Analýza metodiky postupu při určování objemu ztrát elektrické energie na jednotlivých napěťových hladinách

6.10.3

Analýza metodiky postupu při určování objemu ztrát elektrické energie na jednotlivých napěťových hladinách

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Na obrázku je uveden příklad toků elektrické energie distribučním systémem. Na levé straně obrázku jsou schematicky vyznačeny jednotlivé "prvky“ seřazené tak, aby tvořily obecně pojatý distribuční řetězec.

Z důvodu obecné platnosti je v síťovém systému zařazena tzv. "mezitransformace vn/vn“, což je téměř neznámý distribuční prvek v systémech provozovaných regionálními distributory, ale prvek velmi často používaný v lokálních distribučních systémech, které vznikly z rozvodných síťových systémů průmyslových podniků. Připomínáme čtenářům, že náplní této publikace je problematika rozhodovacích procesů v oblasti přípravných studií a průběhu realizace a hodnocení hospodárnosti provozu distribučních síťových systémů. Proto při analýze elektroenergetických rozvodných systémů a deklaraci z ní vyplývajících zásad a doporučení musíme vycházet z obecně formulovaných prvotních podmínek, například schématu konfigurace.

Obr. Příklad toků elektrické energie v obecné distribuční soustavě (DS případně LDS)

Metodiku určení objemu elektrické energie tekoucí jednotlivými prvky lze, při zachování obecného tvaru, podrobněji popsat algoritmem tak, jak je naznačeno v následujícím textu:

Pro velikost toku energie z napěťové soustavy vvn (konkrétně 110kV) do soustavy vn platí vztah

W_vvn-vn = W_{N ES} + W_N110 – W_P110 – W₁₁₀ (6.10.3.1)

kde je

W_{N ES} objem elektrické energie nakoupené do DS z PS nebo do LDS z regionální distribuční soustavy

W_N110 objem energie nakoupené ze zdrojů pracujících do soustavy 110kV analyzované DS nebo LDS

W_P110 objem energie prodané odběratelům připojeným na síťový systém 110kV, v současnosti oprávnění odběratelé (dříve kategorie "A“)

W₁₁₀ celkové ztráty v systému 110kV. Do tohoto "balíčku“ zahrnujeme technické ztráty ve vedeních 110kV a v transformaci 110 kV/vn. Ze znění vyhlášky č.153/2001 Sb. (viz kap. 6.10.1.) vyplývá, že technické ztráty jsou členěny na ztráty stálé a proměnné. Do "balíčku ztrát“ by měla být započítána i energie spotřebovaná pro zabezpečení normálního provozního stavu (vlastní spotřeba technologického zařízení 110 kV, vlastní spotřeba rozvoden 110 kV). O metodickém postupu při určení jejich velikosti se zmíníme později.

Při dalším postupu bilancování objemů toků elektrické energie protékajících distribuční soustavou (viz obr. Příklad toků el. energie), je třeba k objemu energie "přetékající“ z distribuční soustavy napěťové hladiny 110 kV do podřazené distribuční napěťové hladiny vn, připočítat objem energie přímo nakoupené do sítí vn a odečíst velikost energie prodané odběratelům připojeným na napěťovou hladinu VN analyzovaného distribučního systému. V bilanční rovnici toků elektřiny je třeba ztráty ve vedeních vn a v transformaci 110/22 kV připočítat ke ztrátám označeným v rovnici (6.10.3.1) symbolem ∆ W₁₁₀ do jakéhosi pomyslného balíčku ztrát. Vycházíme-li ze schématu řazení prvků distribučního síťového systému (viz obr. Příklad toků el. energie), potom má algoritmus bilance toků elektřiny (vyjádřený rovnicí 6.10.3.1) pokračování, zahrnující následující oblasti (subsystémy) distribuční soustavy:

• transformace VVN/VN

• vedení VN (v případě existence většího počtu napěťových hladin je třeba ztrátovou energii stálou i proměnnou složku objemově rozlišit, podobně i u nakoupené a prodané elektřiny )

• transformace VN/VN (pokud je obsažena v DS nebo LDS)

• transformace VN/NN (včetně objemů nakoupené a prodané elektřiny)

• vedení NN

Bilance toků elektřiny využívá algoritmů zkonstruovaných podobně jako ve vztahu (6.10.3.1.) až po objem bilancované energie "převáděné“ do místa připojení konečného odběratele na síť nn. Je třeba zdůraznit, že takto určený objem toků energie včetně ztrát již obsahuje ztráty v transformaci vn/nn, ztráty ve vedeních nn a ztráty komerční. Výpočetní algoritmus vycházející z takto pojaté metodiky se snaží eliminovat dvě nepříjemné skutečnosti, způsobené počtem měřících míst v distribučním systému a přesností měření:

1. Chyba měření množství elektrické energie se zvyšuje se zmenšující se hodnotou napěťové hladiny a chybu zvyšuje i nesoudobost odečtu naměřených hodnot.

2. Dosud není možné využívat pro zpřesnění objemu jednotlivých položek ztrátového balíčku hodnot o zatížení prvků ze statistických souborů provozních měření, protože v provozní praxi a řídících systémech distributorů není využíván takový jednotný SW nástroj, kterým by bylo možné metodou výpočtu chodu sítě vvn a vn vyhodnocovat objem ztrátového výkonu a následně i ročních ztrát energie v transformaci VN/NN a ve vedeních NN.

Z tohoto důvodu se od určité napěťové hladiny (obyčejně VN) ve výpočtu objemů toků elektřiny distribuční soustavou "respektuje“ zbytkový objem elektrické energie W_zb, přenášený podle této metodiky (pouze pomyslně, bilančně, nikoliv reálně) do soustavy nízkého napětí. Pro dosud používanou metodiku je "zbytkový“ objem charakteristickou specifickou hodnotou, vynucenou naprostou absencí přesného měření toků elektrické energie v síťové soustavě nn. Zahrnuje totiž, formou bilančních toků, nejen skutečně přenesenou elektrickou energii do soustavy NN, dodanou či fakturovanou odběratelům připojeným na síťový systém NN (dříve kategorie C a D), což samo o sobě představuje specifický problém, ale také objem ztrát v soustavách VVN, VN, včetně transformací mezi napěťovými hladinami. Důsledkem je skutečnost, že nejen nejsou rozlišeny jednotlivé položky ztrát pojmovou deklarací, ale ani objemově. Ztrátový balíček nerozlišuje, zda se jedná o ztráty technické či komerční.

W_zb = W_N110 – W_P110 + W_N22 – W_P22 + Σ∆W (6.10.3.2)

Zbytkovou energii můžeme popsat následující rovnicí:

Kde

W_N22 – energie nakoupená do sítí 22kV

W_P22 – energie prodaná odběratelům připojených na síť 22kV, odběratelé bývalé kat.B

Σ∆W – ztráty v soustavách VVN a VN včetně transformace 110/22 kV

Tok energie tekoucí do napěťové soustavy NN obsahuje, podle popisované metodiky, také objem energie nakoupené přímo do sítí NN, ztráty technické vzniklé v transformaci a ztráty technické v síti NN a samozřejmě i komerční ztráty v celém technologickém procesu. Výpočtově musí být splněna podmínka bilanční rovnováhy celého technologického procesu, musí tedy platit:

W_N110 – W_P110 + W_N22 – W_P22 + W_Pnm – ∆W_V110 – ∆W_T110 – ∆W_V22 – ∆W_T22 – ∆W_Vnn – Σ∆W_kom = 0…