

atsipirkimą per nustatytą laikotarpį.

Darni plėtra pirmiausia reikštų negaminti perteklinės Lietuvai energijos. Jeigu tokia būtų

gaminama specialiai eksportui, pirkėjus savo elektrai turėtų surasti patys vėjo parkai arba juos

atstovaujantys tiekėjai.

Darni plėtra reikštų, kad reguliavimo rezervų poreikius eksportuojamai vėjo elektrinių

energijai turėtų susirasti patys vėjo parkai arba juos atstovaujantys tiekėjai. Tokiu atveju Lietuvos

generatoriai nebūtų priversti dirbti techniniu minimumu, kad palaikytų reikiamus rezervus

eksportuojamai galiai.

Darni plėtra turėtų palikti vietos Lietuvos poreikio grafike ir biomasės elektrinėms.

Darni plėtra reikštų ir konkurencinės elektros rinkos išsaugojimą Lietuvos pardavimų

rinkoje, kurios praktiškai liktų nedaug, jei vėjo elektrinės dengtų tą Lietuvos poreikio dalį, kuri

lieka atmetus būtinąsias elektrines (termofikacines, vartotojų elektrines, besisukančius rezervus).

Ekonomiškai pasiteisinant plėtra reikštų, kad vėjo parkai negauna skatinimo paramos

atsipirkus jų investicijoms (arba pasibaigus nustatytam skatinimo laikotarpiui) ir būtų išvengiama

viršpelnių susidarymo skatinimo sąskaita.

Jei hipotetiniu atveju vyktų VE galios eksportas iš Lietuvos, skatinti jį būtų ekonomiškai

neteisinga.

Ekonomiškai pasiteisinanti plėtra reikštų, kad perdavimo sistemos operatoriaus papildomos

išlaidos vėjo elektrinių rezervavimui ir balansavimui netampa nepriimtinai didelėmis. Priimtinumo

klausimą bus galima spręsti prijungus bent 200 MW suminės VE galios.

Ekonomiškai pasiteisinanti plėtra turėtų „pervesti“vėjo elektrines į konkurencines rinkos

sąlygas pasibaigus nustatytam laikotarpiui.

Su ekonomiškai pasiteisinančia plėtra galima sieti ir Lietuvos perdavimo sistemos

operatoriaus reikalavimą vėjo parkams teikti savo galios prognozes ir jiems taikyti ribotą

balansavimosi atsakomybę – kai vėjo parkai už dalį savo nebalansų (nuokrypių nuo prognozės)

atsiskaito pirkdami/parduodami balansavimo energiją.

Rekomenduotina maksimali iki 500 MW vėjo elektrinių galia Lietuvos EES pirmame plėtros

etape, užtikinant diversifikuotą atsinaujinančių šaltinių panaudojimo elektros gamybai plėtrą.

Pasiekus 500 MW vėjo elektrinių suminę galią, būtina įvertinti ar poveikis ir įtaka elektros

energetikos sistemai atitinka studijoje nustatytiems poveikiams.

Neproporcingai didelė vėjo elektrinių suminė galia gali turėti neigiamos įtakos Lietuvos

EES galių balanso suvaldymui, kas gali būti viena iš svarbesnių kliūčių siekiant susijungti

sinchroniniam darbui su UCTE, bei padidintų priklausomybę nuo Rusijos EES.


129

12. REAKTYVIOSIOS GALIOS IR ĮTAMPOS VALDYMAS ELEKTROS

TINKLUOSE

Perdavimo tinklas

Įtampų lygiai elektros perdavimo tinkle yra reguliuojami keičiant sinchroninių generavimo

agregatų generuojamą reaktyviąją galią, įjungiant arba išjungiant kondensatorių baterijas bei

šuntinius reaktorius. 110 kV tinklo įtampos gali būti valdomos nustatant atitinkamas

autotransformatorių atšakų padėtis.

Prijungus didelės galios vėjo parkus, gali pasikeisti aktyviosios ir reaktyviosios galių srautų

kryptys, vėjo parkų prijungimo vietose įtampos gali padidėti. Iš kitos pusės, didelės galios srautą

perduodant ilgomis linijomis, gali padidėti įtampos nuostoliai ir dėl to įtampos nutolusiuose

mazguose sumažėtų.

Paprastai vėjo parkų reaktyviosios galios valdymo galimybės, lyginant su įprastiniais

sinchroniniais generavimo agregatais, yra mažesnės, vadinasi, mažesnės yra ir įtampos valdymo

galimybės. Todėl reikia ištirti, ar prijungus didelės galios vėjo parkus būtų reikalingos papildomos

įtampų reguliavimo priemonės.

Perdavimo tinklo įtampų lygiai tyrinėti, darant prielaidą, kad vėjo parkai reguliuoja

reaktyviąją galią ±0,2×PN ribose, o vėjo parkų aukštinančiųjų galios transformatorių santykinis

transformacijos koeficientas yra 1,05. Esant tokiam reaktyviosios galios valdymo diapazonui, 330

kV ir 110 kV tinklo įtampas galima palaikyti leistinose ribose be papildomų reguliavimo priemonių

ir naudojant tik esamus (arba planuojamus plečiant perdavimo tinklą) šuntinius reaktorius bei

kondensatorius ir autotransformatorių atšakų valdymą.

Reikia atkreipti dėmesį, kad prie vienos linijos arba prie linijų grupės prijungus keletą vėjo parkų, jų

įtampų ir reaktyviosios galios valdymas turėtų būti koordinuotas. Paprasčiausiai tokį valdymą

galima realizuoti taip, kad vienas parkas palaikytų nustatytą įtampos vertę, o likusieji parkai –

nustatytą galios koeficiento cosφ (arba tgφ) reikšmę.

Skirstomasis tinklas

Mažėjant energijos pagrindiniams ištekliams, neišvengiamai auga elektros bei šilumos

energijų kainos, o tai priverčia taupyti. Taupyti vartojant, gaminant bei paskirstant. Maži energijos

šaltiniai tampa labai svarbiais lokaline prasme.

Skirstomasis elektros tinklas yra pats gausiausias. Elektros energetikos sistemos

technologinių nuostolių didžiausia dalis yra jame. Jo darbo ekonomiškumas labai priklauso nuo


130

režimo parametrų, kurie, ypač įtampos, esant didelėms linijų varžoms yra labai jautrūs elektros

tiekimo pokyčiams.

Lietuvos energetinėje sistemoje skirstomuosius elektros tinklus sudaro 35, 10, 6 ir 0,4 kV

elektros tinklai. Dar yra kontaktiniai kitų įtampų tinklai. Į bet kurį gali būti įjungta vėjo elektrinė ar

jų parkas. Nuo pasirinktos prijungimo vietos priklauso pradiniai kaštai ir vėlesni eksploatavimo

kaštai, kurie turi būti iš anksto įvertinti, nes nuo to labai priklauso vėjo elektrinės įrengimo projekto

rentabilumas ir skirstomojo elektros tinklo darbo rodikliai, valdymo technologijos. Prijungus keičiasi

elektros tiekimo pobūdis. Skirstomasis elektros tinklas (SET) su vėjo elektrine pasidaro aktyviu

skirstomuoju elektros tinklu (ASET), kuriame elektros tiekimas vartotojams gali jau būti tiek

spindulinis, tiek dvikryptis. ASET tampa perdavimo tinklu tam laikotarpiui, kol generuoja aktyviąją

galią. Elektros tiekimo pobūdžio kaitos įgyvendinimui turi būti priderintas valdymas, apsaugos,

technologinė automatika, apskaitos sistema. Elektrinė SET atžvilgiu yra kaip pirmos – trečios

kategorijos vartotojas. Skirtumas tik tame, kad vykdomas energijos gaminimas, o ne vartojimas.

Prisijungimo vieta ir pasekmių skaičiavimas yra daugiavariantinis uždavinys. Esant žinomai vėjo

elektrinės pastatymo vietai visuomet yra keli jos prijungimo prie SET variantai. Tai svarbu tiek SET,

tiek vėjo elektrinės darbo rodikliams.

Šiame skyriuje yra nagrinėjama pavienių vėjo elektrinių ar jų parko įtaka skirstomojo elektros

tinklo darbui, įtampų režimams, išryškinant prisijungimo ir darbo jame galimybes.

12.1. Vėjo elektrinės prijungimo prie skirstomojo elektros tinklo galimybės

Vėjo elektrinė ar jų parkas prie skirstomojo elektros tinklo gali būti prijungiama patenkinus

techninių taisyklių reikalavimus. Prieš tai turi būti išspręsti tikslingumo, žemės disponavimo,

ekologiniai bei techniniai uždaviniai.

Vienas iš svarbesnių techninių uždavinių- prisijungimo prie skirstomojo elektros tinklo

ekonomiškiausios alternatyvos suradimas, nes jų gali būti keletas. 12.1 pav. parodyti galimi vėjo

elektrinės prijungimo prie SET variantai:

a) Trumpiausias prisijungimas prie F01 ar F05. Reikėtų rekonstruoti fiderių ir transformatorių

pastočių apsaugas ir automatiką;

b) Prisijungimas per TP-B skirstyklą;

c) Prisijungimas per rezervavimo vietos (RV) skirstyklą.


131

12.1 pav. Vėjo elektrinės galimas prijungimas prie SET su dviem transformatorių pastotėmis

Jeigu vėjo elektrinė geografiškai yra arti transformatorių pastotės, tai geriausia ją prijungti

prie skirstomojo elektros tinklo per jos skirstyklą (12.2 pav.). Šiuo atveju neprireiktų keisti fiderių

darbo režimo, palankiausiai būtų panaudojamos fiderių kamieninės dalys, padidėtų elektros tiekimo

patikimumas. Tačiau tektų rekonstruoti transformatorinės skirstyklą, elementų apsaugas ir

automatiką.

12.2 pav. VE prijungimas prie SET per TP skirstyklą

Pagamintos elektros energijos pardavimas vyktų panaudojant TP skirstyklą ir nuo jos nueinančius

fiderius. VE taptų TP zonos vartotojų pagrindiniu elektros tiekėju, kiek tai leistų jos generuojama

galia. Be to, VE su valdoma generuojama reaktyviąja galia galėtų tapti TP zonos įtampų režimų

reguliatoriumi, valdydama elektros tiekimo suminius nuostolius. Prisijungti prie fiderio kamieninės

dalies yra geriau todėl, kad joje būna didesnio skerspjūvio laidininkai, praleidžiantys didesnes galias

su mažesniais nuostoliais.


132

12.3 pav. VE prijungimas prie SET su keliomis rezervavimo vietomis

Prisijungiant per rezervavimo vietas, jų skirstyklas reikėtų rekonstruoti taip, kad būtų galimas

tiek rezervavimo vietų darbas, tiek ekonomiškiausias VE ir ASET darbas. VE taptų TP-1 fiderio F01,

TP-2 fiderio F05, TP-4 fiderio F03, TP-3 fiderio F01 vartotojų pagrindiniu elektros tiekėju, kiek tai

leistų VE instaliuota ir tuo metu išvystoma galios ir pagrindiniu šių fiderių įtampų režimų

reguliatoriumi, jei tai būtų verta.

Išnagrinėjus Lietuvos ES schemą buvo pastebėta, kad ryšio tarp perdavimo ir skirstomųjų

elektros tinklų pastotėse, TP, yra instaliuoti vienas arba du galios transformatoriai, kurių galios kinta:

110/35/10 kV RP–nuo 6,3 iki 25 MVA; 110/10 kV RP– nuo 2,5 iki 40 MVA; 110/6 kV RP– nuo 6,3

iki 15 MVA. Šių transformatorinių ryšio su perdavimo tinklu stiprį nusako trifazių trumpųjų jungimų

galios, jiems įvykus ant aukštos pusės šynų. Jas apibendrina 12.4 pav. pateikta diagrama.


133

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Ale

k1 1

1

Ale

k2 1

1

Aly

tu 1

1

Ant

al 1

1

Bub

1 11

Bub

2 11

Buk

ta 1

1

Dai

n1 1

1

Did

z 11

Duk

st 1

1

Dum

p 11

End

rj 1

1

Gar

g2 1

1

IAE

11

IGN

1 11

Len

ki 1

1

Lyg

um 1

1

Mer

ki 1

1

Silu

t 11

Vas

uo 1

1

Vie

ks 1

1

Vil

n 11

Zas

l 11

Zid

ik 1

1

110 kV mazgai

MVA

12.4 pav. Skirstomojo elektros tinklo transformatorinių prisijungimo prie perdavimo tinklo ryšio stipris

Kuo didesnė trumpojo jungimo ant ryšio pastotės galia, tuo stipresnis to mazgo ryšys su

perdavimo tinklu. Įtampų režimai ir jų valdymas sudėtingėja silpnėjant šiam ryšiui. Skirstomojo

tinklo ryšio su perdavimo tinklu stiprį tiesiogiai nulemia transformatorių pastotėje naudojamo

transformatoriaus galia. Nepalankiausia situacija yra 2,5 MVA galios transformatoriaus atveju.

Tolesniu ryšio stiprį lemiančiu komponentu yra fideris, kurio įtampų režimą labiausiai įtakoja

kamieninės dalies elektriniai parametrai. Panagrinėjus realius fiderius galima išskirti

nepalankiausią fiderio struktūrą su didžiausia kamieno sumine varža. Nagrinėtos fiderių apimties

rezultatai yra parodyti 12.5 pav.

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13markių kaita

varž

a, O

m

SmalF01 Rsum Smal F01 Xsum Smal F02 RsumSmal F02 Xsum Stak F02 Rsum Stak F02 XsumStak F021 Rsum Stak F021 Xsum Veiv F05 RsumVeiv F05 Xsum Veiv F01Rsum Veiv F01 XsumVeiv F07 Rsum Veiv F07 Xsum Veiv F02 RsumVeiv F02 Xsum Veiv F03 Rsum Veiv F03 XsumVeiv F04 Rsum Veiv F04 Xsum

12.5 pav. Skirstomojo elektros tinklo 10 kV fiderių tirtos apimties kamienų suminės varžos

Šioje apimtyje išryškėjo nepalankiausia fiderio kamieno struktūra, kuri yra parodyta 12.6

pav. Joje silpniausia kamieno grandis yra AS-50 markės laidas.


134

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A-70 A-70 AS-50 AS-50 AS-50 AS-35 A-70 AS-50 AS-70 AS-50

naudojamas laidas

varž

a, O

m Veiv F04 Rsum

Veivl F04 Xsum

12.6 pav. Nepalankiausio įtampų režimams 10 kV fiderio kamieno struktūra

Apjungus visus tris sunkiausius atvejus ir papildomai įvertinus dar būtiną elektros tiekimo

schemos patikimumą, gaunama vėjo elektrinių darbo sąlygas modeliuojanti atstojamoji schema, kuri

gali būti naudojama surandant jų leistinos didžiausios generavimo galios apatinę ribą. Ji taip pat gali

būti naudojama viršutinės leistinos didžiausios generavimo galios ribos suradimui, jeigu joje

įvertinami konkretūs vėjo elektrinės būsimos prijungimo taško ( taškas x ) vietos parametrai. Aišku,

kad tokia schema yra tinkama tokiu atveju, kai VE prijungimo taškas x yra fiderio kamiene. Ši

schema yra pateikta 12.7 pav.

12.7 pav. Vėjo elektrinių darbo sąlygas modeliuojanti schema, generuojamos leistinos maksimalios galios apatinės ribos suradimui


135

Ieškant leistinos didžiausios generavimo galios ribos, yra būtina atsižvelgti į kamieno

silpniausią ruožą, jo leistinąją galią, pagal jo darbo sąlygų apribojimus ir įtampos nuostolius. 12.8-

12.13 pav. yra pateikta leistinosios ribinės galios įvairių įtampų laidams ir kabeliams prie įvairių

darbo sąlygų pagal didžiausią leistinają srovę.

0

50

100

150

200

250

300

1,5

2,5 4 6

10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

skerspjūvis, mm^2

kVA

12.8 pav. 0,4 kV varinėmis gyslomis kabelių leistinosios galios blogiausiomis darbo sąlygomis

0

100

200

300

400

500

600

10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

skerspjūvis, mm^2

kVA

AS plikas laidas

A plikas laidas

12.9 pav. 0,4 kV AS ir A plikų laidų leistinosios galios

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

10

16

25

35

50

70

95

12

0

15

0

18

5

24

0

30

0

skerspjūvis, mm^2

kVA

AS plikas laidas

A plikas laidas

12.10 pav. 10 kV AS ir A plikų laidų leistinosios galios


136

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

150

185

240

300

skerspjūvis, mm^2

kVA

12.11 pav. 10 kV aliumininėmis gyslomis kabelių didžiausios leistinosios galios blogiausiomis darbo sąlygomis

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1,5

2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

150

185

240

300

skerspjūvis, mm^2

kVA

12.12 pav. 10 kV varinėmis gyslomis kabelių didžiausios leistinosios galios blogiausiomis darbo

sąlygomis

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

10

16

25

35

50

70

95

12

0

15

0

18

5

24

0

30

0

skerspjūvis, mm^2

kVA

AS plikas laidas

A plikas laidas

12.13 pav. 35 kV AS ir A plikų laidų didžiausios leistinosios galios


137

12.2. Vėjo elektrinių generatorių ir jų valdymo sistemų galimybės

Vėjo elektrinės generatorius yra elektromechaninis keitiklis, kurio pagalba vėjo kinetinė

energija yra keičiama į elektros energiją. Šio keitimo proceso techninės charakteristikos priklauso

nuo naudojamo generatoriaus markės ir jį aptarnaujančios techninės aplinkos, kuri tiesiogiai

dalyvauja reguliuodama generatoriaus režimą, įvertindama situaciją prijungimo vietoje.

Nagrinėtų vėjo elektrinių generatorių generuojamų galių grafikai pateikti 14-16 pav.

0

500

1000

1500

2000

2500

-0,5…0,5 0,5…0,15 0,15…0,25 0,25…0,35 0,35…0,45 0,45…0,55 0,55…0,65 0,65…0,75 0,75…0,85 0,85…0,95 0,95…1,05

apkrautumo koeficientas

Pg

, K

W;

Qg

, kV

Ar

P_E3_2000

Q_E3-2000

P_E2_2000

Q_E2_2000

P_E_800

Q_E-800

P_E_2000

Q_E-2000

P_E-33

Q-E-33

P_GEVMP250

Q_GEVMP250

12.14 pav. Vėjo elektrinių generatorių Pg(kap), -Qg(kap)

0

500

1000

1500

2000

2500

-0,5…0,5

0,5…

0,15

0,15

…0,25

0,25

…0,35

0,35

…0,45

0,45

…0,55

0,55

…0,65

0,65

…0,75

0,75

…0,85

0,85

…0,95

0,95

…1,05


Pg, K

Wr

P_Enercon3_2000

P_Enercon2_2000

P_Enercon_800

P_Enercon_2000

P_Enercon-33

P_GEVMP250

12.15 pav. Vėjo elektrinių generatorių Pg(kap)


138

0

20

40

60

80

100

120

-0,5

…0,

5

0,5…

0,15

0,15

…0,

25

0,25

…0,

35

0,35

…0,

45

0,45

…0,

55

0,55

…0,

65

0,65

…0,

75

0,75

…0,

85

0,85

…0,

95

0,95

…1,

05


-Q

g, kVAr Q_Enercon3-2000

Q_Enercon2_2000

Q_Enercon-800

Q_Enercon-2000

Q-Enercon-33

Q_GEVMP250

12.16 pav. Vėjo elektrinių generatorių -Qg(kap)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-0,5…0,5 0,5…0,15 0,15…0,25 0,25…0,35 0,35…0,45 0,45…0,55 0,55…0,65 0,65…0,75 0,75…0,85 0,85…0,95 0,95…1,05


gal

ios

fak

torius

E3-2000

E2-2000

E-800

E-2000

E-33

GEVMP250

12.17 pav. Vėjo elektrinių generatorių galios faktoriaus priklausomybė nuo apkrautumo

Iš 12.16 pav. grafikų matosi, kad generuojama talpinė galia yra nedidelė, kai stengiamasi

generuoti aktyviąją galią, o ekonomiškiausiai tai vyksta prie artimo vardiniam apkrautumo(12.17

pav.). Kuo daugiau transformuoti vėjo energijos į kuo brangesnę – aktyviosios elektrinės galios

energiją –tokiam tikslui yra numatytos šios elektrinės. Privati pavienė vėjo elektrinė bus naudojama

pirmiausia aktyviosios energijos generavimui, nes ji yra brangiausia. Taip išryškėja prieštaravimas

tarp privačių ir režiminių, operatoriaus, interesų. Vėjo elektrinės valdymo funkcija taip pat yra prekė.

