Eficienta energetica, conditie esentiala pentru o dezvoltare durabila Bucuresti – 20 martie 2008

Cresterea eficientei energetice la ELECTRICA Ioan Silvas director DFEE, Electrica Dan Apetrei responsabil de proiect, Electrica

Energie electrica - concepte

Energie activa - consideratii Definitia utilizeaza fenomene fizice masurabile prin efecte ale puterii si energiei electrice; aceasta putere sau energie poate fi transformata de exemplu in energie termica sau lucru mecanic, si poate fi masurata ca marime mecanica sau termica. In consecinta nu exista controverse nici in cazul semnalelor sinusoidale si nici in cazul semnalelor nesinusoidale periodice

Distinctie activ, aparent, reactiv Puterea aparenta si reactiva, nu se bazeaza pe un singur fenomen fizic bine definit ca in cazul energiei active. Sunt cantitati conventional definite care sunt utile in regim sinusoidal sau aproape sinusoidal. Pentru tensiuni si curenti sinusoidali puterea reactiva este definita ca:

Planul prezentarii Contextul in care Electrica isi desfasoara activitatea; Directii de actiune pentru cresterea eficientei energetice; Concluzii

1.) Contextul in care Electrica isi desfasoara activitatea

Piata de energie Trebuie sa asigura mijloacele pentru a obtine un pret onest in cadrul unei competitii oneste; Trebuie sa determine imbunatatirea calitatii serviciului

Reglemetat vs. Competitiv Sursa informatiilor: www.transelectrica.ro

Cele trei fluxuri ale pietei de energie

Evolutia pietei de energie in Romania Pana in Iulie 2007 – 17% din consumul de energie este reglementat; Incepand din 1 iulie 2007 zona competitiva a pietei creste de la 83% la 100%

Spargerea monopolului1990-2006; unbundling 2007

Unbundling model 1 ASSET MANAGEMENT

Unbundling model 2 ASSET MANAGEMENT

2.) Directii de actiune pentru cresterea eficientei energetice;

Trei directii strategice Reducerea pierderilor in RED – responsabil titularul licentei de distributie; Managementul RED din punct de vedere energetic - responsabil titularul licentei de distributie; Managementul curbei de sarcina- responsabil titularul licentei de furnizare;

Reducerea pierderilor in RED

Nivelul pierderilor-comparatie Transport Distributie Irlanda 1,6% la ee produsa 6% la ee distribuita   Slovacia 1% la ee transportata 7,5%-9% in 2005 Cehia 1,50% 2,2%-8,5% 6,3%-7,9% acceptat de reglementator pt 2007 Luxemburg 0,5% pt 220kV si 65kV 1,5% la 20kV considerat la iesit din contur 4,5% la 0,4kV Franta 2,30% 5% la iesit din contur Polonia 2,10% 8% CPT tehnic la intrat in contur 11,80% CPT total la iesit din contur Romania 2,56% 9,4%-15,4% CPT total la intrat in contur in 2006 2,62% 11,15%-20,46%

2006 Contur distribuitori – 53,456TWh Pierderi - 6,353TWh OD 1 OD 2   OD 1 OD 2 OD 3 OD 4 OD 5 OD 6 OD 7 OD 8 CPT tehnic [MWh] 732.585 599.549 625.906 751.532 558.846 538.012 IT 167.402 74.250 53.110 89.565 60.900 117.136 MT 227.809 101.992 254.402 258.402 207.520 163.168 JT 337.374 423.307 318.394 403.565 290.426 257.708 CPT comercial [MWh] 468.375 237.746 144.888 310.990 64.847 166.793 4.550 -27.127 1.796 1.106 1.985 82.472 30.480 81.209 52.176 12.311 74.323 381.353 234.393 63.679 257.018 51.430 90.485 CPT total [MWh] 517.103 636.372 1.200.960 837.295 770.794 1.062.522 623.693 704.805 24.224 27.581 171.952 47.123 91.361 62.006 119.121 72.376 122.371 310.281 132.472 335.611 310.578 219.831 237.491 420.503 486.420 718.727 657.700 382.073 660.583 341.856 348.193 CPT tehnic [%] 0,00 6,09 11,04 7,61 10,62 11,10 8,55 1,42 1,41 0,67 1,28 1,24 1,88 4,08 2,47 5,51 4,30 5,15 3,68 12,29 14,84 12,80 10,57 12,56 11,20 CPT comercial [%] 3,89 4,38 1,76 4,39 1,29 2,65 0,04 -0,51 0,03 0,02 1,48 0,74 0,87 0,31 1,68 13,90 8,22 2,56 6,73 2,22 3,93 CPT total [%] 12,11 12,50 9,98 15,42 9,37 15,01 12,39 0,57 0,55 1,46 0,89 1,31 1,27 1,91 2,38 3,21 5,56 7,27 5,17 5,46 5,36 22,92 20,74 26,19 23,06 15,36 17,29 14,78 15,14 2006 Contur distribuitori – 53,456TWh Pierderi - 6,353TWh

