Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Elektřina v každém okamžiku

 |  6. 12. 2007
 |  Vesmír 86, 794, 2007/12
komerční prezentace

Žijeme v době, kdy si většina z nás nedovede představit život bez elektrické energie. Naprostá většina zařízení běžně používaných v domácnostech, průmyslu, dopravě, ale také například v lékařství je závislá na elektrické energii. Zvykli jsme si na určitý standard dodávky elektřiny. Z technického pohledu můžeme mluvit o očekávané kvalitě 1) elektřiny a spolehlivosti 2) její dodávky.

Důležitou vlastností, která dodávku elektřiny odlišuje od ostatních běžných produktů na trhu, je, že ji není možné skladovat. To znamená, že se v každém okamžiku musí vyrábět přesně stejné množství elektřiny, jaké se v daném okamžiku spotřebovává. Pokud by tomu tak nebylo, docházelo by k nerovnováze v celé síti. Odchylky frekvence by vedly k rozsáhlým výpadkům a škodám nejen v přenosové soustavě, ale především u odběratelů. Proto je třeba neustále v reálném čase sledovat a pomocí regulačních zásahů udržovat výkonovou rovnováhu mezi spotřebou a výrobou elektřiny.

V dnešním liberalizovaném prostředí energetiky existuje jediný subjekt, který je ze zákona odpovědný nejen za udržování výkonové rovnováhy v reálném čase, ale i za kvalitu elektřiny a spolehlivost její dodávky po celé ČR. Tím subjektem je společnost ČEPS. Na základě výhradní licence od Energetického úřadu zajišťuje přenos elektrické energie o nejvyšším napětí 400 a 220 kV na našem území.

Podle zákona odpovídá provozovatel přenosové soustavy za zajištění přenosu elektřiny a systémových služeb pro všechny uživatele. Obecně lze říci, že systémové služby slouží k zajištění spolehlivého provozu české elektrizační sítě na našem území s přesahem na celý evropský prostor.

ČEPS zajišťuje systémové služby pomocí celé řady tzv. technicko-organizačních prostředků. Jedním z nich je i nákup podpůrných služeb. Trhu s podpůrnými službami se mohou účastnit pouze subjekty mající potřebnou certifikaci, což zvyšuje spolehlivé fungování elektrizační sítě v rámci standardů. 3)

Jakými prostředky ČEPS zajišťuje systémové služby

Primární regulace frekvence (f) je automatická činnost regulátoru výkonu bloku, který na odchylku frekvence reaguje změnou vyráběného výkonu bloku. V propojené elektrizační síti (tím myslíme celoevropskou síť) je primární regulace frekvence založena na principu solidarity. To znamená, že při narušení výkonové rovnováhy mezi spotřebou a výrobou elektřiny (např. poruchovým výpadkem bloku, náhlou změnou výroby větrných elektráren nebo změnou zatížení) se na jejím obnovení podílejí všechny zdroje propojené soustavy, které jsou do primární regulace frekvence zapojeny. Bez ohledu na to, ve které regulační oblasti, 4) popřípadě ve kterém státě se nacházejí.

Účelem primární regulace frekvence je tudíž zvýšit (snížit) výkon, a tím zastavit pokles (vzrůst) odchylky frekvence v časovém intervalu několika sekund. Zajištění této výkonové zálohy je základní povinností provozovatelů přenosové soustavy a zároveň podmínkou synchronní spolupráce soustav v evropském propojení.

Na činnost primární regulace frekvence navazuje sekundární regulace frekvence (f) a výkonu (P), která automaticky udržuje frekvenci na požadované (jmenovité) hodnotě i výkonovou rovnováhu regulační oblasti (saldo předávaných výkonů se sousedními soustavami na sjednané hodnotě). Sekundární regulace f a P je zajišťována automaticky sekundárním regulátorem, který je umístěn na Dispečinku ČEPS. Na sekundární regulátor jsou připojeny terminály elektráren, které poskytují podpůrné služby sekundární regulace výkonu bloku a terminály v hraničních rozvodnách měřící předávaný výkon. Samotný regulátor pracuje podle principu neintervence. To znamená, že případnou výkonovou nerovnováhu vyrovnává pouze postižená regulační oblast, kde výkonová nerovnováha vznikla.

Při obnovování výkonové rovnováhy navazuje sekundární regulace frekvence a výkonu na primární regulaci frekvence. Postupně nahrazuje výkon, který byl poskytnut na principu solidarity v propojené soustavě. A do 15 minut od okamžiku vzniku výkonové nerovnováhy by měla obnovit zadané hodnoty frekvence a předávaných výkonů.

Na činnost sekundární regulace frekvence a výkonu navazuje terciární regulace výkonu. Ta nahrazuje vyčerpanou sekundární regulační zálohu, tedy výkon, který byl použit v rámci sekundární regulace frekvence a výkonu.