Kodėl ir kiek laiko buvo ribojamas vėjo elektrinės aktyviosios galios generavimas turi turėti

techninius pagrindimus. Vėjo elektrinių parko atveju, yra galimybė disponuoti kiekvienos jų

vaidmeniu, kai daliai jų gali būti priskirtas reaktyviosios galios generatoriaus vaidmuo. Ši savybė yra


139

labai svarbi valdant aktyvaus skirstomojo tinklo įtampų režimą. Šiuo atveju generatorių

reaktyviosios galios generavimo galimybės parodytos 12.18 pav., o nuo to priklausančios įtampos –

12.9 pav.

12.18 pav. Vėjo elektrinių generatorių reaktyviosios galios generavimo ir valdymo galimybės

12.19 pav. Vėjo elektrinių generatorių įtampos ant jų šynų valdymo galimybės

Reguliavimas turi turėti techninę ar ekonominę prasmę. Vėjo elektrinės valdymo sistemos

yra pasirengę koordinuojamam darbui. Jei to nėra, tai jos aktyviosios galios generavimą laiko

prioritetiniu. Prioritetas gali būti keičiamas. Reaktyvioji galia keičiama reguliuojant žadinimą.

Parko atveju, jis taip pat gali būti koordinuotai valdomas. Reguliuojant generuojamą reaktyviąją

galią yra tuo pačiu valdomas įtampos ant generatoriaus šynų lygis. Parko atveju – įtampos lygis

prisijungimo prie skirstomojo elektros tinklo taške. Sinchroninių generatorių atveju, jų darbas

viename fideryje be koordinavimo, netrukdant vienas kitam, įmanomas tarpusavyje pasidalinus

leistinų įtampų ir generuojamos galios intervalą. Asinchroninių generatorių atveju, suminei jų galiai

priartėjus prie didžiausios leistinos – pasidalinus tarpusavyje leistinos generuojamos galios


140

intervalą. Prie fiderio prijungiant antrą ir daugiau vėjo elektrinių, reikia atlikti tinklo darbo režimo

skaičiavimus ir nustatyti joms leistinus įtampų ir generuojamų galių intervalus.

12.3. Skirstomojo elektros tinklo su vėjo elektrinėmis galimybės

Šiuo metu skirstomasis elektros tinklas dirba spinduliniu režimu. Apsaugų, automatikos,

apskaitos ir operatyvaus valdymo sistemos yra suderintos šiam režimui. Jo pagrindinis tikslas –

patikimas kokybiškos elektros tiekimas vartotojams. Nutrūkus elektros tiekimui tiesioginius

nuostolius patiria vartotojai, o netiesioginius – skirstymo operatorius. Atsiradus vėjo elektrinėms,

esant vėjui padaugėja elektros tiekimo šaltinių. Elektros tiekimo patikimumas išauga, tačiau išauga

tiesioginiai ir netiesioginiai nuostoliai pažaidų atvejais. Vėjo elektrinių darbo dalyje skirstomasis

elektros tinklas ima dirbti dvikrypčiu maitinimo režimu. Sudėtingiausias režimas būtų naktį, kai yra

vėjas, o vartotojai miega. Įtampos išauga. Įtampų mažinimas susijęs su generuojamos aktyviosios

galios dalies praradimu. Vėjo elektrinių savininkai patirtų šiuo atveju tiesioginius nuostolius. Be to,

esant perteklinei generuojamai galiai, pirmiau pasiekusi ribinę didžiausią įtampą elektrinė ima

blokuoti tame pat fideryje dirbančių kitų elektrinių generavimą, jei nėra įtampų reguliavimo. Išeitimi

galėtų būti perteklinio generavimo panaudojimas papildomoms apkrovoms, esančioms kuo arčiau –

karšto vandens ruošimui, elektriniam šildymui, pigesniam skalbimui ir pan. Galima būtų perteklinę

galią perduoti į perdavimo tinklą, jei ten jos reikėtų tuo momentu ir jeigu būtų sukurta kompleksinė

skirstomojo ir perdavimo tinklų režimų valdymo sistema, kurios sukūrimui reikia ypatingos

motyvacijos dėl laukiančių investicijų apimties. Bet kuriuo atveju yra problema virtualų turtą

paversti realiu, nes kitaip jis bus nupūstas ir bus patiriami įvairiapusiai nuostoliai. Techninių sąlygų

šių uždavinių sprendimui sukūrimas turėtų būti įvykdytas visų suinteresuotųjų pastangomis,

pavyzdžiui, steigiant tam akcines bendroves ar panašiai, o ne perkeliant tai vien skirstymo

operatoriui.

Skirstomojo elektros tinklo operatorius, jei turėtų tokias technines sąlygas, galėtų panaudoti

kontraktuose su elektrinių savininkais suderintas galimybes valdomo režimo suminių nuostolių

mažinimui. Toks režimo valdymo galimybių išaugimas pareikalauja sukurti informacijos apie jį

surinkimo ir jos analizės realiam laike sistemą. Tai taps būtinybe didėjant vėjo ir kitokių elektrinių

koncentracijai skirstomuosiuose tinkluose.

Panaudojus 12.7 pav. parodytą tyrimo schemą, buvo atliktas virš minėto nepalankiausio vėjo

elektrinės įjungimo į skirstomajį elektros tinklą, maitinamą iš dviejų 110/10 kV transformatorinių,

režimų tyrimas. Buvo palyginti skirtingi darbo režimai, kai elektrinė buvo prijungta 10 kV tiriamo

fiderio kamieno gale. Buvo stengiamasi palaikyti + 10% Uv ant elektrinės šynų, esant + 5% Uv


141

įtampai baziniame perdavimo tinklo mazge. Buvo keičiama prijungimo taško vieta x išilgai fiderio

kamieno. Buvo tirta generuojamos galios kitimo, iki pusės didžiausio leistino generavimo lygio tame

taške, įtaka įtampų kryčiams ant transformatorių pastotės aukštosios įtampos šynų. Tyrimo rezultatai

yra parodyti 12.20-12.22 pav. Taip pat buvo tirti kituose tinkluose dirbančių vėjo elektrinių įtampų

režimai.

12.20 pav. Normalių darbo režimų palyginimas pagal suminius galių nuostolius

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

U, kV

Q_V

E, M

VA

r

Q_VE 1,47 0,84 0,17 -0,54 -1,29 -2,08 -2,9 -3,77 -4,25

0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44

12.21 pav.Vėjo elektrinių parko darbas palaikant įtampą prisijungimo taške


142

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44

U_VE, kV

kW

, KV

Ar

deltaQsum

deltaPsum

12.22 pav. Vėjo elektrinių parko galimybės valdant suminius nuostolius ekonomiškiausiame režime, nepalankiausiame 10 kV tinkle su ploniausiu fiderio kamienu A-50

Tyrimo sąlygomis apatinė vėjų elektrinių parko didžiausia leistina galia buvo surasta prie

didžiausios apkrovos ir ribinės didžiausios generatorinės darbo įtampos. Didžiausia leistina apkrova

A-50 laidui buvo rasta pagal 12.11 pav. diagramą ir buvo priimta lygi 3,5 MVA.

Iš 12.22 pav. matosi, kad ekonomiškiausias režimas būtų vėjo elektrinių parkui dirbant abiejų

fiderių vartotojams, palikus rezervavimui TP-A, o nuo TP-B atjungus einantį link parko fiderį.

12.4. Vėjo elektrinių paplitimo skirstomajame elektros tinkle galimybės

Vėjo elektrinių generatorinė įtampa yra trifazė, 400 V. Pagal tai kiekviena galėtų būti

jungiama į 0,4 kV skirstomuosius elektros tinklus, kad priartėti prie vartotojų be tarpinių

transformacijų, jei nebūtų leistinosios galios apribojimo. Pagal 12.8-12.10 pav. pateiktas diagramas

matosi, kad laidininkų leistinosios apkrovos leidžia prijungti tik mažų galių elektrines, jei jų

prijungimo taškas yra fideryje. 12.11-12.15 pav. diagramos padeda rasti leistinosios laidininkų

galios sąlygotą didžiausią galimą vėjo elektrinės galią norimame 10 kV ir 35 kV prijungimo taške.

Maitinimo transformatoriai negali būti perkrauti ilgą laiką. Vėjo elektrinių generavimo netolygumą

galios transformatorių laikinosios perkrovos resursas toleruoja, bet parkų atveju generavimo

grafikai persidengia ir žymiai išsilygina.

Prie 0,4 kV fiderių prijungtų elektrinių galia turi neviršyti 10/0,4 kV transformatoriaus pusės

vardinės galios ir prie 10 kV fiderių prijungtų vėjo elektrinių galia turi neviršyti 35/10 kV

transformatoriaus pusės vardinės galios, įskaitant ir prie 0,4 kV tinklo prijungtas elektrines, įtampos

leistinųjų lygių užtikrinimui. Įvertinus įtampų leistinąsias ribas, nuo 110/10 kV transformatorių

maitinamame fideryje prijungiamų elektrinių ar jų parkų galia turi būti ne didesnė kaip 3 MW bet


143

kuriame darbo režime, o visame maitinamame tinkle – neviršyti vardinės transformatoriaus galios,

įskaitant 0,4 kV pusėje dirbančias elektrines. Nuo 110/35/10-6 kV įtampų transformatorių

maitinamame 35 kV tinkle prijungiamų elektrinių ar jų parkų suminė galia, įskaitant 10 ir 0,4 kV

tinkluose dirbančias elektrines, turi būti ne didesnė kaip pusė jų galios, ir 10 kV tinkle prijungiamų

vėjo elektrinių suminė galia turi neviršyti transformatoriaus pusės jo vardinės galios, įskaitant 0,4

kV pusėje dirbančias elektrines.Nuo 35/10 kV įtampų transformatorių maitinamame 10 kV tinkle

prijungiamų elektrinių ar jų parkų suminė galia turi neviršyti pusės jų galios, įskaitant 0,4 kV pusėje

dirbančias elektrines. Prie vieno dviejų apvijų 110/10 kV transformatoriaus žemosios įtampos šynų

arba prie vieno trijų apvijų 110/35/10-6 kV transformatoriaus vidutinės ir žemosios įtampos šynų

didžiausia suminė prijungiamų vėjo elektrinių galia turi neviršyti transformatoriaus vardinės galios,

įskaitant ir nuo tų šynų maitinamuose tinkluose prijungtas elektrines. Dviejų transformatorių atveju,

visame jo maitinamame tinkle prijungiamų vėjo elektrinių suminė galia turi neviršyti 1,4 karto

vieno arba mažesniojo transformatoriaus vardinės galios. Tai grafiškai pavaizduota 12.23 pav.

12.23 pav. Vėjo elektrinių ar jų parkų paplitimo skirstomajame elektros tinkle galimybės


144

Darant vienodo vėjų greičio Lietuvoje prielaidą, skirstomasis elektros tinklas yra pasiruošęs

priimti iki 2700 MW galios vėjo elektrinių.

Išvados

1. Vėjo elektrinės(ių) galia skirstomajame tinkle turi būti tokia, kad neviršytų grandinės ploniausio

laidininko leistinosios srovės ir įtampa visuose grandinės taškuose turi būti leistinose ribose.

2. Fideryje dirbant kelioms vėjo elektrinėms jų darbas turi būti koordinuojamas, kad įtampos būtų

leistinose ribose ir užtikrintų normalų elektrinių bei vartotojų darbą.

3. Prie 0,4 kV fiderių prijungtų elektrinių galia turi neviršyti 10/0,4 kV transformatoriaus pusės

vardinės galios ir prie 10 kV fiderių prijungtų vėjo elektrinių galia turi neviršyti 35/10 kV

transformatoriaus pusės vardinės galios, įskaitant ir prie 0,4 kV tinklo prijungtas elektrines,

įtampos leistinųjų lygių užtikrinimui.

4. Įvertinus įtampų leistinąsias ribas, nuo 110/10 kV transformatorių maitinamame fideryje

prijungiamų elektrinių ar jų parkų galia turi būti ne didesnė kaip 3 MW bet kuriame darbo

režime, o visame maitinamame tinkle – neviršyti vardinės transformatoriaus galios, įskaitant 0,4

kV pusėje dirbančias elektrines.

5. Nuo 110/35/10-6 kV įtampų transformatorių maitinamame 35 kV tinkle prijungiamų elektrinių

ar jų parkų suminė galia, įskaitant 10 ir 0,4 kV tinkluose dirbančias elektrines, turi būti ne

didesnė kaip pusė jų galios, ir 10 kV tinkle prijungiamų vėjo elektrinių suminė galia turi

neviršyti transformatoriaus pusės jo vardinės galios, įskaitant 0,4 kV pusėje dirbančias

elektrines.

6. Nuo 35/10 kV įtampų transformatorių maitinamame 10 kV tinkle prijungiamų elektrinių ar jų

parkų suminė galia turi neviršyti pusės jų galios, įskaitant 0,4 kV pusėje dirbančias elektrines.

7. Prie vieno dviejų apvijų 110/10 kV transformatoriaus žemosios įtampos šynų arba prie vieno

trijų apvijų 110/35/10-6 kV transformatoriaus vidutinės ir žemosios įtampos šynų didžiausia

suminė prijungiamų vėjo elektrinių galia turi neviršyti transformatoriaus vardinės galios,

įskaitant ir nuo tų šynų maitinamuose tinkluose prijungtas elektrines. Dviejų transformatorių

atveju, visame jo maitinamame tinkle prijungiamų vėjo elektrinių suminė galia turi neviršyti 1,4

karto vieno arba mažesniojo transformatoriaus vardinės galios.

8. Prie fiderio prijungiant antrą ir daugiau vėjo elektrinių, reikia atlikti tinklo darbo režimo

skaičiavimus ir nustatyti joms leistinus įtampų ir generuojamų galių intervalus.


145

13. VĖJO ELEKTRINIŲ ĮTAKOS ELEKTROS ENERGIJOS KOKYBEI

ANALIZĖ

Elektros kokybės sąvoka apima:

dažnio valdymo kokybę,

įtaką elektros tiekimo patikimumui ir

įtampos kokybę.

Įtampos kokybės dalyje dar išskiriame:

nuostoviosios įtampos pokyčių leistinumą,

staigiuosius įtampos pokyčius,

įprastinės vėjo elektrinių veikos sukeltą įtampos mirgėjimą,

įjungimų, išjungimų ir apvijų perjungimų sukeltą įtampos mirgėjimą,

harmoninių įtampų (arba srovių) sukeltuosius iškreipius.

Elektros kokybės bendrojo naudojimo elektros tinkluose parametrus riboja reikalavimai,

nurodyti kokybės standarte [1]. Tačiau vėjo elektrinių atveju kokybės reikalavimai yra

sukonkretinti, o nebūtini skaičiuoti, pavyzdžiui, įtampų nesimetrija – praleisti [2].

13.1. Vėjo elektrinių įtaka dažnio valdymo kokybei

Elektros sistemos dažnis yra aktyvios galios visoje sistemoje funkcija. Visos elektros

sistemos mastu stambiosios vėjo elektrinės, tiksliau jų parkai, dažnio valdymo kokybei daro ženklią

įtaką.

Vėjo elektrinių parkai skirstomi 5 jungiamus prie aukštesnės kaip 100 kV įtampos tinklų ir vėjo

elektrinių parkus, jungiamus prie mažesnės kaip 100 kV įtampos tinklų [3 ir 4]. Lietuvoje tai bus

prie 110 kV ir 330 kV tinklų jungiami didieji parkai, o kita grupė bus prie 35 kV, 10 kV ir 0,4 kV

linijų jungiami mažesnieji parkai ir atskiros elektrinės.

Dažnio reguliavimo reikalavimai dideliems vėjo parkams ir pavienėms elektrinėms skiriasi.

Pavyzdžiui, Danijos reikalavimai elektrinėms, jungiamoms prie didesnės kaip 100 kV įtampos

tinklų, o tai praktiškai jau yra vėjo parkai, keliami paramos dažnio reguliavimui reikalavimai

parodyti 13.1 paveiksle [3]. Siūloma tokius reikalavimus taikyti prie 110 kV ir 330 kV tinklų

jungiamų parkų darbo režimams.

Pagrindinė šių reikalavimų idėja yra ta, kad elektros sistemoje esant avarinei būsenai, vėjo

parkai tęsdami elektros generavimą palengvina kitų elektrinių darbą ir tuo pačiu galių balansavimą


146

bei dažnio reguliavimą. Anksčiau stambieji vėjo parkai, ir pavienės vėjo elektrinės, pasikeitus

sistemos įtampai ar dažniui, paprasčiausiai atsijungdavo.

13.1 pav.. Prie 110 kV ir 330 kV tinklų jungiamų vėjo parkų leistinų įtampų ir dažnių darbo zonos

Per 2003 m. sisteminę avariją pūtė vėjas, vėjo elektrinės galėjo puikiausiai veikti, tačiau jie

atsijungė irt nebuvo iš kur paimti energijos galios vėl sistemai atkurti. Todėl užgesusios elektrinės

buvo pradėtos leisti tik po 2 val. atstačius elektros ryšį su Švediją.

Vėjo elektrinėms, jungiamoms prie žemesnės kaip 100 kV įtampos tinklų, leistinų įtampų ir

dažnių zonos pagal Danijos reikalavimus [4] pavyzdys parodytas 13.2 pav.

13.2 pav.. Leistinų įtampų ir dažnio zonos vėjo elektrinių, prijungtų prie 35, 10 ir 0,4 kV tinklų


147

Dabar Lietuvoje galiojančios vėjo elektrinių darbą reglamentuojančios taisyklės [5] remiasi

Danijos energetikų patirtimi, todėl praktiškai atitinka 13.2 pav. parodytus reikalavimus.

Pačios mažosios vėjo elektrinės, nors jas visas susumavus, ir yra pakankamai ženklus

generavimo šaltinis, galime teigti, kad įtakos visos sistemos dažniui neturi. Jos gali tapti svarbios,

kai kartu su vietiniais elektros energijos kaupikliais po mikrotinklo atsiskyrimo nuo sistemos

pradeda valdyti tokios mažosios elektros sistemos dažnį. Tada joms jau galioja visoms elektrinėms

taikomi reikalavimai ir lūkesčiai.. Todėl bet kokios vėjo elektrinės galia turi būti valdoma,

pavyzdžiui, generuojamoji galia turi būti mažinama, jei sistemoje nebėra kur dėti elektros

pertekliaus, ir generavimą kartu su vietiniu elektros kaupikliu reikia didinti, jei toks poreikis

atsiranda.

Lietuvos taisyklėse užduotas valdymo sistemos kokybės reikalavimas: kiekviena vėjo

elektrinė turi galėti savo galią sumažinti iki 20% jos vardinės galios trumpiau kaip per 2 sekundes.

Vėjo parkams tai padaryti yra lengva, nes pakanka dalį veikiančių elektrinių atjungti. Įprastinės

veikos metu elektros tinklo operatorius komandos keisti generuojamąją galią yra labai retos, tačiau

jų įvykdymas turi didelę įtaką visos sistemos dažnio valdymo kokybei. Kita priežastis greitai

reaguoti yra elektrą perduodančių linijų pažaidas. Jei, pavyzdžiui, dėl pažaidos atsijungia viena

pagrindinė elektros perdavimo linija, tai likusi veikti antroji ir silpnesnė linija akimirksniu

persikrauna (13.3 pav.).

Jei tinklo operatorius laiku praneša vėjo elektrinėms apie pažaidą ir susidariusius elektros

perdavimo sunkumus (angl. bottleneck), vėjo elektrinės staigiai nusikrauna, antroji linija išlieka

darbe ir neatsijungia. Pažaidą pašalinus, vėjo elektrinės vėl gauna signalą dirbti įprastai.

Pakartotinas paleidimas ilgiau užtruktų ir būtų neekonomiškas.

13.3 pav.. Vėjo elektrinių darbas vienos iš linijų pažaidos sąlygomis


148

13.4 pav.. Vėjo elektrinių reakcija į prijungimo taške išmatuoto dažnio pokyčius

Dar yra senų elektrinių, kurios negali keisti savo generuojamosios galios, nes nėra vėjaračio

valdymo priemonių. Dabartinėse vėjo elektrinėse yra įtaisytos menčių pokrypio kampo keitimo

pavaros. Jei tinklo dažnis pasikeičia, vėjo elektrinė turi būti reguliuojama taip, kaip pateikta 13.4

pav.. Vėjo elektrinių įrengimo taisyklėse numatyta, kad dažnio matavimo prietaisas turi būti 10

mHz tikslumo ir nejautrus harmonikoms,.

13.2. Vėjo elektrinių įtaka elektros tiekimo patikimumui

Vėjo elektrinių, kaip ir kitų paskirstytojo generavimo šaltinių, darbas elektros tiekimo

tinkluose turėtų padidinti elektros tiekimo patikimumą. Deja, tiksliai apskaičiuoti patikimumo

padidėjimą tikimybiniais metodais yra ne taip paprasta, nes trūksta pradinių duomenų, veikos

statistikos rodiklių ir vėjo elektrinių darbo patyrimo. Kadangi vėjo elektrinės nėra skirstomųjų

tinklų nuosavybėje, jų įrenginių gedimų statistika Lietuvoje net nerenkama.

Kita problema yra tai, kad dabartiniame skirstomajame tinkle dominuoja spindulinės linijos,

kurios yra prijungiamos tik vienu jungtuvu. Atsitikus trumpajam jungimui, spindulinė linija su

visomis prijungtomis vėjo elektrinėmis atjungiama, todėl šioje schemoje vėjo elektrinės elektros

tiekimo patikimumo nedidina.

Skaičiuojant didžiųjų vėjo parkų patikimumą ir jų įtaką Lietuvos elektros sistemos darbo

patikimumui galima pasinaudojant Danijos ir Švedijos energetikų patirtimi[6]. Pagrindiniai

patikimumo pradinių duomenų rodikliai pateikti 13.1 – 13.3 lentelėse.


149

13.1 lentelė. Vidutinės remonto trukmės jūroje ir sausumoje

Jūros vėjo elektrinėse Sausumos elektrinėse Komponentas

Žiema, val. Vasara, val. Val.

Jungtuvas 240 96 8

Kabelis 2160 720 72

13.2 lentelė. Vėjo elektrinių aparatų pažaidų srautai ir vidutinės remonto trukmės

Įrenginys Pažaidų srautas , 1/met.

Vidutinė remonto trukmė, val

Vidutinės įtampos jungtuvas platformoje 0.025 72

Vidutinės įtampos jungtuvas 0.025 240

Vidutinės įtampos skyriklis 0.025 240

Žemosios įtampos kontaktorius 0.0667 240

Gondolos transformatorius 0.0131 240

13.3 lentelė. Vėjo elektrinių kabelių pažaidų srautai ir vidutinės remonto trukmės

Kabelis Pažaidų srautas ,

1/met. Vidutinė remonto

trukmė, val 5 km maitinantysis kabelis 0,015 1440

1,2 km kabelis tarp elektrinių 0,015 1440

80 m bokšto vidinis kabelis 0,015 240

Tiksliau skaičiuojant didžiųjų parkų patikimumą kyla daug neaiškumų, pavyzdžiui kokia bus

jų surenkamojo tinklo schema, pastočių struktūra ir pagrindiniai parametrai. Todėl pradiniame etape

tenka pasitenkinti patikimumo įverčiais. Pagrindinis svarbus parametras yra dėl pažaidų prarastos

elektros energijos kiekis Wf. Jį galime apskaičiuoti:

N

irifif TPW

1, (13.1)

čia Wf – vėjo parko dėl pažaidų nepagamintos elektros energijos kiekis;

N – elektros įrenginių kiekis,

Pfi – nepatiekiama parko galia, esant i–tojo įrenginio pažaidai;

Tri – remonto trukmė.


150

13.3. Vėjo elektrinių įtakos įtampos kokybei priežastys

Vėjo savybės yra:

nepastovi pūtimo kryptis,

didelė pūtimo greičių įvairovė, nuo ramybės laikotarpio (jūreiviškai štiliaus) iki viesulų ir

audrų vėjo;

gūsiai arba turbulentiškumas, kai vėjas pučia šuorais, staigiai sustiprėja, dažnai papūsdamas

iš šono ir netolygiai;

už elektrinės susidaro kilvarterio efektas, kai vėjas per 5 D atstumą (D yra vėjaračio

skersmuo) tampa sūkuriuotas. Jei į šią zoną papuola kita vėjo elektrinė, antroji nebegali

normaliai veikti ir jos galia ženkliai krenta. Dominuojančio vėjo kryptimi vėjo elektrines

reikia išdėstyti šachmatine tvarka, kad jos kuo mažiau viena kitą užstotų.

13.5 pav. Kilvarterio efektas už vėjo elektrinės vėjaračio

Dabar dominuoja vėjo elektrinės, kurios yra aktyviai sukimo pavaromis sukamos prieš vėją.

Tuo tikslu virš elektrinės yra iškeliami vėjo greičio ir krypties matuokliai, kurių signalus apdoroja

elektrinės kompiuteris. Tada vėjaratis yra visada nukreiptas prieš vėją, ir tokios elektrinės yra

galingesnės.

Trijų menčių vėjaratis turi ypatybę: viena iš menčių savo žemiausioje padėtyje

prasilenkdama su vėjo elektrinės bokštu nors ir trumpam, bet neveikia – iš vėjo nebeima galios, nes

nuo bokšto ją paveikia atsispindėjęs antvėjis, todėl per vieną vėjaračio apsisukimą vėjo elektrinės

generuojama galia tris kartus per vieną sūkį sumažėja, gaunasi nuolat jaučiamas galios pulsavimas

3p ( p yra vėjaračio sūkiai) dažniu. Tai viena iš mirgėjimo (angliškai flicker) atsiradimo priežasčių.


151

Vėjo elektrinės stiprėjant vėjui įsijungia tik prie startinės – pradinės vėjo greičio vertės,

pavyzdžiui prie 4 m/s vėjo. Jei vėjas susilpnėja – atsijungia, jei sustiprėja – vėl įsijungia. Turime

generuojamos galios šuoliavimą nuo 0 iki tam tikros vertės. Yra elektrinių, kurios vėjui susilpnėjus

iki tam tikro, pavyzdžiui 5 m/s greičio, perjungia generatoriaus polių skaičių ir vietoje vardinės,

pavyzdžiui 250 kVA galios pradeda generuoti elektrą tik 50 kVA galia. Apvijų perjunginėjimas

vėjui keičiantis yra antroji mirgėjimo priežastis.

13.6 pav. Vėjo elektrinės siūbavimo nuo vėjo pavyzdys

Viesulo metu, vėjo greičiui pasiekus 25 m/s, VE automatiškai išsijungia, nes gali sulūžti.

Vėjo greičiui sumažėjus vėl įsijungia, padidėjus – išsijungia. Šokinėjimas vyksta iki 0, kai VE

atsijungia ir iki maksimumo, kai įsijungia. Turime trečiąją mirgėjimo priežastį. Vėjo greičiui

sustiprėjus iki VE stiprio ribos, pavyzdžiui iki 52 m/s, elektrinė griūna, todėl perkant vėjo elektrinę

svarbu žinoti vietovės savybes, ir nenusipirkti per daug silpno gaminio.

Pagal konstrukcijos stiprumą vėjo elektrinės standarte yra skirstomos į 1, 2 , 3 ir 4 bei S

(super) klases. S klasės elektrinės yra skiriamos statyti atviroje jūroje. Lietuvoje tiktų 2 ar 3 klasės

elektrinės, nes pasitaiko gana stiprių viesulų, o elektrinės yra brangios.

Vėjaračio mentis laužo staigiai sustiprėjančio ir pakeičiančio pūtimo kryptį vėjo gūsiai. Tai

vietovių, kuriose dominuoja kalvos, miškai, vėjo kliūtys, atvirų laukų ir namų deriniai, vėjo

ypatybė. Vėjaratį gūsis yra arba pristabdo arba pagreitina, todėl turime dar vieną mirgėjimo

priežastį.

13.4. Nuostoviosios tinklo įtampos kitimų leistinumas

Vėjo elektrinės įrengiamos vietovėse, kuriose arti nėra nuolatinių gyventojų. Parenkant vietą,

reikia atsižvelgti į leistąjį akustinį triukšmą, žemės sklypo paskirtį ir net į vėjaračio sparnų

skleidžiamą saulės šešėlio kitimą, esant žemai vakaro saulei, nes visi dirgikliai gyventojus nuteikia

priešiškai.


152

Elektrinėms veikiant, tinklo įtampa pakyla ir tai gali būti elektrinių prietaisų gedimų

priežastimi. Elektros kokybės standarte leistinieji įtampos pokyčiai apriboti ±10% intervalu.

Vadinasi, nuostoviosios įtampos kitimo ribos vėjo elektrinėms veikiant ir neveikiant 0,4 kV, 10 kV

ir 35 kV tinkle neturi išeiti už kokybiškos įtampos ribų. Aukštosios įtampos 110 kV ir 330 kV

tinkluose įprastiniai elektros kokybės standartai nebegalioja, nes tai jau ne vieši bendro naudojimo,

o žinybiniai tinklai, ir įtampos lygius apsprendžia elektros sistemos ir jos įrenginių darbo sąlygos.

Nuostoviosios tinklo įtampos leistinasis padidėjimas yra skaičiuojamas didžiausios vėjo

elektrinių generuojamos galios režime, kai tariama, kad vietinis vartojimas yra minimalus. Jei

minimumo lygis nežinomas, galima priimti, kad vietinės apkrovos nėra. Labai dažnai nežinomi

realūs įtampos lygiai didžiausių vietinės apkrovų metu, todėl dar papildomai skaičiuojamas šis,

žemiausių įtampų lygių, režimas. Jei įtampos netelpa į leistinąjį intervalą, tenka numatyti

papildomas įtampos valdymo priemones.

13.7 pav. Elektros maitinančioji linija su 2 vartotojais ir viena vėjo elektrine ir jos įtampų grafikai

Maitinančiosios 10 kV linijos įtampų grafike, kuris parodytas 13.7 pav., matome, kad vėjo

elektrinei neveikiant, linijos įtampos nenukrenta daugiau, kaip per -10%, arba per 1 kV. Tai tipinė

kaimo elektros tinklų įtampų situacija. Tai pasiekiama maitinančioje pastotėje ant šynų palaikant

+5% padidintą įtampa 10,5 kV.

Vėjo elektrinei veikiant galimas režimas, kai dalį jos generuojamos galios suvartoja vietiniai

vartotojai ir susidaręs galios perteklius nuteka į pastotės 10 kV šynas, tačiau įtampa linijoje

nepakyla daugiau kaip 11 kV. Tai gerasis atvejis.


153

Blogasis atvejis susidaro, kai vėjo elektrinės galia tiek didelė, kad vietinių vartotojų apkrova

yra per maža, arba jų iš viso nėra. Tada vėjo elektrinės prijungimo prie linijos taške įtampa tampa

per daug aukšta ir viršija 11 kV ribą. Jei turime vėjo elektrinių parko vidaus tinklą, tai galima teigti,

kad tai ne viešo maitinimo, o žinybinis elektros tinklas ir jam įtampos kokybės reikalavimus galima

netaikyti. Tuo pačiu padidinta virš 11 kV įtampa, jei tai leidžia transformatorių darbo režimai yra

toleruotina. Jei tai viešo maitinimo skirstomųjų elektros tinklų linija, kurioje bet kada gali atsirasti

naujos 10 kV žeminančios pastotės ir nauji vartotojai, linijoje įtampa turi būti žemesnė už 11 kV.

Įmanoma įtampą mažinti techninėmis priemonėmis (6 skyrius).

Vėjo elektrinių konstrukcijose numatyta galimybė reguliuoti prijungimo taško įtampą

keičiant generuojamos arba vartojamos reaktyviosios galios kiekį (13.8 pav).

13.8 pav. Vėjo elektrinės reaktyviosios galios mainams keliami reikalavimai

Jei reaktyviosios galios mainai mažesni kaip 25 kvar, reguliavimo reikalavimas netaikomas.

Norint sumažinti prijungimo taško įtampą, reikia vėjo elektrinė suderinti taip, kad ji būtų

reaktyviosios galios vartotojas. Asinchroninio generatoriaus atveju, parenkama mažesnė

kondensatorių baterija, arba ji visai išjungiama. Tada asinchroninis generatorius generuos aktyviąją,

o vartos reaktyviąją galias ir jo galia įtampos kitimo skaičiavimuose bus išreiškiama P –jQ, arba, jei

skaičiuosime kaip neigiamą apkrovą, bus –P+jQ.

Vėjo elektrinėse su keitikliais, kondensatorių baterijų dažniausiai nėra, o reaktyvioji galia,

tikriau koeficientas cos φ yra reguliuojamas keičiant tiristorinių ventilių atidarymo kampą δ.

Projektuojant vėjo elektrinės statybą pakanka užduoti norimą reaktyviosios galio režimą.

ENERCON tipo elektrinės atveju pakanka nurodyti norimą prijungimo prie tinklo taško įtampą,

keitiklių valdymo kompiuteris kampus skaičiuoja pats.

Yra dar viena tinklo įtampos valdymo galimybė – perderinti 110/10 kV transformatoriaus

atšakų reguliatorių taip, kad didžiausių generuojamų galių atvejais būtų mažinama 10 kV šynų


154

įtampa ir tuo pačiu viso 10 kV linijų tinklo įtampa. Tačiau reikia patikrinti, ar nebus vartotojų su per

daug numažinta įtampa.

13.5. Tinklo įtampos staigiųjų kitimų leistinumo skaičiavimas

Staigieji įtampos pokyčiai būna vienkartiniai, pasitaikantys be jokių dėsningumų, mažesniu

kaip vienas kartas per valandą dažniu (r ≤ 1).

Daugkartiniai įtampos pokyčiai yra arba dėl priverstinių elektrinės įjunginėjimų, apvijų

perjunginėjimo ar priverstinių išjunginėjimų ties vardine vėjo greičio riba, o taip pat dėl nuolat

veikiančių vėjo energijos savybių. Jų dažnis būna nuo kelių kartų per valandą iki daugkartinių

šokinėjimų.

Staigusis įtampos pokytis yra apibrėžiamas kaip pavienis staigus įtampos kitimas.

Prijungimo taško įtampos staigieji arba dinaminiai pokyčiai, kurių priežastis yra vėjo elektrinė, turi

atitikti jų dydį (d) ribojančius reikalavimus (13.4 lentelė). Lentelė paimta iš elektromagnetinio

suderinamumo standarto mirgėjimo dalies [6].

13.4 lentelė. Staigiųjų įtampos pokyčių arba mirgėjimo leistinosios ribos

Didžiausias leistinasis įtampos pokytis arba mirgėjimas

n

din

U

Ud

% Įtampos pokyčių arba

mirgėjimo dažnis (kartai per val.)

35 kV ir žemesnėje įtampoje 110 kV ir aukštesnėje

įtampoje

r ≤ 1 4 3

1 < r ≤ 10 3 2,5

10 < r ≤ 100 2 1,5

100 < r ≤ 1000 1,25 1

Vėjo elektrinės generatoriaus įjungimo (išjungimo) arba apvijų (polių) perjungimo

sukeliamas įtampos pokytis vėjo elektrinės sertifikate apibrėžiamas ku(K) faktoriumi [4]. Šis

faktorius nustatomas per vėjo elektrinės tipo bandymus ir tikrinamas matavimais elektrinei veikiant.

Staigiojo įtampos pokyčio (d) ir įtampos pokyčio faktoriaus santykis yra:


155

k

nku S

Skd )(100(%) (13. 2)

čia: Sk – trumpojo jungimo galia prijungimo taške;

k – trumpojo jungimo grandinės fazinis kampas prijungimo taške;

ku – įtampos pokyčio koeficientas;

Sn –vėjo elektrinės vardinė pilnutinė galia.

(13.2) formule apskaičiuotas staigusis įtampos pokytis vėjo elektrinės prijungimo taške turi

būti mažesnis už 13.4 lentelėje pateiktas ribines vertes.

13.6. Tinklo įtampos mirgėjimų leistinumo skaičiavimas

Nuolatinis įtampos mirgėjimas, kurį sukelia pučiančio vėjo ir elektrinės konstrukcijos

ypatybės, yra išreiškiamas ilgalaikio (120 minučių) aštrumo vidurkio Plt leistinąja verte. [6]

standarte pateiktas supaprastintas mirgėjimo aštrumo rodiklio skaičiavimo metodas. Mirgėjimo

suvokimo trukmės 2,3 sekundžių laikas perskaičiuojamas įvertinant santykinį įtampos pokytį d ir

įtampos pokyčio pavidalą (laipto pavidalo pokyčio faktoriaus F vertė lygi 1):

tf = 2,3 (100 d F )3 (13.3)

Per 10 minučių (600 sekundžių, trumpoji stebėjimo trukmė) buvusių mirgėjimų trukmės

susumuojamos ir paverčiamos mirgėjimo aštrumo rodikliu Pst:

3 .600

f

st

tP (13.4)

Sudėjus dvylika trumpųjų stebėjimų, gaunamas ilgos trukmės stebėjimas (120 minučių

arba 2 valandos) ir apskaičiuojamas jo vidurkis:

312

1

3 .

12

1j

jstlt PP (13.5)

Kadangi vėjui pučiant stebėjimai dažniausiai būna vienodi, yra įprasta, kad Pst ir Plt sutampa.

Bendra tyrimų trukmė turi būti ne trumpesnė kaip savaitė. Audrų ir kitų metų vidurkiui mažai įtakos

turinčių meteorologinių reiškinių sukelti mirgėjimai nevertinami. Kadangi mirgėjimo reiškinys yra

tikimybinio pobūdžio, tikslesniuose tyrimuose ieškomas mirgėjimo tikimybinis dėsnis ir

apskaičiuojama Plt 99% procentilio vertė. Ji turi neviršyti planuojamos mirgėjimo spinduliavimo

ribinės vertės.


156

Ilgalaikis įtampos mirgėjimo aštrumo rodiklis Plt , kurio priežastis yra vėjo elektrinė, turi

atitikti šiuos elektromagnetinio suderinamumo standarto reikalavimus [6]: nurodyta, kad mirgėjimo

aštrumas neturi viršyti vieneto, nes tai yra akių skausmą sukelianti riba. Norint apsidrausti ir turėti

tam tikrą atsargą naujų neplanuotų, mirgėjimą sukeliančių, vartotojų ar generatorių prijungimo

atvejais, 13.5 lentelėje pateiktieji reikalavimai yra vadinami projektiniais ir yra kiek sugriežtinti, nes

reikia įvertinti, kad toje linijoje ateityje dar gali būti papildomai pastatyta ir prijungta kitų vėjo

elektrinių.

13.5 lentelė. Mirgėjimo aštrumo ilgalaikio rodiklio leistinoji riba

10-20 kV tinkle: Plt 0,50;

35-60 kV tinkle: Plt 0,35;

110 kV tinkle: Plt 0,20.

Vėjo elektrinių parko įtampos mirgėjimo koeficientui keliami reikalavimai išreiškiami

formule:

.)( ,npark

kltak

SS

SPc

(13.6)

čia: c(k,νa ) – įtampos mirgėjimo koeficientas;

Plt – ilgalaikis mirgėjimo aštrumo rodiklis;

c – įtampos mirgėjimo koeficientas;

Spark – vėjo elektrinių parko pilnutinė vardinė galia.

Jei prie prijungimo taško yra prijungta tik viena vėjo elektrinė, o elektrinių parko nėra

ir jis neplanuojamas, (13.3) formulė susiprastina:

.)( ,n

kltak S

SPc (13.7)

Perjungimų ties pradiniu vėjo greičiu sukeltas mirgėjimas. Mirgėjimo, kurį sukelia

nuolat įjungiama ir vėl išjungiama vėjo elektrinė, kuri balansuoja ant pradinio jau tinkamo gaminti

elektrą vėjo greičio ribos, leistinumas skaičiuojamas pagal formulę:


157

.8

)( 3 23

120 npark

kltkf

SS

S

N

Pk

(13.8)

čia: kf (k) – mirgėjimo laipto faktorius;

N120 – vėjo elektrinės sujungimų ir vėjo elektrinės generatoriaus (-ių) perjungimų didžiausias

projektinis skaičius per 120 min. (arba 2 val.) trukmę.

Jei prijungimo taške prijungiama tik viena vėjo elektrinė, o elektrinių parko nėra ir jis

neplanuojamas, (13.3) ir (13.5) formulių vardiklyje paliekama tik Sn (kaip 13.4 formulėje).

Jei vėjo elektrinės valdymo įrenginiai didžiausio (projektinio) sujungimų ir perjungimų

skaičiaus per 2 val. trukmę neriboja, įtampos mirgėjimo laipto faktoriui keliamų reikalavimų riba

yra ši:

.16

)(3 2

npark

kltkf

SS

SPk

(13.9)

13.7. VE skleidžiamų aukštesniųjų harmonikų leistinųjų lygių skaičiavimas

Vėjo elektrinių keitikliai skleidžia aukštesniųjų harmonikų sroves. Jos turi būti tokios,

kad elektrinės prijungimo taške būtų išvengta nepageidautinų harmoninių įtampų. Vėjo elektrinės

generuojamos harmoninės srovės gali būti perskaičiuojamos į prijungimo taško harmonines

įtampas:

.)(1

)(1(%)(%)

2

2

parkapkr

k

k

khh SS

S

tgh

tgUI

(13.10)

čia: Ih – vėjo elektrinės h-harmoninės srovės ir pagrindinio dažnio srovės santykis;

Uh – h- harmoninės įtampos leistinoji vertė iš 13.6 lentelės;

Jei galių suma vardiklyje yra didesnė už bendro naudojimo tinklo pastotės (prijungimo taško)

transformatoriaus vardinę galią, vietoje jų turi būti įrašoma transformatoriaus vardinė galia. Jei prie

prijungimo taško prijungta tik viena elektrinė ir kitų elektrinių ar jų parko nėra ir statyti toje

vietovėje neplanuojama, 13.7 formulėje vietoje parko galios pasirenkama tik tos vienos elektrinės

galia.

Santykinės harmoninės įtampos, pateiktos 13.6 lentelėje, yra išreikštos santykiu:


158

%1001

U

UD h

h (13.11)

Santykinių harmoninių įtampų projektinės vertės, pateiktos 13.6 lentelėje, yra lygios ar kiek

mažesnės už suderinamumo ribines vertes. Jos nurodo vidinį elektros kokybės lygį perdavimo ar

skirstomajame tinkle. Mažesni harmonikų lygiai naudingi ne tik elektros vartotojams, bet ir vėjo

elektrinėms, nes mažėja galimybė kilti vėjo elektrinės induktyviosios varžos ir prijungimo tinklo

kabelinių linijų talpių sukeliamiems rezonansams.

13.6 lentelė. Leistinosios projektinės harmoninių įtampų santykinės vertės

Nelyginės harmonikos, kurios nekartotinės 3

Nelyginės harmonikos, kurios kartotinės 3

Lyginės harmonikos

Eilė h Projektinė leistinoji

vertė, % Eilė h

Projektinė leistinoji vertė, %

Eilė h Projektinė leistinoji

vertė, %

10-35 kV ≥110 kV 10-35 kV ≥110 kV 10-35 kV ≥110 kV

5 7

11 13 17 19 23 25

>25

5 4 3

2,5 1,6 1,2 1,2 1,2

0,2+0,5h

25

2 2

1,5 1,5 1 1

0,7 0,7

0,2+0,5h

25

3 9

15 21

>21

4 1,2 0,3 0,2

0,24

2 1

0,3 0,2 0,2

2 4 6 8

10 12

>12

1.6 1

0,5 0,4 0,4 0,2 0,2

1,5 1

0,5 0,4 0,4 0,2 0,2

Tikrinant, ar prie prijungimo mazgo prijungta vėjo elektrinė, ypač jei elektrinė prijungta per

dažnio keitiklius, negadina elektros vartotojams įtampos kokybę, reikia apskaičiuoti arba išmatuoti

netiesinių iškreipių suminį koeficientą NIF (angliškai THD), kuris randamas taip:

50

2

2

1,%.100

h

h

U

UNIF (13.12)

čia h – harmonikos eilė;

U1 – pirmosios (pagrindinės) harmonikos įtampa,

Uh – h-osios harmonikos įtampa prijungimo taške.

Žinoma, elektrinių specifikacijose ne visos harmonikos yra tokios žymios, kad jas būtų

galima išmatuoti, todėl praktikoje tokių skaičiavimų būna mažiau. Jei elektrinės prijungimo

schemoje yra aukštadažnių keitiklių, formulės taikymo ribas reikia praplėsti iki keitiklių vidinių

dažnių srities, pavyzdžiui, iki 9 kHz.


159

Netiesinių iškreipių suminio faktoriaus nuo 10 kV iki 35 kV įtampos tinkluose leistinoji

projektinė vertė yra 6,5%. Ši riba atitinka [1] standarto reikalavimus (7,5%), tačiau atsargos dėlei

yra sugriežtinta. Aukštosios įtampos tinkle (≥110 kV) NIF leistinoji projektinė vertė 3%, o vėjo

parkams jau 2%.

Vėjo elektrinėse yra įrengti harmonikų filtrai, todėl harmoninių iškreipių lygiai yra leistini.

Jei filtrų nėra, tokią elektrinę reikia rekonstruoti.

Išvados

1. Vėjo elektrinės ir vėjo elektrinių parkai turi prisidėti prie dažnio valdymo.

2. Prie skirstomojo tinklo prijungtos vėjo elektrinės bendro elektros tiekimo patikimumo

nedidina, nes atjungus pažeistą maitinimo liniją, kartu atsijungia ir prie tos 35 kV ar 10 kV

linijos prijungtos vėjo elektrinės.

3. Vėjo elektrinės turi gerinti elektros kokybę reguliuodamos savo reaktyviąją galią bei tuo

pačiu įtampą prijungimo taške, filtruoti harmonikas, švelninti įsijungimo šuolius ir tuo pačiu

mažinti įtampos mirgėjimus. Pateiktais skaičiavimais galima numatyti blogos kokybės

priežastis ir jas pašalinti.

4. Patikimumo skaičiavimams Lietuvoje reikia organizuoti ir nuolat kaupti vėjo elektrinių

gedimų statistiką taip, kaip tai daroma su oro linijų ir pastočių įrenginių gedimais.

Literatūra

1. LST EN 50160:2009. Bendrųjų skirstomųjų elektros tinklų įtampos charakteristikos. 2. LST EN 61400-21. Vėjo turbinų generatorių sistemos. 21 dalis. Į tinklą sujungtų vėjo turbinų energijos kokybės charakteristikų matavimas ir vertinimas. (IEC 61400-21). 2. Wind turbines connected to grid with voltages above 100 kV. Technical regulation, TF 3.2.5. Elkraft and Eltra, 2004. 34 pp. 3 Wind turbines connected to grid with voltages below 100 kV. Technical regulation, TF 3.2.6. Elkraft and Eltra, 2004. 41 pp. 4. E. V. Nevardauskas. Vėjo elektrinių prijungimo prie Lietuvos elektros energetikos sistemos techninės taisyklės. Patvirtintos 2004 m. balandžio 6 d. Ūkio ministro įsakymu Nr. 4-102. Valstybės žinios, 2004. 5 Sangino A., Breder H., Nielsen E. K. Reliability of collection grids for large offshore wind parks. 9th International conference on probabilistic methods applied to power systems, KTH, Stockholm, June 11-15, 2006. 6. LST EN 61000-3-7. Elektromagnetinis suderinamumas (EMS). 3 dalis. Ribos. 7 skyrius. Svyruojančiųjų apkrovų spinduliavimo ribų įvertinimas vidutiniosios ir aukštosios įtampos elektros tinkluose. Pagrindinis EMS leidinys. (IEC 6100-3-7). 7. LST EN 61000-3-6. Elektromagnetinis suderinamumas (EMS). 3 dalis. Ribos. 6 skyrius. Įtampą iškreipiančiųjų apkrovų spinduliavimo ribų įvertinimas vidutiniosios ir aukštosios įtampos elektros tinkluose. Pagrindinis EMS leidinys. (IEC 61000-3-6).


160

14. VĖJO ELEKTRINIŲ DALYVAVIMO DAŽNIO VALDYME BŪTINUMO TYRIMAS

Plintant vėjo elektrinėms įprastiniai generavimo agregatai, dalyvaujantys dažnio reguliavime

ir dirbantys su pirminio ir antrinio reguliavimo rezervu, yra pakeičiami vėjo elektrinėmis, šiuo metu

nedalyvaujantiems dažnio reguliavime.

Pažangiausiomis šiuolaikinėmis vėjo generavimo technologijomis laikomos kintamo greičio

vėjo generavimo technologijos. Jų pagrindu sudaryti dvigubo maitinimo asinchroniniai agregatai ir

pilnos galios keitikliniai sinchroniniai ir asinchroniniai agregatai. Abiejų tipų agregatų aktyvioji

galia ir reaktyvioji galia ar įtampa yra reguliuojamos valdant keitiklius.

Mažos galios EES su didele vėjo elektrinių dalimi dažnio reguliavimas yra gana sunkus, nes

sumažėja pirminio ir antrinio reguliavimo galia ir jų rezervai.

Be to, dėl keitiklių panaudojimo vėjo elektrinių galia ir dažnis yra atskiriami, avarijų atveju

netekus generavimo šaltinio nepanaudojama vėjo elektrinių besisukančių masių inercija, sumažėja

suminė EES inercija, greičiau kinta dažnis, pereinamųjų procesų metu EES kyla didesni galios ir

įtampos svyravimai.

Esant išvystytai sisteminių paslaugų rinkai, vėjo elektrinės galėtų dalyvauti dažnio valdyme

dviem atvejais:

1. Trumpalaikiame pirminiame reguliavime, panaudojant besisukančių menčių ir generatoriaus

rotoriaus masių inerciją;

2. Pirminiame ir antriniame reguliavime, kai norma7liame režime vėjo elektrinės yra dalinai

nukrautos.

Besisukančių menčių ir generatoriaus rotoriaus masių inerciją tikslinga panaudoti pradiniu

pereinamojo proceso momentu, kai netekus generavimo agregato, dažnis sistemoje staiga mažėja ar,

kai netekus didelės galios apkrovos mazgo, dažnis sistemoje staiga didėja. Literatūroje [10, 11]

siūlomi du galios reguliavimo kanalai – pagal dažnio nuokrypį (pirminio reguliavimo algoritmas) ir

pagal dažnio išvestinę. Dažnio išvestinės kanalas leidžia pagreitinti vėjo agregato reakciją ir

išnaudoti pagrindinį keitikliais valdomų vėjo agregatų privalumą prieš šiluminių elektrinių

agregatus – jų beveik momentinį atiduodamos galios pakeitimą. Veikiant pastarajam kanalui, vėjo

elektrinės reakcija būtų analogiška įprastinių agregatų rotoriaus inercijos reakcijai. EES dažnio

kitimo požiūriu greitas generuojamos galios keitimas yra pageidautinas pereinamojo proceso

pradžioje, nes greitai sumažina generuojamos ir vartojamos galių disbalansą, sumažina didžiausią

dinaminį (momentinį) dažnio nuokrypį.

Besisukančių masių kinetinė energija E priklauso nuo jų inercijos momento J0 ir kampinio

greičio ωr :


161

2×

=2

0 rωJE , (14.1)

Apie jos dydį galima spręsti pagal elektros energetikoje naudojamas inercijos laiko

pastoviosios TJ arba inercijos pastoviosios H reikšmes:

2=

×2×

==2

0 J

N

N

N

N TSωJ

SE

H , (14.2)

čia EN, SN, ωN – kinetinė energija esant vardiniam kampiniam greičiui ωN, vardinė pilnutinė vėjo

generatoriaus galia.

Esant vardiniam kampiniam greičiui, kinetinė energija EN bus:

HST

SE NJ

NN ×=2

×= , (14.3)

Vėjo agregatų inercijos laiko pastoviosios yra 3,5-4,0 s eilės. Vadinasi, vardiniu greičiu

besisukančio agregato kinetinė energija yra

MWh,.SMWs,SE NNN 00055502 ×=×≈ ,

jei galia SN yra išreikšta MVA.

Elektros energetikos sistemos besisukančių masių judesio lygtis yra

*stabd*suk**J PPPΔMΔ

dt

δdωT

-==× ≈2

2

0, (14.4)

čia ΔM*, ΔP*, Psuk*, Pstabd* - yra santykinės momentų ir galių disbalansų, sukimo ir stabdymo galių

reikšmės, δ - santykinis kampas ir ω0 – sinchroninis kampinis greitis.

Atsižvelgiant į santykinio kampinio greičio Δω išraišką

** fΔdtδd

ωωΔ =×=

0

1, (14.5)

judesio lygtį galima išreikšti per santykinį greitį Δω*, dažnio nuokrypį Δf* arba dažnį f*

**

J*

J*

J PΔdt

dfT

dt

fΔdT

dt

ωΔdT =×=×=× , (14.6)

.0-=-= 10 **** ffffΔ , (14.7)

čia f0 – sinchroninis dažnis.

Inercijos laiko pastoviąją judesio lygtyje galima išreikšti per vardinę kinetinę energiją


162

**

N

N PΔdtdf

SE

=×2

, (14.8)

arba vardiniais dydžiais

PΔdtdf

fEN =×0

2, MW (14.9)

Taikant judesio lygtį vienam sinchroniniu greičiu besisukančiam agregatui, kurio turbinos ir

generatoriaus galios nekinta kintant dažniui, galima įvertinti agregato inercijos reakciją – imamą ar

atiduodamą į sistemą galią ΔP. Iš (14.9) išraiškos matyti, kad agregato inercijos reakcijos galia ΔP

yra proporcinga dažnio išvestinei. Vadinasi, valdant kintamo greičio vėjo elektrinių keitiklius taip,

kad į tinklą būtų atiduodama papildoma galia ΔP, proporcinga dažnio išvestinei, galima atkurti

kintamo greičio agregatų inerciją.

Kintamo greičio vėjo agregatai dažniausiai sukasi greičiu, mažesniu už vardinį. Todėl

siekiant įvertinti energijos kiekį, kurį gali atiduoti į sistemą, reikia vertinti tikrąjį besisukančiųjų

masių kampinį greitį.

Kinetinės energijos dydžių santykis yra lygus kampinių greičių kvadratų santykiui.

Kinetinės energijos dydį palyginus su vardine kinetine energija, gaunama:

22

2

*rN

r*

Nω

ω

ωE

EE

=== , (14.10)

Pakitus kampiniam greičiui, kinetinė energija pakis dydžiu ΔE:

( )22

21 *r*rN ωωEEΔ -×= , (14.11)

čia ωr1*, ωr2*, - pradinis ir galinis kampiniai greičiai.

Pagal (14.11) išraišką galima įvertinti leistiną atiduodamos kinetinės energijos kiekį ΔEleist

įvairioms pradinėms kampinio greičio ωr1* reikšmėms, jei yra žinoma leistinoji galinio kampinio

greičio reikšmė ωr2*leist:

( )22

21 leist*r*rNleist ωωEEΔ -×= , (14.12)

Pereinamojo proceso metu integruojant vėjo turbinos PT(t) ir generatoriaus atiduodamos į

tinklą galios PG(t) skirtumą, galima nustatyti laiko momentą tleist, kada ši leistina kinetinė

besisukančių masių energija yra atiduota, pasiekta leistinoji kampinio greičio reikšmė ωr2*leist ir

reikia nutraukti kinetinės energijos atidavimą:


163

( ) ( )( )dtPPEΔleistt

GTleist ∫0

t-t= . (14.13)

Leistiną kinetinės energijos kiekį reiktų atiduoti pradiniu pereinamojo proceso momentu –

iki 5 sekundžių.

Siekiant vėjo elektrines panaudoti ilgalaikiam rezervui – pirminiam, antriniam ir tretiniam

rezervui, normaliame režime vėjo elektrinės turi būti nukrautos. Airijos PSO Eirgrid reikalauja, kad

vėjo elektrinės, kaip ir įprastinės elektrinės, turėtų pirminio dažnio reguliavimo 3-5 % rezervą, o

Danijos PSO Energinet.dk reikalauja, kad vėjo elektrinės dalyvautų antriniame dažnio reguliavime

[12].

Vardiniai ir didesni vėjo greičiai Lietuvoje būna gana trumpą laiką – apie 5 % laiko

metuose. Didžiąją laiko dalį vėjo greičiai būna tarp vėjo elektrinės įjungimo vėjo greičio reikšmės

iki vardinės vėjo greičio reikšmės. Palaikant optimalų vėjo elektrinės menčių pasukimo kampą,

priklausomai nuo vėjo greičio, gaunama didžiausia vėjo elektrinės generuojama galia. Vėjo

elektrinės gali būti nukrautos pakeičiant menčių pasukimo kampą, o dažnio nuokrypio atveju

veikiant pirminiams ir antriniams reguliatoriams ir keičiant menčių pasukimo kampą gali būti

reguliuojama vėjo elektrinių galia. Ypač efektyviai pirminiame reguliavime galima išnaudoti vėjo

elektrines kombinuojant vėjo elektrinių inercijos ir menčių kampo pasukimo valdymą.

Lietuvos EES sunkiausia reguliuoti dažnį, kai ji dirba autonomiškai veikiančioje Baltijos

EES. Čia labai stinga pirminio reguliavimo rezervo. Todėl vertinti vėjo elektrinių dalyvavimo

reguliuojant dažnį būtinumą reiktų pradėti nuo galimybės praplėsti pirminio reguliavimo rezervą ir

galimybės jį realizuoti leistinosiose dažnio nuokrypio ribose.

Siekiant, kad pirminio reguliavimo rezervas nepakistų vėjo elektrinėms pakeitus dalį

įprastinių elektrinių, dalyvaujančių pirminiame reguliavime, vėjo elektrinėse reikia palaikyti tokį

patį pirminio reguliavimo rezervą. Tipinė pirminio reguliavimo galios rezervo reikšmė yra 5 %

vardinės agregato galios, tipinis pirminio reguliatoriaus statizmas - 5 % (s.v. – 0,05), leistinasis

dažnio nuokrypis – 0,2 Hz.

