Συνέδριο Οικονοµικού Πανεπιστηµίου Αθηνών «Αιολική Ενέργεια-Ανάπτυξη και Περιβάλλον» 7&8 Φεβρουαρίου 2009 Ερέτρια Εύβοια Εισήγηση: ίκτυα ιασύνδεσης (Νότιος Εύβοια) Εισηγητής: ΕυάγγελοςΚοροβέσης Γενικός ιευθυντής RF Energy

ήλωσηαποποίησηςευθύνης Ηπαρούσαεισήγησηαποτυπώνειτηνάποψητης RF Energy Α.Ε. Παρέχεται για ενηµέρωση και δεν µπορεί να εκληφθεί ως προσφορά ή πρόσκληση για την αγοράήπώλησηµετοχώνήωςχρηµατοοικονοµικόεργαλείο. Οι συντάκτες της παρούσας δεν εγγυώνται εξασφάλιση µελλοντικών αποδόσεων. Οι πληροφορίες που περιλαµβάνονται στην εισήγηση έχουν αποκτηθεί από πηγές που θεωρούνται αξιόπιστες αλλά δεν είναι απαραίτητα επαρκείς και η Εταιρεία δεν µπορεί να εγγυηθείτηνακρίβειατους. Οι απόψεις ή πληροφορίες που αποτυπώνονται στην παρούσα εισήγηση υπόκεινται σε αλλαγέςχωρίςειδοποίηση. Η RF Energy A.E. ή οι θυγατρικές καθώς και κάθε διευθυντής ή υπάλληλος αυτών δεν έχουν καµία ευθύνη για κάθε άµεση ή έµµεση απώλεια, η οποία απορρέει από την χρήση των πληροφοριών και των στοιχείων της παρούσας εισήγησης και του περιεχοµένου της καθόσονοσκοπόςτηςείναιαυστηράενηµερωτικός. Ηπαρούσαεισήγησηείναιπροϊόνπνευµατικήςεργασίαςτωνστελεχώντης RF Energy A.E. και δεν µπορεί να αναπαραχθεί, διανεµηθεί ή εκδοθεί από κανένα πρόσωπο για οποιοδήποτε λόγο χωρίς την έγγραφη συναίνεση της RF Energy A.E. Σε περίπτωση µεταβολής οποιονδήποτε στοιχείων ή προβλέψεων που αναφέρονται στην παρούσα εισήγηση, η RF Energy A.E. δεν θα προβεί σε καµία δηµόσια ή κατ ιδίαν ενηµέρωση.

Εισήγηση Εισαγωγή Συστήµατα Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας Μεταφορά Ηλεκτρικής Ενέργειας µε AC Πλεονεκτήµατα-Μειονεκτήµατα Μεταφορά ηλεκτρικής Ενέργειας µε DC Πλεονεκτήµατα -Μειονεκτήµατα ίκτυα ιασύνδεσης (Νότιος Εύβοια) Επίλογος 3

Εισαγωγή Οι περιβαλλοντικοί περιορισµοί παίζουν καθοριστικό ρόλοστηνανάπτυξητωνδικτύωνδιασύνδεσης. Πλέοναυτώνόσοναφοράτηνασφάλειατουσυστήµατος, αντιµετωπίζονται συγκεκριµένες καταστάσεις όταν µεγάλες µονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από Ανανεώσιµες Πηγές πρέπει να εισαχθούν στο σύστηµα. Στο µέλλον ένα συνεχώς αυξανόµενο µέρος της συνολικής εγκατεστηµένης ισχύος θα πρέπει να συνδεθεί κατευθείανστασηµείαδιανοµής. Για το σκοπό αυτό τα ηλεκτρονικά ισχύος θα πρέπει να ελέγχουν τη ροή του φορτίου, να µειώνουν τις απώλειες κατά τη µεταφορά και να αποφεύγουν τη συµφόρηση και τα προβλήµατα τάσης. 4

Ρόλος ενός συστήµατα µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Αξιόπιστη και µε χαµηλές απώλειες σύνδεση από τους τόπους παραγωγής στις περιοχές κατανάλωσης Σύνηθες πρόβληµα στη µεταφορά ενέργειας Ο κύριος όγκος της ενέργειας παράγεται εκατοντάδες χιλιόµετρα µακριά από τους κύριους καταναλωτές Μέχρι σήµερα υπάρχουν δύο κυρίως τεχνολογίες µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας µε ευρεία εµπειρία εφαρµογής η HVAC και απότο 1954 η HVDC. Εκτόςαυτώνυπάρχουνκαιάλλεςµέθοδοισεπειραµατικήεξέλιξη, οι οποίες δεν έχουν ακόµα εµπορική εφαρµογή. 5

Ένα παράδειγµα τέτοιου συστήµατος 6

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας AC τεχνολογία Μία τυπική γραµµή µεταφοράς HVAC (High Voltage Alternative Current)αποτελείταιαπό: Μετασχηµατιστές ανύψωσης-υποβιβασµού τάσης σταδύοάκρατης Εναέριους, υπόγειους, υποβρύχιους αγωγούς ή συνδυασµούς αυτών Συστήµατα αντιστάθµισης (SVC, Statcoms, Πηνία αντιστάθµισης) στα δύο άκρα ή και ενδιάµεσα 7

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας AC τεχνολογία Τυπικό παράδειγµα HVAC γραµµής από αιολικό πάρκο 8

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας AC τεχνολογία Τα πλεονεκτήµατα της HVAC Η παλαιότερη και πιο διαδεδοµένη τεχνολογία µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Σχετικά απλός εξοπλισµός, ειδικά για εναέριες γραµµές και µικρές αποστάσεις Αξιόπιστη µεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας Σχετικά χαµηλό κόστος επένδυσης όταν η γραµµή συνδέεται σε γραµµή µεταφοράς µεγάλης ισχύος (ισχυρόδίκτυο) 9

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας AC τεχνολογία Τα µειονεκτήµατα της HVAC Σε περίπτωση µεταφοράς µε υπόγεια ή υποβρύχια καλώδια παρουσιάζονται προβλήµατα µε την δηµιουργία αέργου ισχύος Η αύξηση του µήκους του καλωδίου αυξάνει την χωρητικότητα του και συνεπώς την παραγόµενη από αυτό άεργο ισχύ Απαραίτητη η χρήση συστηµάτων αντιστάθµισης αέργου ισχύος (STATCOMS, SVC, πηνία αντιστάθµισης) στα άκρα της γραµµής αλλά και σε ενδιάµεσα τµήµατα εφόσον αυτό είναι δυνατόν Απαραίτητη κατασκευή πυλώνων για εναέριες γραµµές µεταφοράς-οπτική όχληση, δέσµευση µεγάλων εκτάσεων γης. 10

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας AC τεχνολογία Τα µειονεκτήµατα της HVAC Τα AC διασυνδεδεµένα δίκτυα µεταφέρουν τυχόν σφάλµατα σε γειτνιάζοντα δίκτυα χωρίς να αναγνωρίζουν σύνορα κρατών. Σε περίπτωση έντονων σφαλµάτων υπάρχει η πιθανότητα εµφάνισης του φαινοµένου της νησιδοποίησης (αποκοπή καταναλωτών ή µονάδων παραγωγής για την διαφύλαξη της ευστάθειας) Μη έγκαιρη διάγνωση έντονων σφαλµάτων και λήψη µέτρων είναι πιθανό να οδηγήσει σε εµφάνιση φαινοµένου domino και γενικό black out 11

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας AC τεχνολογία Τα µειονεκτήµατα της HVAC Τα προβλήµατα αυτά γίνονται εντονότερα σε περιπτώσεις κατανεµηµένης παραγωγής. ηλαδή µικρές σε µέγεθος µονάδες, µε µη προβλέψιµη και πολλές φορές µη προγραµµατιζόµενη παραγωγή, συνδεδεµένες σε όχι και τόσο ισχυρό δίκτυο. Υπάρχει τέτοιο παράδειγµα µονάδων; 12

13

Μίαπιθανήλύσηστοπρόβληµα HVDC (High Voltage Direct Current) ύο τεχνολογίες HVDC classic (LCC - Load Commutated Converters) Η ώριµη τεχνολογία του παρελθόντος. Πρώτη χρήση της το 1954 HVDC (VSC - Voltage Source Converters) Η τεχνολογία του µέλλοντος. Εξαιρετικές δυνατότητες λειτουργίας και υποστήριξης δικτύου. Σεεµπορικήχρήσηείναιάµεσαδιαθέσιµατο HVDC Plus καιτο HVDC Light 14

ΜεταφοράΗλεκτρικήςΕνέργειας χρησιµοποιώντας DC τεχνολογία Σε ένα HVDC σύστηµα, η ηλεκτρική ενέργεια λαµβάνεται απόένατριφασικό ACδίκτυο, µετατρέπεταισε DC µετη βοήθεια ενός σταθµού µετατροπής (converter station), µεταφέρεται µε τη βοήθεια των HVDC αγωγών στο σηµείολήψηςκαιτελικάµετατρέπεται πάλι σε AC µε τη βοήθεια ενός σταθµού µετατροπής, ο οποίος είναι συνδεδεµένοςσε AC δίκτυο. 15

Converter Stations AC/DC Στο σταθµό µετατροπής (Converter Station) γίνεται η µετατροπή της υψηλής τάσης από AC σε DC και αντίστροφα χρησιµοποιώντας ηλεκτρονικές ηµιαγώγιµες βαλβίδες υψηλής τάσης. Οι ηµιαγώγιµες αυτές βαλβίδες (thyristor valves, IGBTs) βοηθούν στην απρόσκοπτη µετατροπή από AC σε DC και αντίστροφα µέσα από ένασύστηµα ελέγχου εγκατεστηµένο σε υπολογιστές. Το γεγονός αυτό επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της µεταφερόµενης ενέργειας και αποτελεί µοναδικό χαρακτηριστικό της τεχνολογίας HVDC (Στην τεχνολογία AC αυτό δεν µπορεί να ελεγχθεί άµεσα διότι εξαρτάται από εξωτερικούς παράγοντες). 16

Αγωγοί HVDC Συνήθως λειτουργούν µε διπολικό τρόπο, δηλαδή υπάρχει ένας αγωγός µε θετική και ένας µε αρνητική πολικότητα. Έχουν πολυµερές µονωτικό υλικό το οποίο είναι ανθεκτικό και εύρωστο. Η αντοχή και η ελαστικότητα που έχουν επιτρέπει την εγκατάστασή τους ακόµη και σε θαλάσσιο πυθµένα µε µεγάλο βάθος ενώ παράλληλα µειώνεται το κόστος εγκατάστασης. εν περιέχουν λάδια ή άλλα τοξικά στοιχεία, δεν επηρεάζουν τους θαλάσσιους οργανισµούς και δεν δηµιουργούν ηλεκτρικά πεδία και γενικά δεν έχουν περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Μετά το πέρας του χρόνου ζωής τους µπορούν να αντικατασταθούνκαιναανακυκλωθούν. 17

Αγωγοί HVDC/HVAC Υποβρύχιος αγωγός DC Υπόγειος αγωγός DC Αγωγοί AC 18

ΤεχνικάΧαρακτηριστικά HVDC αγωγών Χαρακτηριστικό Υπόγειο Υποβρύχιο Βάρος 26 44 Kg/m Εξωτερική διάµετρος Θερµοκρασία εδάφους 99 114 mm max 25 max 25 C 19

HVDC VSC Μία τεχνολογία µε πολλά πλεονεκτήµατα Συγκεντρώνει όλα τα προαναφερθέντα θετικά χαρακτηριστικά της παλαιάς HVDC τεχνολογίας Επιπρόσθετα 20

Πλεονεκτήµατατης HVDC τεχνολογίας Τα συστήµατα HVDC µπορούν να συνδέσουν δίκτυα µε ασύγχρονο τρόπο, µεταφέροντας δηλαδή µόνο ενέργεια και όχι σφάλµατα Μικρές απώλειες ισχύος. Ο κάθε σταθµός µετατροπής έχει απώλειες της τάξεως των 0,6% ενώ ο DC αγωγός έχει απώλειες της τάξεως των 0,3-0,4% ανά 100km. εν υπάρχει περιορισµός στην απόσταση µεταφοράς καθώς το φαινόµενο της αέργου ισχύος δεν υφίσταται στην συνεχή τάση. Η κατασκευή των συστηµάτων παρουσιάζει µία συγκεντρωτική δοµή βελτιώνοντας έτσι τη διαδικασία συντήρησης 21

HVDC VSC Μία τεχνολογία µε πολλά πλεονεκτήµατα Όχι µόνο µπορεί να συνδεθεί σε αδύναµα AC δίκτυα αλλά και να προσθέσει σταθερότητα σε αυτά Μειώνει σηµαντικά το κόστος αναβάθµισης του δικτύου στο σηµείο σύνδεσης ίνει πλήρη έλεγχο της ροής ενεργού και αέργου ισχύος και προς τις δύο κατευθύνσεις Η τεχνολογία έχει ωριµάσει αρκετά και είναι ικανή να µεταφέρει αξιόπιστα µε ένα µόνο σταθµό και ένα ζεύγος καλωδίων ισχύεις της τάξης µερικών εκατοντάδων MW. 22

Σύγκριση AC & DC τεχνολογίας Αγωγοί DC ενέχουνόριοµήκους αγωγού εν χρειάζονται ενδιάµεσοι σταθµοί εναυξάνουντη χωρητικότητατου AC δικτύου Τάση DC σηµαίνει µικρότερη γήρανση του αγωγού και άρα µεγαλύτερος χρόνος ζωής Είναι ελαφρύτεροι από τους AC αγωγούς για την ίδια µεταφορική ικανότητα Αγωγοί AC Η χωρητικότητα του αγωγού περιορίζει το πρακτικό µήκος του Χρειάζεται αντιστάθµιση της άεργους ισχύος Μεγαλύτερες απώλειες ισχύος υσκολία στη διαχείριση του αγωγού λόγω µεγέθους 23

ίκτυα ιασύνδεσης (Νότιος Εύβοια) υνατότητα επιλογής γραµµής µεταφοράς HVAC καθώς και HVDC Παράγοντες που καθορίζουν την επιλογή είναι: Συνολικά Μεταφερόµενη Ηλεκτρική Ενέργεια Απόσταση Μεταφοράς Χωροταξικός Σχεδιασµός Περιβαλλοντικά θέµατα 24

ίκτυαμεταφοράςηλεκτρικής Ενέργειας

Λ. Βουλιαγµένης 128 166 74, Γλυφάδα Τηλ: 211 2121900-Fax 211 212 1909 Email: info@rfenergy.gr www.rfenergy.gr