Dispečerská záloha slouží pro pokrývání výkonové nerovnováhy, která vzniká tím, že účastníci trhu nejsou dlouhodobě schopni dodržet plánované odběrové diagramy nebo diagramové body výroby.

Sekundární regulace napětí automaticky udržuje zadané napětí v pilotním uzlu přenosové soustavy. Zadané napětí je určeno terciární regulací napětí.

Provozovatel přenosové soustavy, tedy společnost ČEPS, a. s., pro zajištění systémových služeb využívá propracovaný systém plánování rozvoje a provozu přenosové soustavy v časových výhledech od několika let až po operativní přípravu provozu na nadcházející den. Součástí těchto plánů jsou například plány na výstavbu nových a obnovu stávajících zařízení přenosové soustavy, plánování potřeb a nákup podpůrných služeb, výpočty stability provozu přenosové soustavy a mnoho dalších činností.

ČEPS je připravena okamžitě jednat i v krizových situacích. V případě, že by došlo k velké systémové poruše, kterou by nebylo možné zvládnout běžnými prostředky, může dojít k úplnému nebo částečnému rozpadu soustavy. I v případě takových poruch je ČEPS připravena plnit systémovou službu „Obnovení provozu elektrizační sítě po velkém výpadku“ a obnovit provoz do normálního stavu. K tomu účelu vytvořila Plán obnovy, který se pravidelně nacvičuje a některé jeho části se reálně testují. Součástí tohoto plánu je start bloků bez dodávky vnějšího napětí a výkonu, tzv. start ze tmy, a schopnost ostrovního provozu elektrárenských bloků.

Obnovování provozu po úplném nebo částečném rozpadu soustavy (ztrátě napájení) je proces, který se skládá z najetí bloků bez podpory napětí ze sítě (start ze tmy), postupné obnovy napětí v síti a napájení uživatelů dle předem určených priorit a dále z ostrovního provozu částí sítě a postupného sfázování ostrovních provozů.

Schopnost startu ze tmy je schopnost bloku najet bez pomoci vnějšího zdroje napětí na jmenovité otáčky, dosáhnout jmenovitého napětí, připojit se k síti a napájet síť v ostrovním režimu. Schopnost vybraných bloků pro start ze tmy je nezbytná pro obnovení dodávky po úplném nebo částečném rozpadu sítě a je součástí plánu obnovy, popsaného v Kodexu PS. Výběr bloků schopných startu ze tmy provádí ČEPS v dohodě s poskytovatelem této služby.

U schopnosti ostrovního provozu jde o vedení výkonu elektrárenského bloku do oddělené části sítě – ostrova. Ostrovní provoz se vyznačuje velkými nároky na regulační schopnosti bloku. Zatížení ostrova je proměnné a vyvolané změny napětí a frekvence musí být blok schopen řešit svou autonomní regulací (na rozdíl od paralelního provozu, kdy se změny napětí a frekvence řeší prostřednictvím systémových služeb). Schopnost ostrovního provozu bloku je nezbytná pro předcházení a řešení stavu nouze a také pro obnovu provozu elektrizační sítě po velké poruše.

Zajišťování systémových služeb je složitým souborem navazujících činností, jež kladou na provozovatele přenosové soustavy značné nároky. Společnost ČEPS nevlastní žádná výrobní zařízení, nesmí obchodovat s elektřinou a její tržby podléhají regulaci Energetického regulačního úřadu. Přesto bez problémů zajišťuje prostřednictvím systémových služeb bezpečný a spolehlivý provoz české elektrizační sítě.

Literatura

Pravidla provozování přenosové soustavy, ČEPS, a. s., www.ceps.cz
Operation Handbook UCTE, www.ucte.org

Poznámky

1) Kritéria pro posuzování kvality elektřiny vycházejí z platných technických norem. Mezi základní kvalitativní požadavky na elektřinu patří dodržování frekvence 50 Hz, dodržování tvaru sinusového průběhu, dodržování napětí v povolených mezích, minimalizace kolísání napětí.
2) Kritéria pro posuzování spolehlivosti se odvozují od kvality udržování výkonové rovnováhy a salda předávaných výkonů vycházejí z doporučení platných obecně v rámci UCTE, z katalogu opatření před přijetím do UCTE a pravděpodobnostního přístupu (viz Kodex PS část II, odstavec 2.12).
3) Certifikace je proces ověření schopnosti poskytovat danou podpůrnou službu. Podrobnosti jsou uvedeny v Pravidlech provozování PS, zvaných též Kodex PS.
4) Regulační oblast je část propojeného systému odpovědná za dodržovaní výkonové rovnováhy. Příkladem regulační oblasti je elektrizační soustava ČR.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Energetika

O autorech

Tereza Soukupová

Josef Fantík

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné