Janitza.cz

Janitza Electronics se zabývá vývojem a výrobou energeticky úsporných systémů. Je výrobcem digitálních měřidel, systémů SEMS, univerzálních multimetrů, regulátorů jalového výkonu, systémů pro řízení spotřeby, ¼ hodinového maxima a dalších přístrojů nejvyšší kvality.

KBH.cz

Společnost KBH vyrábí, dodává a instaluje komponenty pro kompenzaci jalového výkonu. Zákazníky jsou elektromontážní firmy, výrobci rozvaděčů, projektanti, velkoobchody a velkoodběratelé elektrické energie. Společnost nabízí kvalitní komponenty a služby za velice příznivé ceny.

12. října 2008, Autor: varner
Nezařazené články

Za úsporami také v distribuci elektřiny

I když největších úspor elektřiny nebo obecně energie vůbec dosahujeme zpravidla na místech její konečné spotřeby zaváděním nových technologií nebo odstraněním plýtvání, ani její přenos a distribuce nezůstávají mimo pozornost. A kdo by snad „nevěděl“, nebo „nechápal“ o co se v této věci jedná, připomene mu to zákon 406/2000 Sb. o hospodaření energií.

Tento zákon stanoví, jak řádně hospodařit s energií v zájmu trvale udržitelného rozvoje společnosti. Začíná energetickou koncepcí a přes Národní program hospodárného nakládání a využívání obnovitelných a druhotných zdrojů, vyjmenovává také některá opatření pro zvyšování hospodárnosti užití energie. Jedním z opatření tohoto zákona je i vydaná vyhláška MPO č. 153/2001 o způsobu výpočtu technických ztrát při přenosu a distribuci elektřiny. Technické ztráty ve své kvantifikované podobě byly zvoleny právě měřítkem hospodaření s energií.
Zatímco přenos elektřiny, omezený na síť 400 a 220 kV (výjimečně i 110 kV), se týká jediného držitele licence pro celou ČR – akciové společnosti ČEPS, potom distribuce se týká více jak čtyř stovek subjektů, vlastnících licenci na distribuci elektřiny.
Zmíněná vyhláška ve svém úvodu určuje povinnost každoročního vykazování technických ztrát a stanoví jeho rozsah podle území (udělenou licencí) a napětím (shora všechna až do nízkého). V rozsáhlé příloze vyhlášky je potom stanoveno, jaké položky jsou součástí technických ztrát (ztráty korónou, svodem – u venkovních vedení, v dielektriku – u kabelů, Jouleovy ztráty na vedeních, kabelech a transformátorech, dále ztráty transformátorů naprázdno, spotřeba měřicích, řídicích a spojovacích prvků) a jakým způsobem se pro danou síť mají počítat. Uvedené ztráty jsou nazývány technickými, neboť vznikají známými fyzikálními účinky elektřiny a vhodnými technickými opatřeními se nechají efektivně snižovat.
Před platností zákona 458/2000 Sb. (energetický zákon) bylo území ČR rozděleno do 8 regionálních distribučních společností, které byly dobře materiálově, personálně i informačně vybaveny pro distribuci a prodej elektřiny v podmínkách zaváděného tržního prostředí. Také výpočet a sledování technických ztrát bylo zavedeno již z předcházejícího období. U zbývajících několika set distributorů byla a většinou ještě stále je distribuce elektřiny jen vedlejším (přidruženým) produktem vedle své hlavní činnosti (strojírenství, chemie, těžba uhlí aj.). O udělení licence na distribuci elektřiny byly nuceny požádat proto, že se na jimi spravovaném území vyskytoval nějaký cizí zákazník, aniž by si dostatečně uvědomili, s jakými povinnostmi to bude spojeno a jak velký zisk z prodeje nebo distribuce budou moci vytvořit. U provozovatelů velkých závodních sítí s dostatečným finančním zázemím a odpovídajícím počtem zákazníků si řešení lze ještě představit, u vlastníka malé vodní elektrárny nebo činžovního domu, který má na dvoře cizí malou dílnu nebo autoservis a podle rozšířené praxe se stal také držitelem licence na distribuci elektřiny, bude tato činnost asi brzy uznána jako neefektivní a zralá ke vrácení licence. Naštěstí legislativa s takovými případy počítá a přikazuje hierarchicky výše stojícímu distributorovi převzít správu sítě a zásobování všech koncových zákazníků.
Pro ty malé distribuční soustavy, jednou nebo vícenásobně do sebe vnořené, se ustálilo označení „lokální distribuční soustavy“ (LDS), na rozdíl od těch původních, regionálních. Před zákonem jsou si však oba typy soustav rovny a proto patří obecně do skupiny distribučních soustav.
Takový příklad do sebe vnořených distribučních soustav, aniž by se musela zakládat LDS s plněním všech nezbytných povinností, lze také řešit „nepodnikatelským“ vztahem, kdy zúčastněné subjekty provozovanou distribuční činností nevytvářejí žádný zisk.

2. Výpočet ztrát

Velikost technických ztrát je pro distribuci elektřiny měřítkem efektivnosti provozu distribuční soustavy. Proto je naší snahou počítat tyto ztráty co nejpřesněji a nevynechat přitom žádný prvek sítě, na kterém by tyto ztráty mohly vznikat.
Technické ztráty se dělí na ztráty technické stálé, které vznikají po dobu celého roku, pokud je hodnocené zařízení v provozu a ztráty technické proměnné. Příloha k vyhlášce určuje příslušné koeficienty měrných dat k jednotlivým položkám (koróna, svod, ztráty v dielektriku, ztráty transformátorů naprázdno a trvalé spotřeby měřících a řídících prvků) podle délek vedení nebo počtu prvků (transformátorů).
Rozhodující položka technických ztrát proměnných je tvořena Jouleovými ztrátami na vedeních nebo kabelech a dále pak ztrátami ve vinutích transformátorů. Tyto ztráty se počítají výpočtem chodu sítě, který sice vyžaduje zadání přesných vstupních hodnot, svou komplexností ve dvou rovinách (činného a jalového výkonu) nám však poskytuje celkový přehled toku výkonů přes každý prvek sítě a tím umožňuje sestavení celkové bilance výkonů. K dispozici potom máme všechny parametry sítě (P, Q, U a I) pro každý její prvek (přípojnici, vedení nebo transformátor). Méně významné složky technických ztrát proměnných (ztráty spojů – přechodových odporů, ztráty jističů a pojistek) se dopočítávají ručně.
Výpočet chodu sítě poskytuje výsledné parametry pouze pro jeden časový okamžik, pro který můžeme vstupní parametry považovat za konstantní. V energetice za takový okamžik považujeme obvykle jednu hodinu, za kterou dříve obsluha provozní režimy ručně zapisovala, dnes to automaticky provádí informační technologie. A dnešní počítačová technika umožňuje tento interval výpočtu dále zkrátit až k minutám nebo ho doplnit dalšími pomocnými funkcemi, které zvyšují věrohodnost dosažených výsledků. Může to být např. program estimace, který spolehlivě odhalí chyby ve vstupních datech, ať už vznikají v čidlech, přenosem dat nebo v jejich zpracování. Takový zdroj chybných dat se potom z výpočtu vyloučí a nahradí jiným (pokud je právě k dispozici) nebo vypočte ekvivalentní ze sousedních zdrojů vstupních dat. Tento postup je dnes prakticky odzkoušen a dlouhodobě využíván, vyžaduje však určitý přebytek (redundanci) v počtu správných vstupních dat a jejich rovnoměrné rozložení po počítané síti (nesmí být chybná vstupní data soustředěna do jednoho místa).
V dnešní době však většina distribučních soustav (zejména těch menších LDS) popsanou informační technologií vybavena není a je třeba si pomoci určením tzv. charakteristických režimů podle struktury zatížení hodnocené distribuční soustavy. Nejjednodušší situace nastává v soustavách podniků s nepřetržitým a konstantním provozem (hutnictví, chemie), kde vystačíme s jediným charakteristickým výpočtem ztrát a jejich pronásobením dobou provozu. V ostatních soustavách musíme určit těchto charakteristických režimů více, abychom jimi pokryli všechny specifické vlastnosti zatížení hodnocené distribuční soustavy. Členění může být např. podle stupně zatížení v jednotlivých hodinách, podle směn (dopolední, odpolední, noční, víkendy) nebo odstávek (krátkodobá, závodní dovolená), v závislosti na skutečné produkci závodu apod.
Každý charakteristický režim je v hodnoceném roce zastoupen určitým počtem dnů nebo hodin; pronásobením vypočtených ztrát tímto časem dostaneme Jouleovy ztráty, přičtením ostatních ztrát potom hledané ztráty technické za celý hodnocený rok.
Obtížným místem tohoto postupu je stanovení charakteristických režimů jak z hlediska jejich struktury, tak i možného proměnlivého zatížení v odběrových místech. Dobrou kontrolu správnosti zvolených charakteristických režimů nám poskytne porovnání velikosti roční dodávané elektrické energie do distribuční sítě (zpravidla je to jedno měřené místo v napájecím bodě) s dodávanou energií získanou výpočtem všech charakteristických režimů. Tyto dvě hodnoty by měly být stejné, jejich rozdíl svědčí o chybně stanovených charakteristických režimech. Polarita a velikost odchylky nám pak může být vodítkem pro nalezení správného zadání charakteristických režimů.

Pro ilustraci jsou na tabulce uvedeny výsledky výpočtu ztrát v LDS, zásobující elektřinou starší podnik lehkého průmyslu s roční spotřebou energie 24,8 GWh (patřící tedy od r. 2003 do skupiny oprávněných zákazníků, kteří si svého dodavatele již mohou svobodně vybírat), což při zadané struktuře zatížení odpovídalo maximálnímu odběru asi 4,5 MVA. Výpočet ztrát byl proveden pro 3 charakteristické režimy, představující dopolední a odpolední směny a dále pak noční zatížení společně s víkendy, svátky a celozávodní dovolenou.