Didžiausia nejautros sritis esant tokiems pirminio reguliavimo parametrams būtų ±0,075 Hz.

Dažnio valdymo grafikas su 5 % nukrovimu nuo vardinės galios pateiktas 5.3 paveiksle.

„D“ raide pažymėtos mėlynos tiesės atitinka 5 % reguliavimo statizmą. Norint nukrauti iki 25 %

vardinės galios, esant ribinei dažnio reikšmei 51,3 Hz, didesnių už vardinį dažnį zonoje reguliavimo

statizmą reiktų sumažinti iki 0,035, kaip parodyta punktyrine linija „E“.

Tokie reguliavimo parametrai būtų priimtini vėjo elektrinėms. Tačiau VE nukrovimas 5 %

jų vardinės galios visą laiką neleis pagaminti didelės dalies metinės energijos. Atsižvelgiant į tai,


164

kad vėjo elektrinių išnaudojimo koeficientas yra 0,2 ir kad apie 17 % metinio laiko dėl

nepakankamo vėjo greičio elektrinės nedirba, dėl dalinio nukrovimo būtų netenkama apie 20 % jų

metinės energijos gamybos.

5.11 pav. Dažnio valdymo grafikas su dalinio nukrovimo pavyzdžiu

Nukraunant vėjo elektrines 5 % jų darbinės galios, prarandama apie 6 % jų gaminamos

metinės energijos.

Dėl didelio vėjo elektrinių gaminamos energijos praradimo vėjo elektrinių dalinis

nukrovimas rezervų palaikymui turėtų būti naudojamas tik trumpalaikiuose autonominio darbo

režimuose, kai labiausiai trūksta rezervinių galių.

Išvados

1. Besisukančių vėjo elektrinių menčių ir generatorių rotoriaus masių inerciją tikslinga panaudoti

dažnio kitimo stabdymui pradiniu pereinamojo proceso momentu, kai netekus generavimo

agregato, dažnis sistemoje staiga mažėja ar, kai netekus didelės galios apkrovos mazgo, dažnis

sistemoje staiga didėja. Leistiną kinetinės energijos kiekį reiktų atiduoti pradiniu pereinamojo

proceso momentu – iki 5 sekundžių.

2. Dėl didelio vėjo elektrinių gaminamos energijos praradimo vėjo elektrinių dalinis nukrovimas

reguliavimo galios rezervų palaikymui turėtų būti naudojamas tik trumpalaikiuose autonominio

darbo režimuose arba perdavimo sistemos operatoriui paprašius sumažinti galią, kai labiausiai

trūksta rezervinių galių.

Dažnis, Hz

0

0,25

0,5

0,75

1,0

Gen

eru

ojam

a ga

lia, s

.v.

46 47 48 49 50 51 52 53

49,8 50,2

Nejautros sritis

48,7 51,3

A

D

D B

C

E


165

15. VĖJO ELEKTRINIŲ ENERGIJOS TRUMPALAIKIO KAUPIMO GALIMYBĖS

Šiuo metu didelės galios ir didelės talpos elektros energijos kaupikliai elektros energetikos

sistemose (EES) dar mažai naudojami. Bendra viso pasaulio elektros energijos kaupiklių galia šiuo

metu sudaro apie 110 GW, iš kurių apie 99 % sudaro hidroakumuliacinės elektrinės. Tačiau

energijos kaupiklių poreikis gana greitai didėja dėl sparčios atsinaujinančiųjų energijos išteklių

(AEI) elektrinių plėtros [1, 2, 3, 4, 5], ypač vėjo elektrinių (VE).

Elektros energijos kaupiklių įrengimas energetikos sistemoje pasidaro aktualus tuomet, kai

AEI naudojančių elektrinių (vėjo ir saulės) skverbtis pagal suvartojamąją energiją viršija 15-20 %.

Jau netolimoje ateityje ivairių tipų elektros energijos kaupikliai bus neatskiriama sumaniųjų

(intelektualiųjų) elektros tinklų dalis. Galių balansavimui, be energijos kaupiklių, bus naudojamas

visas kompleksas priemonių – daugiafunkciniai elektros skaitikliai (smart meters), informacinės ir

ryšių technologijos bei naujausios šios įrangos valdymo programos. Jos tarnaus tam, kad elektros

energijos tiekimas būtų patikimas, energiją bei aplinką tausojantis ir ekonomiškai efektyvus. Šiomis

priemonėmis bus pasiektas didesnis elektros tinklo lankstumas energijos vartotojų poreikių

atžvilgiu ir bus jautriau reaguojama į galimus elektros gamintojų tiekiamos energijos galios

svyravimus. Elektros tinklas bus lengvai prieinamas visiems energijos vartotojams bei energijos

gamintojams, o ypač daugybei mažųjų elektrinių.

Toliau pateikta informacija apie svarbiausias energijos kaupimo technologijas daugiau

dėmesio skiriant brandesnėms, bet Lietuvoje dar mažiau žinomoms ir elektros energetikoje jau

naudojamoms technologijoms.

15.1. Energijos kaupimo technologijos

Elektros energijos kaupiklių technologijos pagal jų paskirtį gali būti suskirstytos į tris toliau

čia išvardinamas funkcines kategorijas.

Elektros kokybės užtikrinimo – tokie kaupikliai gali aprūpinti energija sekundės ar

mažesniame laikotarpyje, kai reikia nenutrūkstamo elektros kokybės pastovumo.

Trumpalaikės perjungimo energijos – tokie kaupikliai vartotojus gali aprūpinti energija

per laikotarpius, kurie trunka nuo sekundžių iki minučių. Jie naudojami tuo tikslu, kad būtų galima

perjungti elektros tiekimą nuo vieno šaltinio prie kito nenutraukiant elektros tiekimo.

Energijos valdymo – tokiuose kaupikliuose energija kaupiama, kad elektros energijos

gamyba nebūtų priklausoma nuo jos vartojimo. Paprastai kaupikliai įkraunami, kai energija pigi, o


166

sukaupta energija naudojama tuomet, kai to reikia. Tokiu būdu elektros vartotojas gali nepriklausyti

nuo energetikos sistemos keletą valandų.

Visų elektros energetikai tinkamų energijos kaupiklių privalumai ir trūkumai toliau

išvardinti 15.1 lentelėje pagal technologijas. 15.1 lentelėje technologijų naudojimo tinkamumas

pažymėtas tokiu būdu:

be jokios žymės – naudoti neįmanoma arba ekonomiškai neverta,

– naudoti galima ir tikslinga,

– šiam tikslui naudoti galima,

– naudoti įmanoma, bet praktiškai ar ekonomiškai netikslinga.

15.1 lentelė. Elektros energetikai tinkamų energijos kaupiklių privalumai ir trūkumai

Kaupimo technologija Pagrindiniai pranašumai Pagrindiniai trūkumai Ciklo

n.v.k., % Taikoma

galiai Taikoma energijai

HAE Didelė galia, maža kaina Reikia tinkamos vietovės 67-73

Suspausto oro Didelė galia, maža kaina Reikia tinkamos vietovės ir dujinio kuro

65-70

Srautinės baterijos: PSB, VRB, ZnBr

Didelė galia, nepriklauso galia nuo energijos

Mažas energijos tankis 60-75

Metalo-oro baterijos Labai didelis energijos tankis

Sunki elektros įkrova ~50

NaS baterijos Dideli galios ir energijos tankiai Didelis efektyvumas

Brangi gamyba Pavojus saugumui

80-90

Li-jonų baterijos Dideli galios, energijos tankiai ir efektyvumas

Brangi gamyba Reikia specialios įkrovimo schemos

90-95

NiCd baterijos Dideli galios, energijos tankiai ir efektyvumas

60-70

NiMH baterijos Didelis efektyvumas ir galios tankis, maža kaina

Nedidelis energijos tankis 80-90

Rūgštinės švino bat. Maži kapitaliniai kaštai Mažas įkrovos/iškrovos ciklų skaičius, kai gilios iškrovos

50-75

SEK Didelė galia Mažas energijos tankis 85-95

SMEK Didelė galia Mažas energijos tankis Brangi gamyba

95

Superkondensatoriai Didelis įkrovos/iškrovos ciklų skaičius, didelis efektyvumas

Mažas energijos tankis

95-97

Vandenilio kaupikliai Neribotas sukauptos energijos kiekis

Dar brangios ir nebrandžios technologijos, mažas ciklo efektyvumas

35-50

Hidroakumuliacinės elektrinės yra viena iš seniausių elektros energijos kaupimo ir

regeneravimo technologijų, kurios naudojamos jau daugiau kaip 100 m. Be jos, per paskutiniuosius

10-20 buvo kuriami ir tobulinami įvairūs nauji elektros energijos kaupikliai, kurie šiuo metu

komercializuojami arba yra netoli šios ribos. Šios sąlyginai naujos elektros energijos kaupimo ir


167

regeneravimo technologijos skiriasi savo ekonominiu ir techniniu efektyvumu. Šiuo metu

pagrindinėmis elektros energijos kaupimo technologijomis yra laikomos šios [5, 6, 7, 8, 9]:

hidroakumuliacinės,

suspausto oro,

įvairių tipų baterijų (akumuliatorių),

vandenilio,

superkondensatorių,

magnetinės energijos superlaidininkuose,

regeneracinės elektrocheminės,

smagratinės.

Hidroakumuliacinės energijos kaupyklos

Geriausiai žinomos ir didžiojoje energetikoje taikomos energijos kaupimo technologijų yra

hidroakumuliacinės elektrinės (HAE). Jos yra geriausiai įsisavintos ir techniškai ištobulintos.

Pirmosios HAE pardėjo veikti Italijoje ir Šveicarijoje paskutiniame XIX a dešimtmetyje.

Didelės galios HAE pasaulyje yra nedaug. Daugiau kaip 1000 MW galios hidroakumuliacinių

elektrininių šiuo metu priskaičiuojama 40: Japonijoje –12 , JAV – 9, Italijoje – 4, Rusijoje – 3,

Vokietijoje, Kinijoje, Taivanyje – po 2, JK, Prancūzijoje, Australijoje, Pietų Afrikos respublikoje,

Irane, Liuksemburge – po 1 [9]. Šiuo metu pasaulyje veikia daugiau kaip šimtas HAE, o jų bendroji

galia sudaro daugiau kaip 90 GW. Tipinis hidroakumuliacinių energijos kaupyklų viso ciklo

naudingo veikimo koeficientas yra 67-73 %. Tai reiškia, kad HAE, dirbdama elektros energijos

generavimo režimu, į elektros tinklą gali grąžinti iki 73 % elektros energijos, kuri buvo sunaudojo

vandens siurbliai elektrinei dirbant energijos kaupimo režimu. Pagrindinis anksčiau statytų HAE

trūkumas yra tas, kad jos į elektros tinklą atiduodamą galią negali reguliuliuoti tolygiai ir su geru

hidroagregatų naudingo veikimo koeficientu elektros generavimo režime. Todėl jos negali labai

efektyviai dalyvauti galių balansavimo ir rezervavimo procesuose energetikos sistemos elektros

tinkle. Kuriami ir jau naudojami plačiose ribose švelniai reguliuojami hidroagregatai, dirbantys su

geresniu naudingo veikimo koeficientu visame jų darbo intervale.

Suspausto oro energijos kaupyklos

Suspausto oro energijos kaupyklos gali būti didelės įkrovos talpos ir mažos įkrovos talpos.

Pirmosios naudojamos energetikoje, o mažosios – įvairiose technologijose bei transporte. Šiose

energijos kaupimo sistemose elektros varikliai, naudodami perteklinę elektros tinklo ar vėjo

elektrinių parko energiją, suka kompresorius, kurie spaudžia orą uždarame dirbtiniame (mažose


168

kaupyklose) arba naturaliame rezervuare (didelėse užsandarintose uolų ertmėse, šachtose). 1 m3

galima sukaupti apie 5 kWh energijos, kai minimalus slėgis yra 8274 kPa [9]. Viena iš didžiausių

suspausto oro energijos kaupyklų yra įrengta JAV senose šachtose. Ji dirba kartu su dideliu vėjo

elektrinių parku, kurio įrengtoji galia 300 MW. Kai energetikos sistemos tinkle galios netrūksta, o

vėjas tuo metu pučia, tai vėjo elektrinių energija naudojama orui suspausti. Piko valandomis

suspaustas oras dujų turbinų elektrinėse leidžia iki 40 proc. sumažinti dujų sąnaudas.

Baterijos (akumuliatoriai)

Vienos iš brangiausių energijos kaupimo technologijų šiuo metu yra energijos kaupimas

baterijose (angliškuose informacijos šaltiniuose akumuliatoriai vadinami įkraunamomis baterijomis

– rechargeable batteries). Be senai žinomų švino rūgštinių baterijų energetikoje jau pradėtos naudoti

ličio-jonų (Li-jonų), natrio-sieros (NaS), nikelio-kadmio (NiCd), nikelio-metalų hidridų (NiMH) ir

kitos baterijos. Laikoma, kad baterinių energijos kaupiklių technologijos jau yra sukurtos, jos yra

pakankamai brandžios ir jų galima įsigyti rinkoje [9]. Būdingas baterinių energijos kaupiklių

bruožas yra labai geras viso ciklo efektyvumas – tik švino rūgštinių ir NiCd baterijų efektyvumas

yra žemesnis (apie 60-75 %), o kitų minėtų tipų efektyvumas siekia apie 80-90 % ir daugiau.

Iš baterijų sudaryti pakankamai didelės įkrovos ir galios kaupikliai energetikoje naudojami

galios kokybei gerinti, atsinaujinančiosios energijos elektrinėms rezervuoti, apkrovai išlyginti,

energijos perdavimo stabilumui palaikyti, pikinei energijai generuoti. Jie gali būti naudojami

įvairiuose elektros energijos tiekimo tinklo lygmenyse.

Įvairių tipų bateriniai energijos kaupikliai buvo labai žymiai patobulinti per pastaruosius

keletą metų ir šis procesas vyksta toliau. Naudojant nanotechnologijas JAV neseniai sukurti ženkliai

pigesni Li-sieros akumuliatoriai, kuriuos bus galima įkrauti apie 3 kartus daugiau elektros energijos,

negu į dabar naudojamus tokio paties tūrio Li-jonų akumuliatorius. Šioje srityje dirbantys

mokslininkai prognozuoja, kad baterijų (akumuliatorių) energijos tankis naudojant

nanotechnologijas gali padidėti kartais (iki 1-4 kWh/kg) lyginant su dabartiniais rodikliais, o jų

kaina žymiai sumažės.

Vandenilio energijos kaupimo sistemos

Vandenilio energijos kaupimo sistemos gali naudoti atliekamą elektros energiją iš vėjo,

saulės elektrinių ar iš energetikos sistemos elektros tinklo, kai jame susidaro galios perteklius, ir

gaminti vandenilį elektrolizės būdu [9, 14]. Pagamintas vandenilis kaupiamas ir vėliau gali būti

naudojamas įvairiose srityse, tačiau pagrindinės yra transportas ir elektros energetika. Kai


169

energetikos sistemoje galios trūksta, vandenilį galima konvertuoti atgal į elektros energiją naudojant

kuro elementus [14].

Kuro elementai (KE) šiuo metu dar yra brangūs (priklausomai nuo jų tipo ir galios svyruoja

apie 1 500 – 5 000 JAV$/kW). Stacionariųjų KE gamyba kol kas dar mažai išplėtota (įvairių tipų

kuro elementų nuo 5 iki 5 000 kW galios pasaulyje šiuo metu pagaminama iki 200 000 vnt. per

metus). Jau netolimoje ateityje (po 2012 m.) prognozuojamas ženklus jų kainos kritimas iki 1 000 –

2 000 $/kW ir masinė gamyba milijonais ir dešimtimis milijonų vienetų per metus. Kol kas elektros

energijos kaupimas vandenilio pavidalu ir jos regeneravimas kuro elementuose yra mažai efektyvi ir

šiuo metu dar brangi technologija. Vandenilio kaip elektros energijos kaupiklio viso ciklo

(kintamoji srovė/nuolatinė sriovė/vandenilis/nuolatinė srovė/kintamoji srovė) efektyvumas tesiekia

35-50 %. Tačiau ir kuro elementų srityje yra labai reikšmingų pasiekimų, kurie gali vesti prie

didelių proveržių kuriant žymiai efektyvesnes vandenilio technologijas. Ispanijos Complutence de

Madrid universiteto mokslininkai sukūrė naują medžiagą KE membranoms gaminti, kuri yra

nebrangi, pasižymi labai geru jonų pralaidumu žemoje temperatūroje, artimoje kambario

temperatūrai. Jų gautus rezultatus patikrino ir patvirtino JAV Oak Ridge nacionalinės laboratorijos

mokslininkai. Todėl netolimoje ateityje galima tikėtis didelės pažangos ir KE srityje.

Superkondensatoriai

Elektrocheminiai dvigubo sluoksnio kondensatoriai arba superkondensatoriai (EC

capacitors, supercapacitors) pasižymi labai didele talpa ir siekia iki 5000 faradų. Jie yra vieni iš

efektyviausių energijos kaupiklių, kurių viso ciklo nuo elektros energijos sukaupimo iki jos

grąžinimo į šaltinį (round trip efficiency) naudingo veikimo koeficientas viršija 95 % [9, 14]. Šiuo

metu jie turi patį didžiausią galios tankį iš visų elektros energijos kaupiklių – nuo 1 iki 10 kW/kg.

Superkondensatoriuose sukauptos energijos tankis yra nedidelis, todėl elektros energetikos

sistemose plataus tiesioginio pritaikymo jie dar neturi. Manoma, kad ateityje elektromobiliuose ir

hibridiniuose automobiliuose jie gali pakeisti akumuliatorius. Gaminami didelės iškrovos galios ir

trumpo iškrovos laiko superkondensatoriai (nuo 10 kW iki 1-2 MW, iškrovos laikas – apie

sekundę), taip pat didelės energijos įkrovos superkondensatoriai (iškrovos laikas – nuo minučių iki

valandos, o galia – nuo kelių kW iki ~ 200kW).

Superlaidininkų magnetinės energijos kaupikliai

Superlaidininkų magnetinės energijos kaupikliuose (SMEK) energija sukaupiama didelėse

magnetinėse ritėse, per kurias paleidžiama nuolatinė srovė. Magnetinė rite yra atšaldoma skystu

heliu arba azotu iki superlaidumo, todėl nuostolių ritėje praktiškai nėra. Po 2-3 % nuostoliai


170

gaunami lygintuve ir inverteryje, kuris įsijungia, kai elektros energiją reikia grąžinti į kintamosios

srovės tinklą. Bendras viso ciklo naudingo veikimo koeficientas yra labai aukštas – 95 %. Šioje

energijos kaupimo sistemoje nėra judančių dalių, todėl jos veikimo patikimumas yra labai didelis.

Superlaidininkų magnetinės energijos kaupikliai yra efektyvios ir perspektyvios elektros

energijos kaupimo priemonės. Pirmosios studijos apie SMEK pasirodė apie 1970 metus.

SMEK turi panašias taikymo sritis kaip ir smagratiniai energijos kaupikliai: rezerviniai

maitinimo šaltiniai (UPS) ir impulsiniai didelės galios šaltiniai kintamosios srovės perdavimo

elektros tinkluose [6, 16] (FACTS – Flexible AC Transmission System). Elektros tinkluose SMEK

naudojamos trumpalaikiam elektros energijos kaupimui ir jos grąžinimui į elektros tinklą – elektros

energijos kokybei pagerinti prie elektrinių traukinių pastočių, didelių gamyklų, kuriose labai

dideliais šuoliais kinta iš elektros tinklo imama galia arba kuriose elektros energijos kokybei

keliami griežti reikalavimai. SMEK elektros tinkluose gerai tinka gesinti trumpalaikius įtampos

švytavimus, kurie gali sukelti pavojų tinklo darbo stabilumui [6]. Pagrindinis SMEK pranašumas

prieš kitas energijos kaupimo priemones yra tas, kad jie sistemai per labai trumpą laiką gali suteikti

aktyviosios ir reaktyviosios galios injekcijas ir tuo pagerinti sistemos dinamiką [16]. Dažniausiai

naudojamos kelios SMEK, dirbantys lygiagrečiai (SMEK baterija). SMEK pasižymi labai geromis

dinaminėmis savybėmis – laikas tarp įkrovos ir iškrovos gali būti labai trumpas [6, 9, 16].

Šiuo metu didžiausių SMEK įkrovos talpa siekia 20 MWh, o momentinė galia – iki 400

MW 100 sekundžių laikotarpyje arba 10 MW 2 valandų laikotarpyje. Prognozuojama, kad SMEK

energetikos sistemose ateityje gali įgauti platų panaudojimą, pvz., vėjo elektrinių kintančiai galiai

balansuoti. Jų platesnį panaudojimą riboja didelės SMEK kainos [6].

Supaprastinta SMEK elektrinė schema pavaizduota 15.1 pav.

15.1 pav. Supaprastinta SMEK elektrinė schema: ET – elektros tinklas, TR – transformatorius, LI – lygintuvas – inverteris, L – superlaidi ritė, KŠS – kriostatas ir šaldymo sistema, I rite tekanti nuolatinė srovė.

VS

~=

LKŠS

LI

TR

I b

ET


171

SMEK ritės įkrovimo ir iškrovimo schema pateikta 15.2 paveiksle.

15.2 pav. SMEK ritės įkrovimo ir iškrovimo schema: L – kriostate patalpinta SMEK ritė, S – jungiklis, C – kondensatorius, VD1 – VD2 – atbuliniai diodai, VT1 – VT2 – tiristoriai

SMEK dirba trijuose darbo režimuose: elektros energijos įkrovimo, energijos cirkuliavimo

uždara grandine ir energijos iškrovimo (atidavimo į elektros tinklą). SMEK ritės įkrovimo,

energijos cirkuliavimo ir iškrovimo procesai vyksta grandinėmis, kurios pavaizduotos 15.2 pav.

Ritės įkrovimo grandinė: „+“→S→VT1→L→VT2→„–“

Energijos cirkuliavimo grandinė: L → VD1 → VT1 → L .

Ritės iškrovimo grandinė: „–“→VD2→L→VD1→S→„+“.

SMEK ritės laidininkas gaminamas iš NbTi (Nobio-Titano). Ritė laikoma kriostate, kuriame

automatiškai palaikoma žema temperatūra (apie 4 F).

JAV per pastaruosius keletą metų SMEK tapo viena iš pagrindinių priemonių apsaugoti

energetikos sistemos perdavimo tinklą nuo nestabilaus darbo ir avarijų. SMEK valdomas taip, kad

tinkamu momentu iš elektros tinklo jis gali imti aktyviąją arba reaktyviąją elektros energiją arba,

kai reikia, vieną ar kitą elektros energijos rūšį tiekti į elektros tinklą.

Srautinės baterijos

Viena iš perspektyvių energijos kaupimo ir regeneravimo technologijų yra srautinės

baterijos, kurių veikimas pagrįstas elektrocheminiu energijos kaupimu. Ši technologija jau

naudojama didelės galios akumuliacinėse elektrinėse su regeneraciniais elektrocheminiais

kaupikliais, kurių pagrindiniai įrenginiai yra srautinės baterijos (flow batteries), sudarytos iš

elektrocheminių celių ir skirtos elektrolitams įkrauti ir iškrauti, dvi didelio tūrio talpos teigiamai ir

neigiamai įkraunamiems elektrolitams laikyti ir du siurbliai tiems elektrolitams varinėti. Tokiose

elektrinėse elektros energija dideliais kiekiais efektyviai paverčiama į potencinę cheminę energiją,

sukaupiamą dviejuose skirtingos cheminės sandaros elektrolituose, kur ji gali būti ilgai išlaikoma su

labai mažu savaiminiu išsikrovimu. Naudojant tą pačią srautinę bateriją, cheminė energija bet

kuriuo metu, priklausomai nuo poreikio, vėl gali būti operatyviai regeneruojama į elektros energiją.

Iškrovimo proceso metu sukaupta potencinė cheminė energija pradžioje regeneruojama į nuolatinės

S

C

VD1

VT2 D2

LVT1

VD2

D1


172

srovės elektros energiją, kuri po to, naudojant nuolatinės/kintamosios srovės keitiklį (NS/KS),

paverčiama į standartinių parametrų kintamosios srovės energiją. Kintamosios srovės energija

tiekiama elektros energijos imtuvams arba į energetinės sistemos elektros tinklą.

Šiuo metu tobulinamos kelių tipų srautinės baterijos, tarp kurių žinomiausios yra cinko

bromido, vanadžio redokso ir natrio bromido. Bandomųjų regeneracinių elektrocheminių energijos

kaupyklų galia siekia dešimtis MW, o įkrovos talpa – šimtus MWh. Informacijos šaltiniuose [2, 5,

10, 11, 12] akcentuojamos perspektyvios šio energijos kaupimo būdo naudojimo galimybės

atsinaujinančiosios energijos elektrinėse ir energetikos sistemoje, kurioje šiuo būdu galima ženkliai

padidinti įrengtųjų elektrinių galių išnaudojimo koeficientą.

Elektros energijos kaupimo sistemos su srautinėmis baterijomis turi šias teigiamas savybes:

gali stabiliai ir patikimai veikti natūralioje aplinkos temperatūroje,

pasižymi gana aukštu viso ciklo efektyvumu,

turi perspektyvią kainos dinamikos tendenciją,

sukaupiamas energijos kiekis priklauso tik nuo elektrolitų tūrio bei jų koncentracijos, o

mažai priklauso nuo srautinės baterijos galios,

saugiai pakelia perkrovas ir visišką elektrolito iškrovimą.

Kaupiklio su srautine baterija veikimas, savybės ir naudojimo galimybės

Akumuliacinės elektrinės su srautine baterija, per kurią teka natrio bromido/tribromido ir

natrio sulfido/polisulfido elektrolitai, struktūra parodyta 15.3 paveikslėlyje.

Į šią struktūrą gali įeiti viena arba kelios atsinaujinančiųjų šaltinių elektrinės (vėjo, saulės,

upių ir kt.), kurios dažnai gamina nestandartinių ir nestabilių parametrų elektros energiją, todėl dar

netinkamą tiekti tiesiog į energetikos sistemos elektros perdavimo tinklą. Nuolatinės srovės energija

9, gaunama iš šių elektrinių, maitina srautinę bateriją, sudarytą iš toliau paaiškintų funkcinių mazgų

3, 4, 5 ir 6.

Energijos įkrovimo proceso metu cirkuliaciniai siurbliai 7 ir 8 elektrolitus verčia tekėti iš

elektrolitų talpų 1 ir 2 per srautinės baterijos ertmes 4, kurios susisiekia su jonams laidžia

membrana 3 ir elektrodais 5 bei 6. Prie jų prijungta kaupiamosios energijos šaltinio (KEŠ) energija,

paversta į nuolatinės srovės šaltinio 9 energiją. Įkrovimo procese elektrolitų jonai migruoja per

membraną 3 ir elektros srovė įkrauna elektrolitus: NaBr teigiamu krūviu, o Na2S4 – neigiamu.

Įkrautus elektrolitus galima bet kada iškrauti, kai tik atsiranda elektros energijos poreikis.

Iškrovimo procese įkrautiems elektrolitams tekant per srautinę bateriją vyksta atvirkščia cheminė

reakcija: įkrautų elektrolitų cheminė energija jonams migruojant per polimerinę membraną 3

pakeičiama į elektros energiją. Elektroduose 5 ir 6 atsiranda nuolatinės srovės įtampa, kurią


173

puslaidininkinis keitiklis 10 pakeičia į pramoninio stabilaus dažnio standartinių parametrų

kintamosios srovės energiją, tinkamą naudoti vietoje ar tiekti į EES (trifazis elektros tinklas 11).

15.3 pav. Akumuliacinės elektrinės su srautine baterija struktūra Šioje srautinėje baterijoje naudojami natrio bromido/tribromido ir natrio sulfido/polisulfido

tirpalai bei metalų ar anglies-poliolefinių kompozitų, įdėtų specialiuose rėmeliuose, elektrodai.

Naudojamų tirpalų (elektrolitų) įkrovimo-iškrovimo cheminės reakcijos aprašomos taip:

3NaBr + Na2S4 NaBr3 + 2Na2S2.

Be elektrocheminių energijos kaupiklių su cirkuliuojančiais natrio bromido/tribromido ir

natrio sulfido/polisulfido elektrolitais, įvairiose šalyse (JAV, Anglija, Japonija, Kanada, Australija,

Kinija ir kt.) gaminamos ir tobulinamos srautinės baterijos, kuriose naudojami kitų tipų elektrolitai.

Srautinės baterijos su cirkuliuojančiais vanadžio elektrolitais

Vadinamosios redokso baterijos “Vanadium redox flow battery” (angliška santrumpa VRB)

buvo pasiūlytos dar 1985 metais Skyllas-Kazacos su bendradarbiais. Šiuo metu Japonijoje, JAV,

Kanadoje, Australijoje jau veikia keletas demonstracinių tokio tipo kaupiklių, kurių galia siekia nuo


174

50 iki 1000 kW [10, 11, 12]. Šio tipo srautinėse baterijose naudojami elektrolitai, sudaryti iš

skirtingų oksidacijos laipsnių vanadžio druskų tirpalų 2-3 mol/l sieros rūgštyje. Vanadžio redokso

baterijos veikimo principas paaiškintas 15.4 pav. Ji yra analogiška natrio bromido/tribromido ir

natrio sulfido/polisulfido srautinių baterijų veikimui, tačiau čia naudojami kiti elektrolitai.

15.4 pav. Vanadžio redokso baterijos (VRB) principinė veikimo schema Pagrindinės supaprastintos VRB srautinės baterijos įkrovimo-iškrovimo reakcijos yra tokios:

Įkrovimas

Teigiamas elektrodas: V4+ V5+ + e- E 1,00 v Iškrovimas Įkrovimas

Neigiamas elektrodas V3+ + e- V2+ E - 0,6 v Iškrovimas

VRB tipo kaupikliai turi šias teigiamas savybes:

jų tarnavimo laikas labai ilgas ir įkrovimo-iškrovimo ciklų skaičius didelis, nes elektrolitai

(katolitas ir anolitas) sudaryti iš skirtingų oksidacijos laipsnių vanadžio jonų sieros rūgšties

tirpaluose, todėl nevyksta savaiminis išsikrovimas ir elektrolitų nusodinimas. Be to, tinka

įprastos chemijos pramonėje naudojamos medžiagos ir įrengimai: siurbliai, vamzdžiai,

sandarikliai ir t.t.,

jų sistemos gana paprastai įrengiamos,

jie pasižymi labai mažais sukauptos energijos nuostoliais, kai ji nenaudojama,

sukauptos energijos kiekis didinamas didinant rezervuarų su elektrolitais talpą, o reikalinga

įtampa gaunama jungiant nuosekliai pakankamą VRB celių skaičių,

V2+/V3+

VO2+/VO2

+

Elektrocheminė celė Elektrodai

Membrana

Siurbliai

Anolito ir katolito rezervuarai

– +


175

įkrauti elektrolitai laikomi atskirai teigiamo ir neigiamo krūvio rezervuaruose,

jie gali būti labai greitai įjungiami dirbti ir tiekti elektros energiją paleidus elektrolitų

cirkuliacinius siurblius,

jie yra gana saugūs aplinkos ir aptarnaujančio personalo atžvilgiu, todėl elektrolitų talpyklos

gali būti įrengiamos pastatų rūsiuose,

jie turi plačias pritaikymo galimybes: energijos kaupimo ir regeneravimo ciklo efektyvumas

siekia apie 70 įvertinant pagalbinę įrangą ir energijos nuostolius keitikliuose,

jie yra pakankamai ilgaamžiai: atlaiko apie 1500 įkrovimo/iškrovimo ciklų, kas vidutiniškai

atitinka 10 metų darbo laiko.

VRB tipo srautinių baterijų poveikio aplinkai vertinimas

Poveikio aplinkai tyrimai buvo atlikti Kalman universitete Švedijoje. Tyrimo duomenų

vertinimas atliktas lyginant vanadžio REK aplinkos taršą su dažnai naudojamų švino rūgštinių

baterijų (akumuliatorių) analogiška aplinkos tarša.

Šiam tyrimui atlikti buvo pasirinktos vienodų parametrų energijos kaupimo sistemos: galia –

po 50 kW, tiekiamos energijos kiekis – po 150 kWh per parą, sistemų darbo trukmė – po 20 metų.

Įvertinant švino rūgštinių baterijų aplinkos taršą, priimta dėmesin, kad per 20 metų eksploatacijos

laikotarpį bus sunaudota 25 000 litų vandens, 4 kartus bus pakeista 200 švino celių, o gaminant

naujas šio tipo baterijas bus panaudota 50 % švino iš pakeistųjų celių.

VRB sistemos vanadžio elektrolitai gali būti naudojamas praktiškai neribotą laiką. Naudotą

elektrolitą galima filtruoti ir naudoti pakartotinai. Abiejų energijos kaupimo sistemų aplinkos taršos

įvertinimo duomenys pateikti 15.2 lentelėje [13].

15.2 lentelė. Palyginamų energijos kaupimo sistemų taršos įvertinimo duomenys

Eil. Nr.

Elektrocheminių procesų metu išskirti komponentai

Švino-sieros rūgšties EK sistemoje

Vanadžio-sieros rūgšties EK sistemoje

1 CO2 , t 25,4 8,5 2 SO2, kg 147 28 3 CO, kg 42 5,2 4 CH4, kg 32 8 5 NOx, kg 172 45 6 N2O, kg 0,52 0,15

Išanalizavus pateiktus duomenis galima teigti, kad aplinkos taršos požiūriu žymiai

pranašesnės yra VRB srautinės baterijos.


176

Smagratiniai energijos kaupikliai

Pirmieji žinomi smagratiniai energijos kaupikliai buvo naudojami molinių puodų žiedimo

įrenginiuose. Dabar naudojami smagratiniai energijos kaupikliai (SEK) energiją sukaupia

besisukančio smagračio kinetinės energijos forma. Energijai sukaupti smagratį įsukanti elektros

pavara energiją ima iš elektros tinklo. Kai reikia energiją gražinti į tinklą, smagratį įsukęs variklis

pradeda dirbti generatoriumi, kuris per elektros energijos konversijos sistemą smagratyje sukauptą

energiją grąžina į elektros tinklą.

Šiuolaikiniai smagratiniai energijos kaupikliai naudojami daugelyje sričių – transporte, kaip

rezerviniuose elektros energijos šaltiniuose (UPS), energetikoje ir kitur. Jie pasižymi ilgu darbo

amžiumi, aukštu viso ciklo naudingo veikimo koeficientu (85-95 %), dideliais įkrovos ir iškrovos

greičiais (1-30 s). Lyginant su pačių energetinių parametrų akumuliatoriais ir baterijomis, SEK

užima 5-10 kartų mažiau vietos, yra 5-10 kartų patikimesnės ir turi praktiškai neribotą energijos

įkrovimo-iškrovimo ciklų skaičių, kai tuo tarpu akumuliatoriams šis skaičius yra gana ribotas, o jų

dažnas ir gilus iškraudinėjimas trumpina jų darbo amžių. Vidutinis SEK darbo amžius yra apie 20

metų. Kaupikliai iš elektros tinklo ima tik apie 0,1-1 % savo vardinės galios. Galingiausių kaupyklų

trumpalaikė į elektros tinklą atiduodama galia yra MW eilės. Kai vienos SEK nepakanka,

naudojmos lygiagrečiai dirbančios kaupiklių baterijos, sudarytos nuo kelių iki kelių šimtų SEK [7].

Naujausių SEK smagračiai įsukami iki 20000-50000 aps/min. greičio, turi magnetinius

guolius ir dirba vakuume, kad būtų išvengta trinties nuostolių guoliuose ir į orą. Energetikoje SEK

turi dvi pagrindines taikymo sritis: jie naudojami kaip rezerviniai maitinimo šaltiniai arba

energetikos sistemos elektros tinkle trumpalaikiams galios perkričiams, kurių trukmė skaičiuojama

sekundėmis, išlyginti ir dažniui palaikyti.

Supaprastinta smagratinio energijos kaupyklos, kuri naudojama kaip rezervinis maitinimo

šaltinis (UPS), elektrinė schema pateikta 15.5 paveikslėlyje. Čia energija paimama ir atiduodama į

tos pačios įtampos elektros tinklą. Tokios SEK būna nedidelės galios, bet didelės energijos

iškrovos trukmės (nuo minučių iki valandos). Šiuo atveju naudojamas kintamosios srovės

generatorius-variklis.

Jeigu SEK naudojamas kaip rezervinio maitinimo šaltinis, tai nerekomenduojama naudoti

tik jį vieną tais atvejais, kai energijos tiekimas gali nutrūkti pakankamai ilgam laikotarpiui,

viršijančiam SEK galimybes. Tokiais atvejais papildomai dar naudojamos akumuliatorių baterijos

ir/arba dyzelgeneratoriai priklausomai nuo reikalaujamo energijos kiekio ir jos tiekimo patikimumo.

15.6 paveikslėlyje parodyta supaprastinta smagratinės energijos kaupyklos su nuolatinės srovės elektros

pavara elektrinė schema, kur energija smagračiui įsukti imama iš žemesnės įtampos tinklo ir gali būti

atiduodama į aukštesnės įtampos tinklą.


177

15.5 pav. Supaprastinta SEK elektrinė schema su kintamos srovės elektros pavara

SEK energetikos sistemos elektros tinkle tampa labai naudingomis, kai padidėja

atsinaujinančiųjų šaltinių elektrinių generuojamų galių dalis, ypač vėjo ir dalinai saulės, jei

pasitaiko debesuota diena su dažnais pragiedruliais. Jos gerai tinka trumpalaikiams (s) teigiamiems

ir neigiamiems galios perkričiams elektros tinkle kompensuoti, nes tai yra labai greito reagavimo

priemonė. Šio tipo SEK išvysto didelę galią, o jų sukauptos energijos iškrovos laikas skaičiuojamas

sekundėmis. Galios reguliavimo efektyvumu ji pralenkia kitas tradicines galios reguliavimo

priemones. Galios balansavimo būdų efektyvumo palyginimas naudojant įvairių tipų elektrines

pavaizduotas 15.7 pav., kuriame idealiu šaltiniu laikomas beinertinis ir begalinės galios šaltinis.

15.6 pav. Supaprastinta SEK elektrinė schema su nuolatinės srovės elektros pavara

SEK energetikos sistemos elektros tinkle tampa labai naudingomis, kai padidėja

atsinaujinančiųjų šaltinių elektrinių generuojamų galių dalis, ypač vėjo ir dalinai saulės, jei

pasitaiko debesuota diena su pragiedruliais. Jos tinka trumpalaikiams (sekundiniams) teigiamiems ir

neigiamiems galios perkričiams elektros tinkle kompensuoti, nes tai yra labai greito reagavimo

~=

KeitiklisKS/NS

~= Keitiklis

NS/KS

V - G

Smagratis

~ƒ = var

= 0,7 kV

~ 0,4 kV 50 Hz

Į elektros tinklą

KS NS

KSNS

NS SEK

Galios elektrnikos keitikliai

~ ~

Iš elektros tinklo


178

priemonė. Galios reguliavimo efektyvumu ji pralenkia kitas tradicines galios reguliavimo

priemones. Galios balansavimo būdų efektyvumo palyginimas naudojant įvairių tipų elektrines

pavaizduotas 15.7 pav., kuriame idealiu šaltiniu laikomas beinertinis ir begalinės galios šaltinis.