Celková roční hodnota ztrát vyšla 780 MWh, což vztaženo k celkové roční spotřebě energie představuje 3,15 %. Tento poměr bude značně variabilní podle struktury zatížení (více či méně energeticky náročná výroba) a také struktury distribuční sítě. Pro LDS je typická soustředěnost prvků sítě, tzn. krátká vedení a značný počet transformátorů.
Mnohé podniky v ČR prošly v 90. letech restrukturalizací výroby, změnily se výrobní programy, ale distribuční síť zůstala nezměněna. To plyne i z našeho příkladu, kdy maximální odběr 4,5 MVA je transformován z vn na nn pomocí 30 transformátorů, každý o výkonu 1 MVA a tyto transformátory jsou ještě velmi nerovnoměrně zatíženy. Zde je vysvětlení vysokého podílu (70 %) stálých ztrát transformátorů naprázdno a vodítko pro případná racionalizační opatření. Při jejich realizaci potom musíme brát v úvahu možnosti převodu zatížení z více transformátorů do jednoho, jejich prostorové rozmístění, nároky na spolehlivost dodávky, možnosti případného záskoku a v neposlední řadě i náklady na vlastní přestavbu, aby ta byla v konečném účinku opravdu efektivní.
Využití výsledků výpočtů chodu sítě bude mít uplatnění také jako bilanční model celkového toku energie po LDS (závodu), který nám pomůže odhalit místa největších ztrát energie, chybná měření nebo i možné neoprávněné odběry. Také se bude moci využít pro rozvojové plány závodu, stanovení koncepce energetického rozvoje a další strategická rozhodnutí.
Jestliže provedeme roční bilanci toku energie se zahrnutím právě vypočtených technických ztrát (a u regionálních soustav se takové bilance provádí velmi pečlivě, protože tam je distribuce hlavní náplní činnosti a také měření energie nakupované a prodávané k tomu poskytuje vhodná data), zjistíme, že do vyrovnané bilance chybí (zpravidla ztrátová) položka, která zde zatím nebyla vůbec zmiňována. Jsou to tzv. ztráty netechnické, někdy též nazývané obchodní a jsou do této položky zahrnovány např. neměřené paušální odběry, chyby měření, chyby účtování nebo evidence, chybná zapojení měřících přístrojů, odběry pod hranicí citlivosti elektroměrů, neoprávněné odběry a další, blíže nezjištěné ztráty. Při podrobnějším rozboru zjistíme, že některé položky jsou opodstatněné, technicky zdůvodnitelné a do jisté míry i odhadnutelné (jako např. odběry pod hranicí citlivosti elektroměrů), většina ostatních však vyplývá z náhodných chyb, které by měly vznikat (pokud jsou skutečně jen náhodné) v obou polaritách a proto se navzájem eliminovat. V každém případě jsou však tyto netechnické ztráty (pokud už vznikly v neprospěch distribuční společnosti) výsledkem řídicí, kontrolní a obchodní činnosti distribuční společnosti a jejich odstranění nebo alespoň snížení na přijatelnou míru je plně v kompetenci této společnosti.
Pokud budou hrát v energetické bilanci distributora významnou roli, měli bychom se zabývat jejich odhalením a odstraněním, tato činnost by však měla být prováděna opět se zřetelem k její efektivnosti, aby nedocházelo ke zbytečnému plýtvání vynakládanými prostředky a lidskou silou.
Vyhláška MPO č. 153/2001 je účinná teprve krátkou dobu a zatím se zkušenosti z jejího využívání teprve shromažďují. Na rozdíl od obdobných vyhlášek pro oblasti výroby elektřiny nebo distribuce tepla, neobsahuje žádné limity, které by se teprve v budoucnu měly stát skutečně objektivním měřítkem hospodárnosti v distribuci elektřiny a jejichž neplnění by mohlo být důvodem k nějakým sankcím, končícím až u odebrání licence. Prozatím je dnešním úkolem zavést a stabilizovat tento systém kontroly hospodárnosti distribuce elektřiny v nově vzniklém tržním prostředí tak, aby plně odpovídal smyslu zákona o hospodaření energií, vydaného v zájmu trvale udržitelného rozvoje naší společnosti.

Ing. Jiří Krupka, Ing. Radoslav Mulik
EGÚ Praha Engineering, a.s.
Sdílet

Komentáře

Najdete nás na Facebooku
Odběr novinek
Server CESKAENERGETIKA.cz
Česká Energetika s.r.o. a Česká energetická asociace provozují portál www.ceskaenergetika.cz, vydávají dva časopiy z oblasti energetiky a OZE, pořádají na tato témata semináře a konference pro laickou i odbornou veřejnost.
Důležité odkazy
Spolupracujeme
Najdete nás také na
Portál www.ceskaenergetika.cz © 2011 pohání redakční systém MultiCMS. Grafické zpracování Cossi Design.