Kaip parodyta 15.7 pav., greitai veikianti SEK technologija aštriems galios perkričiams

aplyginti gali būti apie 20 kartų efektyvenė, negu naudojant tradiciniais metodus (GTE ir KCE tipo

elektrinių galios reguliavimą). Be to, kiekvienas DTE, GTE ir KCE tipo elektrinių galios

reguliavimas nukrypstant nuo optimalaus jų darbo režimo didina kenksmingų išmetamų teršalų

kiekį ir jų gaminamos elektros energijos kainą. Yra dar vienas neigiamas aspektas, kurį reikia

įvertinti, kai naudojamas DTE, GTE ir KCE tipo elektrinių galios reguliavimas: dažnas ir nuolatinis

šio tipo elektrinių galios reguliavimas sukelia paspartintą įrengimų susidėvėjimą ir gedimus.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

IŠ SEK HE DTE GTE KCE

Re

gu

liavi

mo

efe

ktyv

um

as,

%

15.7 pav. Galios balansavimo būdų efektyvumo palyginimas naudojant įvairių tipų elektrines: IŠ – idealus

šaltinis, SEK – smagratinė energijos kaupykla, HE – hidroelektrinė, DTE – dujų turbininė elektrinė, GTE – garo turbininė elektrinė, KCE – kombinuoto ciklo elektrinė. Šaltinis: Pacific Northwest National

Laboratory, JAV

SEK yra nepralenkiamos ir savo ekologinėmis savybėmis. 15.8 paveiksle yra pateiktas

galios balansavimo būdų taršumo CO2 išlakomis per 20 metų palyginimas naudojant įvairių tipų 20

MW galios elektrines. Šiame paveikslėlyje parodytos visos su naudojamais galios balansavimo

būdais susijusios išlakos – ir tiesioginės, ir netiesioginės (įskaitant išlakas, susijusias su jų įrengimu

ir eksploatavimu). Jokios tiesioginės CO2 išlakos SEK darbo metu nesusidaro – jos lygios nuliui.

Apibendrinant galima teigti, kad SEK yra viena iš geriausių priemonių trumpalaikiams galios

svyravimams energetikos sistemos elektros tinkle balansuoti: ji veikia labai greitai, efektyviai,

patikimai ir neišmeta jokių tiesioginių aplinkai kenksmingų išlakų, tarp jų ir CO2.


179

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

APE ABE DPE DBE HE SEK

CO

2 iš

lako

s p

er

20

m.,

t

15.8 pav. Galios balansavimo būdų taršumo palyginimas per 20 metų naudojant įvairių tipų elektrines: APE – anglies pikinė elektrinė, ABE – anglies bazinė elektrinė, DPE – dujų pikinė elektrinė, DBE – dujų bazinė elektrinė, HE – hidroelektrinė, SEK – smagratinė energijos kaupykla. Šaltinis: Pacific Northwest National

Laboratory, JAV

Dėl tų pačių išvardintų priežasčių SEK tam tikrose ribose tinka ir energetikos sistemos

elektros tinklo dažniui reguliuoti. Norint palaikyti dažnį elektros sistemoje, reikia taip pat turėti

labai greitai veikiantį reguliuojamos galios elektros energijos šaltinį. Šiam tikslui JAV Niujorko

valstijoje Stephentown mieste statoma 20 MW galios elektros energijos kaupykla, kurioje bus

naudojama 200 SEK, dirbančių lygiagrečiai (SEK baterija). Kiekvienos iš jų vardinė galia 100 kW,

sukauptos energijos kiekis – 25 kWh ( visos baterijos – 5 MWh). SEK rotoriaus (smagračio)

sukimosi greitis – nuo 8000 iki 16000 aps/min. SEK mechaninis naudingo veikimo koeficientas –

97 %, o viso energijos įkrovos/iškrovos ciklo efektyvumas – 85 %.

20 MW smagratinę energijos kaupyklą įrengia JAV kompanija Beacon Power iš Tyngsboro

[4, 7]. Ši kaupykla sudarys labai dinamišką galios rezervą dažniui elektros tinkle palaikyti. JAV

regioninių elektros tinklų nepriklausomų sistemos operatorių duomenimis dažniui palaikyti per

metus reikės ne mažiau, kaip 6000 SEK įkrovos/iškrovos ciklų, o sistema yra pajėgi atlaikyti

daugiau kaip 150000 pilnų įkrovos/iškrovos ciklų. Iškrovimo gylis reguliuojamas nuo 0 iki 100 %

ribose. JAV ketinama įversti naują tarifą dažnio palaikymo rezervo elektros energijai 30 sekudžių

laikotarpiui.

Smagratinių kaupyklų įsigijimo kainos svyruoja nuo 100 iki 300 JAV dolerių už įrengtą

kilovatą. Kaina mažėja didejant SEK vardinei galiai ir mažėjant vardiniam smagračio sukimosi

greičiui ir atvirkščiai. SEK įrengimas yra nesudėtingas ir nebrangus – nuo 20 iki 40 JAV dolerių už

kilovatą. SEK aptarnavimo ir priežiūros išlaidos sudaro tik kelis JAV dolerių už kilovatą per metus.


180

15.2. Energijos kaupimo technologijų palyginimas

15.9 paveiksle yra palyginti kai kurių tipų energijos kaupiklių galios ir energijos tankiai

[14]. Energetikoje šiuo metu jau yra naudojamos ir geriausias perspektyvas ateityje turi HAE,

SOEK, REK, SEK ir SMEK energijos kaupyklos. Baterijos (akumuliatoriai) ir superkondensatoriai

jau naudojami transporte ir rezerviniuose maitinimo šaltiniuose, o netolimoje ateityje gali būti

pradėti naudoti ir elektros energetikoje kaip paskirstyti energijos kaupikliai. Jų galia turėtų būti

nedidelė (šimtai kW), bet jų skaičius – labai didelis. HAE ir SOEK atveju jų energijos kaupimi

savybes sunku įvertinti tokiais rodikliais, kurių dimensijose yra kilogramai, todėl jos šiame

paveikslėlyje neparodytos. 15.9 pav. NB pažymėtos naujausios baterijos, kuriamos naudojant

nanotechnologijas, kurios, kaip manoma, bus komercializuotos netolimoje ateityje.

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

10000,00

100000,00

1E+00 1E+01 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07

15. 9 pav. Įvairių tipų energijos kaupiklių galios ir energijos tankių palyginimas

Kaupiklių energetikoje labai svarbus parametras yra energijos iškrovos laikas. Įvairių

energijos kaupiklių energijos iškrovos laikų ir jų galių ribinės reikšmės yra palygintos 15.10 pav.

[14]. VE galiai balansuoti reikia turėti didelės galios ilgo iškrovos laiko (val.) ir trumpo iškrovos

laiko (s) energijos kaupiklių. Kaip parodyta 15.10 pav., tinkamiausiomis valandinėmis VE parkų

galios balansavimo ir rezervavimo priemonės gali būti HAE, SOEK ir SB. Tačiau kol kas nėra

ištirta, ar Lietuvos teritorijoje gali būti tinkamų natūralių pakankamai sandarių ir erdvių požeminių

ertmių, kuriose būtų galima įrengti SOEK. Užsienyje šiam tikslui naudojamos senos šachtos ir

požeminės ertmės, susidariusios išsiurbus naftą ar gamtines dujas. Kaip trumpalaikės VE parkų

galios kokybės valdymo priemonės gali būti naudojamos SMEK, SEK, superkondensatoriai.

Kuro elementai

Dvigubo sluoksnio kondensatoriai (superkond.)

Baterijos

Kondensatoriai

SEK

SMEK

NB

Ene

rgijo

s ta

nkis

, W

h/kg

Galios tankis, W/kg


181

15. 10 pav. Kaupiklių iškrovos laiko ir jų galios priklausomybių palyginimas [www.electricitystorage.org]: DĮS – didelės įkrovos superkondensatoriai

15. 11 pav. Energijos kaupimo technologijų palyginimas pagal kapitalinius kaštus galios vienetui ir sukaupiamos energijos vienetui (RMŠ – rezerviniai maitinimo šaltiniai (UPS))

Iškr

ovos

laik

as

1 kW

Didelės galios superkondensatoriai

SMEK

Didelės galios SEK

Li-jonų baterijos

Ni-Cd baterijos

Rūgštinės švino baterijos

Metalo-oro baterijos

SB

NaS baterijos DĮS

SOEK

HAE

Ilgo

iškr

ovos

laik

o SE

K

100 kW 1 MW 100 MW 1 GW

Galia

Sekundės

Minutės

Valandos

Ilgos iškrovos trukmės SEK

Li-jonų baterijos

HAE

SOEK Metalo-oro

baterijos

SB

100 300 100 1000300

NaS baterijos

Cinko-oro baterijos

Ilgos iškrovos trukmės

superkondensatoriai

Rūgštinės švino

baterijos

Ni-Cd baterijos

Didelės galios superkondensatoriai

Didelės galios SEK

Ultrabaterijos

10

100

1000

10

000

Ger

iau

tinka

en

ergi

jai b

alan

suot

i

Geriau tinka RMŠ ir energijos kokybei gerinti

Kapitaliniai kaštai galios vnt., $/kW

Kap

ital

inia

i kaš

tai e

nerg

ijos

vnt

., $/

kWh


182

15.11 pav. energijos kaupimo technologijų palygintos pagal kapitalinius kaštus galios ir

sukaupiamos energijos vienetui. Kaip parodyta 15.11 paveikslėlyje, mažiausius kapitalinius kaštus

sukauptos ir regeneruotos energijos vienetui turi SOEK, HAE, metalo-oro baterijos, ilgos iškrovos

trukmės superkondensatoriai, SB. 15.11 pav. paminėtos ultrabaterijos yra naujo tipo baterijos,

kurios gaminamos naudojant CSIRO ultrabaterijų technologiją [15]. Iš esmės tai yra rūgštinių švino

baterijų ir į šias baterijas interguotų superkonsatorių hibridas. Tokia kombinacija leidžia prailginti

baterijų darbo amžių ir žymiai pagreitinti baterijų įkrovos-iškrovos trukmes. Pražioje buvo

numatyta jas naudoti automobiliuose, bet dabar jau matoma žymiai platesnės jų taikymo sritys, tarp

jų ir elektros energijai kaupti. Australijoje 2009 m. vykdomas demoprojektas, kuriame numatoma

ultrabaterijas, kurių galia 360 kW ir įkrova 200 kWh, panaudoti VE parko generuojamos elektrinės

galios netolygumams kompensuoti ir efektyvesniam parko darbui užtikrinti [15].

15.12 pav. įvairių tipų energijos kaupikliai palyginti pagal energijos tankius masės ir tūrio

vienetams. Į šiuos rodiklius atsižvegiama, kai kaupiklių masė ir svoris yra svarbūs. Kaip parodyta

15.12 pav., šiuo poziūriu beriausios yra NaS, Li-jonų ir metalo-oro baterijos.

15.12 pav. Energijos kaupiklių palyginimas pagal energijos tankius masės ir tūrio vienetus

Įvertinant ne tik masiško paskirstyto elektros energijos generavimo galimybes netolimoje

ateityje, bet ir elektros energijos paskirstyto kaupimo galimybes, galima tikėtis, kad pasaulyje taip

Ni – Cd baterijos

Švino rūgštinėsbaterijos

SB

10 30 100 300 1000

30

100

300

1000

SEK

Cinko – Zn-oro

Superkondensatoriai

Metalo – oro

baterijos (elektriškai

neįkraunamos) Li-

jonų

NaS

Mažesnis

Len

gves

nis

Energijos tankis tūrio vienetui, kWh/m3

Ene

rgijo

s ta

nkis

mas

es v

iene

tui,

kWh/

t

10


183

pat bus naudojami nedidels galios (dešimtys ir šimtai kW) paskirstyti elektros energijos kaupikliai

baterijų ir superkondensatorių pagrindu. Šie kaupikliai turėtų būti valdomi perdavimo elektros

tinklo operatorių naudojant naujausias informacines ir komunikacines technologijas. Lietuvoje

tokių energijos kaupyklų kiekis turėtų būti skaičiuojamas tūkstančiais. Kaupyklos būtų išdėstytos

visoje šalies teritorijoje ir prie VE parkų. Jas eksploatuoti galėtų mažųjų elektros energijos kaupimo

ir regeneravimo įmonių savininkai.

15.3 lentelėje yra palyginti pagrindinių elektros energijos kaupiklių parametrai, o 15.4

lentelėje elektros energijos kaupimo technologijos sugrupuotos pagal jų taikymo sritis.

15. 3 lentelė. Elektros energijos kaupiklių pagrindinių parametrų palyginimas

Kaupiklio tipas Tipinė galia Tipinė energija Tipinė iškrovos

trukmė Technologijos

brandumas Baterijos (švino-rūgštinės, NiCd, NiMH, Li-jonų)

1 kW – 500 kW 1 MWh – 100 MWh 1 h – 8 h Brandžios, yra rinkoje

SEK 500 kW – 1 MW 100 kWh – 100 MWh < 5 min. Brandi, yra rinkoje

HAE 100 MW – 4000

MW 500 MW – 15 GWh 4 – 12 h

Brandi, naudojama > 100 metų

Suspausto oro energijos kaupikliai (SOEK)

25 MW – 3000 MW 200 MW – 10 GWh 1 – 20 h Sukurta, yra demonstraciniai objektai

NaS baterijos 1 MW 1 MWh 1 h Sukurta, yra rinkoje, yra demonstraciniai objektai

SMEK 10 kW – 10 MW 10 kWh – 1 MWh 1 – 30 min. Sukurta, dar nėra rinkojeSuperkondensatoriai < 250 kW 10 kWh < 1 min. Sukurta, yra rinkoje

Srautinės baterijos 100 kW – 10 MW 1 – 100 MWh 10 h Sukurta, demonstracinių projektų stadija

Vandenilio kaupikliai 10 MW Neribota > 5 h Kūrimo stadijoje 15.4 lentelė. Elektros energijos kaupiklių taikymo sritys, pagrindiniai parametrai ir naudojamos technologijos

Taikymo sritys Tipinė galia,

tipinis iškrovos laikas Naudojamos technologijos

Galios kokybės gerinimas < 1 MW, 1 s Superkondensatoriai, SMEK, SEK, baterijos

Energijos valdymas (ilgalaikiai svyravimai, apkrovos išlyginimas)

10 – 100 MW, 1 – 10 h HAE, Suspausto oro energijos kaupikliai, baterijos, srautinės baterijos, NaS baterijos, vandenilio kaupikliai

Atsinaujinančiosios energijos elektrinių integravimas

0,1 – 100 MW, 1 min – 10 h SEK, baterijos, srautinės baterijos, NaS

Atsinaujinančiosios energijos elektrinių rezervavimas

~ 1 MW, 1 – 20 h HAE, SMEK, baterijos, srautinės baterijos, NaS

Pikinis energijos generavimas ~ 1 MW, ~ 1 h HAE, SMEK, SEK, baterijos, srautinės baterijos, NaS baterijos

Energijos perdavimo stabilumas 1 – 100 MW, 1 s SMEK, baterijos, srautinės baterijos, NaS baterijos


184

15.3. Elektros energijos kaupimo priemonių tinkamumas ir jų naudojimo galimybės

Elektros energetikoje energijos kaupimo priemonės priemonės pagal sukauptos energijos

iškrovimo laiką skirstomos į dvi pagrindines grupes:

ilgalaikio energijos kaupimo/regeneravimo priemonės, kai iškrova matuojama valandomis,

trumpalaikio energijos kaupimo ir regeneravimo priemonės, kai iškrovos laikas matuojamas

nuo sekundžių iki kelių minučių.

Pasaulio praktikoje elektros energetikos sistemose naudojamas abi priemonės. Jos tampa

ypač aktualios, kai į energetikos sistemą integruotų vėjo ir saulės elektrinių suminė galia viršija 15-

20 % nuo visų sistemoje įrengtų galių sumos. Didelė vėjo energetikos plėtra prognozuojama visame

pasaulyje ir Lietuvoje, nes tą daryti skatina daug žinomų ekologinių, energetinių ekonominių ir

politinių motyvų, kuriuos įvertina ES direktyvos atsinaujinančiųjų energijos šaltinių naudojimo

srityje. Kadangi Lietuva turi oficialų tikslą iki 2010 m pabaigos pasiekti, kad į ESTET būtų

integruota suminė 200 MW vėjo elektrinių galia, o pradinių projektavimo sąlygų VE ir jų parkų

prijungimui prie elektros tinklo išduota dar 4000 MW suminei galiai, tai greitai ir Lietuvoje

susidarys tokios sąlygos, kai naujos įvairių tipų energijos kaupyklos bus būtinos.

Ilgalaikio energijos kaupimo sistemos, įrengtos prie stambių elektros energijos vartotojų,

padeda išvengti didelių kapitalinių įdėjimų tais atvejais, kai paskirstymo tinklas yra arti savo ribinės

perdavimo galios. Kaip parodyta 15.13 pav., įrengus energijos kaupyklą, ji gali padengti pikinius

elektros energijos poreikius be didelės dalies paskirstymo tinklo linijos laidininkų skerspjūvio

padidinimo ir/arba papildomo galios transformatoriaus įrengimo (pakeitimo). Kaip parodyta šiame

paveikslėlyje, tuomet tam tikros paskirstymo tinklo dalies galios poreikių paros grafikas pasidaro

žymiai lygesnis (ištisinė linija), kas palengvina perdavimo tinklo operatoriaus darbą.

15.13 pav. Energetikos sistemos generuojamų galios poreikių paros grafikas

6 12 18 24

Bazinis generavimas

Dieninis generavimas

Pikinis generavimas

Gal

ios

por

eiki

s (M

W)

Kaupyklos įkrovai naudojama galia

Paskirstymo tinkloribinė galia

Iškrovos kaupyklos atiduodama galia

Paros laikas

su kaupykla be kaupyklos


185

Kad nebūtų ištampytas perdavimo tinklo paros momentinių galių grafikas ir apsunkintas

operatoriaus darbas, daug ką galima padaryti skirstomajame tinkle įrengus trumpalaikio ar/ir

ilgalaikio energijos kaupimo ir regeneravimo priemones prie probleminių elektros energijos

gamintojų ir probleminių vartotojų, kurių generuojamos arba naudojamos galios staigiai kinta.

Tokios priemonės yra taikomos ir tobulinamos įvairiose užsienio šalyse nuo Australijos iki JAV.

Vėjo elektrinių parko ir energijos kaupyklos su ultrabaterijomis sistemos struktūra pavaizduota

15.14 pav. Kaip jau buvo minėta, tokia sistema 2009 m. įrengta Australijoje [15].

15.14 pav. Energijos kaupyklos ir vėjo elektrinių parko sistemos struktūrinė schema

Apibendrinant pateiktą informaciją galima teigti, kad VE energijai kaupti ir jų galiai

balansuoti naudojamos įvairių tipų ir parametrų elektros energijos kaupyklos, turinčios savo

pritaikymo sritis. Didelės koncentruotos energijos įkrovos ir ilgalaikės iškrovos priemonės (HAE,

SOEK) naudojamos VE parkų ir kitų elektros generatorių energijai kaupti, kai vartotojams jo

nereikia, ir galiai elektros energijos perdavimo tinkle balansuoti. Tam pačiam tikslui jau netolimoje

ateityje gali būti naudojami paskirstytieji elektros energijos kaupikliai su baterijomis,

superkondensatoriais, vandenilio generatoriais ir kuro elementais. Šie mažieji elektros energijos

kaupikliai ir jų grupės gali būti naudojamos ir prie VE parkų, ir visoje šalies teritorijoje prie

skirstomojo elektros tinklo ir stambesnių elektros energijos vartotojų, kurie piko valandomis ir

sunaudotų tų kaupyklų sukauptą energiją. Kadangi sukaupta energija didžiąja dalimi bus

sunaudojama vietoje, tai bus išvengta energijos perdavimo nuostolių dideliais atstumais ir bus

mažiau apkraunamas perdavimo tinklas.

Elektros energijos kaupyklos su trumpalaike energijos iškrova (SEK, SMEK) jau

naudojamos dažnio stabilizavimo sistemose bei trumpalaikiams teigiamiems ir neigiamiems galios

perkričiams užlyginti, pereinamųjų procesų dinamikai pagerinti [16]. Tie perkričiai atsiranda

VE parkas

V; m/s

Vėjo prognozė

Valdymosistema

Inverteris- įkroviklis

Energijos kaupiklis

ET


186

elektros tinkle dėl VE darbo netolygumo, dėl įvairių komutacijų elektros tinkle ir dėl specifinių

elektros energijos vartotojų, kurių naudojama elektrinė galia gali staigiai kisti. Ateityje šiems

tikslams gali būti naudojami ir didelės galios superkondensatoriai, ypač pereinamiesiems procesams

dėl komutacijų elektros tinkluose slopinti.

Paminėtos priemonės turi būti naudojamos kompleksiškai. Reikalingų priemonių parinkimas

turi būti atliktas išanalizavus EES veikiančios galios paros darbo grafikus.

Iš kitų elektros energijos kaupiklių, kurie netolimoje ateityje turės įtakos EES darbui galima

paminėti elektromobilius, kurie energiją iš elektros tinklo ims dažniausiai naktimis, kada pigesnė

elektros energija. Stambios pasaulio automobilių gamyklos jau gamina elektromobilius ir turi

didelius planus ateičiai. Vien tik Kinija po 2010 m. planuoja pagaminti 10 mln. elektromobilių.

Be to, 2009 m rugsėjo mėnesį pasaulio žiniasklaidoje buvo paskelbta, kad VW automobilių

gamykla kartu su Vokietijos Hamburgo miesto atsinaujinančiosios energijos grupe Lichtblick

pasiūlė koncepciją „SchwarmStrom“, pagal kurią numatoma prigaminti šimtus tūkstančių mažos

galios kogeneracinių elektrinių, kurios bus išdėstytos individualiuose gyvenamuose namuose visoje

Vokietijoje ir bus naudojamos VE parkų galiai balansuoti ir rezervuoti. Tokią jėgainę sudarys VW

dujomis (tarp jų ir biodujomis) varomas automobilinis varikis ir elektros generatorius. Bendra šių

kogeneracinių jėgainių įrengtoji galia prilygs atominės elektrinės galiai ir sudarys 2 GW. Šilumos

energija bus naudojama pastatui šildyti, o elektros energija – tiekiama į EES. Jėgaines valdys EES

operatoriai. Jėgainės kaina bus apie 5000 eurų.

Išvados

1. Pasaulio energetikos sistemose naudojami įvairių tipų energijos kaupikliai, kurių poreikis

ateityje dar labiau padidės dėl numatomos didelio masto atsinaujinančios energijos

elektrinių skverbties į elektros energetikos sistema.

2. Elektros perdavimo tinklo galiai balansuoti šiuo metu geriausiai tinka ilgalaikės energijos

iškrovos priemonės kaip HAE, suspausto oro energijos kaupyklos, o netolimoje ateityje gali

būti naudojami paskirstytieji elektros energijos kaupikliai su baterijomis,

superkondensatoriais bei vandenilio kaupikliais.

3. Elektros tinklo energijos kokybei gerinti ir švytavimams gesinti šiuo metu naudojami

efektyvūs smagratiniai energijos kaupikliai ir superlaidininkų magnetinės energijos

kaupikliai, o ateityje gali būti naudojami ir didelės galios superkondensatoriai, ypač

komutaciniams pereinamiesiems procesams elektros tinkluose slopinti.

4. Elektros energijos kaupimo ir regeneravimo sistemas tikslinga naudoti tiek elektros

energijos perdavimo tinklo, tiek skirstomojo elektros tinklo sistemose. Tinkamai naudojant


187

energijos kaupimo priemones skirstomajame elektros tinkle galima palengvinti perdavimo

elektros tinklo operatorių darbą.

5. Vėjo ir kitų atsinaujinančiosios energijos elektrinių supirkimo tarifas turėtų būti didesnis

tiems elektros gamintojams, kurie naudos kaupyklas elektros tinklą galios grafikui išlyginti

arba ją tieks pagal tinklo operatoriaus pateiktą grafiką.

6. Elektros energijos kaupiklius tikslinga naudoti įvairiuose elektros tinklo lygmenyse.

7. Elektros energijos generavimo, perdavimo, kaupimo ir skirstymo naujų technologijų srityje

užsienio šalyse daug dirbama.

LITERATŪROS SĄRAŠAS

1. European Renewable Energy Council (EREC). Renewable Energy Scenario to 2040. Brussels, 16 p. Prieiga per internetą: http://www.erec.org/documents/publications/2040-scenario.html 2. Report Future of Electrical Energy Storage. Publisher: Business Insights, February 2009. 138 p. Prieiga per internetą: https://www.energybusinessreports.com/shop/showcart.asp 3. Report Smart Grid Promises and Challenges. Publisher: Energy Business Reports, October 2007. 79 p. Prieiga per internetą: http://www.energybusinessreports.com/shop/item.asp?itemid=1415 4. Report Microgrids Market Potential. Publisher: Energy Business Reports, September 2008. 79 p. Prieiga per internetą: http://www.energybusinessreports.com/shop/item.asp?itemid=2101 5. Farret F. A. Integration of Alternative Sources of Energy. Wiley & Sons, 2006, 504 p. 6. Tixador P. Superconducting Magnetic Energy Storage: Status and Perspective. IEEE/CSC&ESAS European Superconductivity news forum, No.3, January 2008. Prieiga per internetą: http://ewh.ieee.org/tc/csc/europe/newsforum/pdf/CR5_Final3_012008.pdf 7. http://www.beaconpower.com 8. Wind Power and Energy Storage. AWEA. Prieiga per internetą: http://www.awea.org/pubs/factsheets/Energy_Storage_Factsheet.pdf 9. http://www.energystorage.org/technology / 10. Redox flow cells for load levelling. 2001 IUPAC, Pure and Applied Chemistry 73. – P.1819 – 1837. 11. http://www.cac.unsw.edu.au/centers/vrb/vanad.2a.htm. 12. VRB Power System INC. Commercialized Energy Storage.Loewen, Ondaatje McCutcheon Limited. January 17, 2005. P.1-30. 13. C. J. Rydh. Environmental assessment of vanadium redox and lead-acid batteries for stationary energy storage. Journal of Power Sources 80, 1999. P 21-29. 14. http://www.mpoweruk.com/alternatives.htm 15. Coppin, P.; Lam, L.; Ernst, A. Using Intelligent Storage to Smooth Wind Energy Generation. European Wind Energy Conference, 2009, Marseille, 8 p. Prieiga per internetą: http://www.evec2009proceedings.info/proceedings/index.php?page=zip 16. Padimiti D.S., Chowdhury B.H. Superconducting Magnetic Energy Storage System (SMES) for Improved Dynamic System Performance. Power Engineering Society General Meeting, 2007. IEEE. P. 1-6. Prieiga per internetą: http://scholarsmine.mst.edu/post_prints/pdf/042755_09007dcc8053002e.pdf

http://www.erec.org/documents/publications/2040-scenario.html�

http://www.evec2009proceedings.info/proceedings/index.php?page=zip�


188

IŠVADOS

1. Sudaryta vėjo elektrinių darbinės galios įvertinimo metodika atsižvelgiant į

hidroakumuliacinės elektrinės specifiką.

2. Sudaryta metodika įvertinti antrinio ir tretinio rezervų galias, atsižvelgiant į vėjo

progrnozavimo ir vėjo kitimo valandos bėgyje statistinius parametrus.

3. Sudaryta metodika kintamo greičio vėjo elektrinių keitiklių valdymui siekiant išnaudoti

besisukančio rotoriaus ir sparnuotės inerciją dažnio stabilizavimui pradiniu pereinamojo

proceso momentu, atsižvelgiant į sukimosi greitį ir leistiną kinetinės energijos pokytį.

4. Suminė vėjo elektrinių įrengtoji galia Lietuvoje, kai Baltijos EES dirba savarankiškai, dėl

rezervų stokos turi būti ne didesnė kaip:

2012 metais (didžiausia apkrova 1872 MW) – 123 MW;

2016 metais (didžiausia apkrova 2099 MW) – 348 MW;

2020 metais (didžiausia apkrova 2335 MW) – 348 MW.

5. Baltijos EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS suminė vėjo elektrinių galia

dėl mažo EES dydžio ir rezervų stokos turi būti ne didesnė kaip:

2012 metais – 389 MW;

2016 metais ir 2020 metais – 473 MW.

6. Veikiant naujai atominei elektrinei ir norint įrengti 2000 MW vėjo elektrinių, reikia

papildomų 330 MW antrinio, 530 MW tretinio galių reguliavimo rezervų ir apkrova turėtų

būti ne mažesnė kaip 3435 MW, kai Baltijos EES dirba savarankiškai, arba papildomų

300 MW antrinio, 200 MW tretinio galių reguliavimo rezervų ir eksporto galia turėtų būti ne

mažesnė kaip 2100 MW, kai Baltijos EES dirba sinchroniškai su UCTE arba IPS/UPS. Tai

pareikalaus apie 3 mlrd. litų, kai Baltijos EES dirba savarankiškai, ir 1,75 mlrd. litų, kai

Baltijos EES dirbtų sinchroniškai su UCTE arba su IPS/UPS.

7. Vėjo elektrinės ir naujoji atominė elektrinė su 1300 MW bloko galia dėl galių rezervų

stokos 2020 m. negali dirbti kartu, kai Baltijos EES dirba savarankiškai ir yra tik Estlink

1000 MW galios ryšys (kitų tarpsisteminių asinchroninių ryšių nėra). Esant Estlink

1000 MW ir NordBalt 700 MW galios tarpsisiteminiams ryšiams ir 348 MW suminei

įrengtų vėjo elektrinių galiai, tektų mažinti atominės elektrinės galią iki 287 MW. Baltijos

EES dirbant sinchroniškai su UCTE arba IPS/UPS ir esant 473 MW suminės įrengtų vėjo

elektrinių galios bei eksportuojant 650 MW galios, vasaros režimuose atominės elektrinės


189

galią tektų mažinti iki 650 MW, o žiemos režimuose atominė elektrinė galėtų dirbti pilna

galia.

8. Norint įrengti 2000 MW suminės galios vėjo elektrinių reikia, kad sistemos apkrova būtų

virš 3400 MW ir investuoti apie 1400–1700 mln. litų į papildomus galios rezervus

Lietuvoje, statant dujų turbinų elektrines, kurių bendroji papildoma suminė galia turi būti

apie 500–600 MW.

9. Didesnė nei 500 MW vėjo elektrinių suminė galia, neproporcingai didelė lyginant su

Lietuvos EES apkrova, turės neigiamos įtakos Lietuvos EES galių balanso valdymui ir tai

gali būti viena iš svarbesnių kliūčių, siekiant susijungti sinchroniniam darbui su UCTE, bei

padidintų priklausomybę nuo Rusijos EES.

10. Netikslinga, kad vėjo elektrinių eksportuojamą galią Lietuvos perdavimo sistemos

operatorius (ir vartotojai) rezervuotų papildomu antriniu ir tretiniu rezervu savo sistemoje ar

užsienyje perkamais pajėgumais. Elektros energijos eksportu ir jo rezervavimu turėtų

rūpintis pačios vėjo elektrinės arba jas atstovaujantys tiekėjai, netaikant eksportuojamai

elektros energijos daliai subsidijų, kompensuodami operatoriui savo sukeltų tarpsisteminių

nebalansų išlyginimo sąnaudas.

11. Vėjo parkus tikslinga plėtoti visoje Lietuvos teritorijoje taip, kad elektros perdavimo tinklai

būtų tolygiau apkrauti, o vėjo elektrinės išdėstytos kiek galima didesnėje teritorijoje.

Tuomet pagal tinklų pralaidumą prie 110 kV tinklo ir skirstomųjų tinklų, būtų galima

prijungti iki 1530 MW ir prie 330 kV tinklo – iki 2350 MW galios vėjo parkų, tačiau bendra

prijungtų vėjo parkų galia turi neviršyti 2950 MW. Lietuvos EES dydis ir reguliuojamų

galių rezervai leidžia žymiai mažiau – įrengti tik 473 MW sumines įrengtosios galios vėjo

elektrinių.

12. Pagal išduotų projektavimo ir išankstinių sąlygų nurodytas prijungimo vietas norint prijungti

nuo 500 MW iki 2000 MW suminės galios vėjo elektrines, reikėtų rekonstruoti elektros

tinklus (perstatyti 110 kV oro elektros linijas nuo Pagėgių iki Klaipėdos ir nuo Klaipėdos iki

Mažeikių), keisti autotransformatorius Klaipėdos ir Jurbarko pastotėse. Tam reikėtų nuo 74

iki 492 mln. Lt investicijų. Diegiant vėjo elektrines visoje Lietuvos EES teritorijoje šių

investicijų galima išvengti.

13. Prijungiamų prie elektros tinklų vėjo elektrinių techninių sąlygų tikslas yra nustatyti

pagrindinius minimalius techninius, projektavimo ir veiklos (darbo) kriterijus, kad būtų

netrikdomas elektros tinklų darbas, galėtų tinkamai vykdyti savo funkcijas ir būtų vienodi

visoms tokios pat kategorijos elektrinėms (savininkams).


190

14. Prie elektros tinklo prijungiamos vėjo elektrinės turi turėti tokias konstrukcijos, valdymo ir

veikos dinamines savybes, kurios atitiktų Lietuvoje galiojančių norminių dokumentų ir

standartų reikalavimus, o vėjo elektrinių gaminama elektros energija negadintų elektros

kokybės ir jos tiekimo patikimumo, bei neužkirstų galimybės susijungti sinchroniniam

darbui su UCTE.

15. 11 Atsižvelgiant į Lietuvos EES dydį, būtinumą palaikyti reikiamą galios rezervų kiekį,

siekiant sinchroniškai susijungti su UCTE, maksimali galima vėjo elektrinių galia

perdavimo ir skirstomuosiuose tinkluose turi būti ne didesnė kaip 500 MW, o. nesant

jungčių su Lenkija ir Švedija – 389 MW.

16. Pastačius 500 MW suminės galios vėjo elektrinių rekomenduojama įvertinti ar jų įtaka

elektros energetikos sistemai atitinka studijos rezultatus, įvertinti naujas pasaulines

tendencijas ir galimybes.

17. Prijungiant vėjo elektrines prie skirstomųjų tinklų rekomenduojama taikyti paskirstytosios

generacijos principus, siekiant, kad generuojama galia būtų suvartojama vietoje, išvengiant

atvirkštinės transformacijos į perdavimo tinklus. Kol skirstomieji elektros tinklai

nemodernizuoti į sumaniai valdomą aktyvųjį elektros tinklą (smart grid), tol prie

skirstomojo tinklo fiderio tik vieno taško galima jungti vieną vėjo elektrinę (parką). Kitais

atvejais reikia atlikti darbo režimų ir apsaugų skaičiavimus, kad visuose darbo režimuose

vienoje grandinėje dirbtų tik viena elektrinė (parkas)

18. Vėjo elektrinių skatinimui naujam laikotarpiui nuo 2010 iki 2020 metų rekomenduojama

taikyti priemokų prie rinkos kainos principus, numatant atskirą priedą skirtą balansavimo

sąnaudoms kompensuoti.

19. Papildomai vėjo elektrinių plėtrai, naujų galių paskirstymui rekomenduojama taikyti

konkursų ar aukcionų principus.


191

LITERATŪRA

1. The Economics of Wind Energy. A report by the European Wind Energy Association. March 2009. http://www.ewea.org.

2. EUROPEAN COMMISSION. ExternE Externalities of Energy. Methodology 2005 Update. Directorate-General for Research Sustainable Energy Systems. http://www.externe.info.

3. Rudiger Barth, Christoph Weber, Derk J. Swider. Distribution of costs induced by the integration of RES-E power. Energy Policy, Volume 36, Issue 8, August 2008, Pages 3107-3115

4. C. Hiroux, M. Saguan. Large-scale wind power in European electricity markets: Time for revisiting support schemes and market designs? Energy Policy (2009), doi: 10.1016/j.nepol.2009.07.030.

5. H. Holttinen et al. Design and operation of power systems with large amounts of wind power. State-of-the-art report.VTT WORKING PAPERS 82 October 2007. Pasiekiamas 2009 m. rugsėjo mėn. http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2007/W82.pdf.

6. Derk J. Swider, Luuk Beurskens, Sarah Davidson, John Twidell, Jurek Pyrko, Wolfgang Prüggler, Hans Auer, Katarina Vertin, Romualdas Skema. Conditions and costs for renewables electricity grid connection: Examples in Europe. Renewable Energy, Volume 33, Issue 8, August 2008, Pages 1832-1842.

7. Klein, A., Pfluger, B., Held, A., Ragwitz, M., Resch, G., Faber, Th., 2008. Evaluation of different feed-in tariff design options – best practice paper for the International Feed-In Cooperation. October 2008.

8. Support Schemes for Renewable Energy – A comparative analysis of payment mechanisms in the

EU. http://www.ewea.org.

10. UCTE Operation Handbook. Policy 1. Load-Frequency Control and Performance. V3 (final version). 01.04.2009, 33 p.

11. UCTE Operation Handbook. Policy 1-8. 2004-2009. 12. Elektros energijos, kuriai gaminti naudojami atsinaujinantys energijos ištekliai, gamybos ir

pirkimo skatinimo tvarkos aprašas. Patvirtinta Lietuvos Respublikos Vyriausybės 2004 m. sausio 13 d. nutarimu Nr. 25.

13. Study of the interactions and dependencies of Balancing Markets, Intraday Trade and Automatically Activated Reserves. Final Report. Prepared by Leuven University and Tractebel Engineering. February 009. 0 p.

14. Online monitoring and prediction of wind power in German transmission system operation. Prepared by Institute of Solar Energieverson Guntechnik, Germany, 5p.

15. Design and operation of power systems with large amounts of wind power. Final report, IEA WIND Task 25, Phase one 2006 – 2008, p.235.

16. Integrating Wind: Developing Europe’s power market for the large-scale integration of wind power. February 2009.

17. Liew, S.N.; Strbac, G. Maximising penetration of wind generation in existing distribution network // Generation, Transmission and Distribution, IEE Proceedings- Volume 149, Issue 3, May 2002. Page(s) 256 – 262.

18. The impacts of increased levels of wind penetration on the electricity systems of the Republic of Ireland and Northern Ireland: Final Report. Prepared by P. Gardner, H. Snodin, A. Higgins, S. McGoldrick for the Commission on Energy Regulation/OFREG NI. 11 February 2003. 155 p.

http://www.ewea.org/�

http://www.externe.info/�

http://www.elsevier.com/locate/enpol�

http://www.elsevier.com/locate/enpol�

http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2007/W82.pdf�

http://www.ewea.org/�

vĖjo elektrini Ų plĖtros galimybi Ų analizĖ · pdf filevėjo elektrinių plėtros...

Documents