Directii de actiune noi Imbunatatirea modelului de calcul a pierderilor; Identificarea zonelor in care pierderile au determinare sociala – initiarea dialogului cu reglementatorul si autoritatile locale; Cresterea vitezei de reactie a sistemelor de masurare;

Imbunatatirea modelului de calcul a pierderilor BDI – baza de date instalatii EDM – energy data management Calcul CPT

Calculul pierderilor ca medie alunecatoare

Identificarea zonelor in care pierderile au determinare sociala Model matematic al pierderilor Valoare rezultata din masuratori a pierderilor

Cresterea vitezei de reactie a sistemelor de masurare

Managementul tehnic al RED

Directii Analiza periodica a gradului de incarcare a instalatiilor – evidentierea zonelor deficitare; Managementul “energiei” reactive – stabilirea politicilor la punctul de schimb (RET/consumator) Redefinirea mecanismului actual de suport economic al managementul energiei reactive

Analiza grad de incarcare Este necesara valorificarea datelor orare de consum existente; Extinderea sistemelor de masurare orara pe trepte de tensiune Luarea masurilor necesare pentru extinderea si/sau retragerea din exploatare a echipamentelor in functie de concluziile studiului;

Management energie reactiva – masurarea Problema masurarii “puterii” reactive este reconsiderata in conditiile in care scade incarcarea SEN si cerintele de compensare se modifica dinamic Cresterea numarului consumatorilor neliniari, pune probleme la nivel mondial in ceea ce priveste masurarea in regim nesinusoidal a puterii reactive sau a definirii unui indicator similar

Masurare reactiv - consideratii generale Majoritatea contoarelor de energie reactiva existente in instalatiile SEN sunt cu inductie In regim sinusoidal, metodele utilizate atat in contoarele electronice cat si in cele cu inductie au rezultate similare Din perspectiva functionarii in regim nesinusoidal, cateva metode s-au incetatenit in ceea ce priveste calculul puterii reactive in contoarele electronice

Definitii - aparenta Puterea aparenta este definita de relatia:

Definitii - aparenta In regim nesinusoidal, este mai mult sau mai putin acceptata definitia: care devine:

Definitii - reactiva Exista cateva propuneri de extindere a definitiei puterii reactive in regim nesinusoidal. Cea mai raspandita si care este si acceptata de ANSI/IEEE (indirect si CEI) a fost data de Constantin Budeanu in 1927:

Definitii - deformant Triunghiul puterilor nu este in general satisfacut de aceasta definitie astfel incat este necesara precizarea unei cantitati care sa reconstituie relatia intre puterea activa, reactiva si aparenta:

Definitii - observatii Puterea reactiva desi nu este o cantitate definita de un fenomen fizic unic ci o cantitate definita matematic are cateva caracteristici utile si interpretari fizice in regim sinusoidal: 1.Puterea reactiva este egala cu amplitudinea puterii instantaneu bidirectional pulsatorie intr-un punct al sistemului 2.Puterea reactiva este proportionala cu media diferentei intre energia electrica stocata in bobine si cea stocata in condensatoare 3.Daca puterea reactiva este adusa la zero, factorul de putere va fi unitar 4.Puterea reactiva satisface triunghiul puterilor Q2+P2=S2 5.Suma tuturor puterilor reactive intr-un nod al sistemului este nula 6.Puterea reactiva poate fi exprimata de termenii U,I si sin(Φ) 7.Puterea reactiva poate fi pozitiva sau negativa (semnul precizand natura inductiva sau capacitiva a sarcinii) 8.Puterea reactiva poate fi redusa la zero prin introducerea de componente inductive sau capacitive

Definitii - observatii In ultima vreme, exista un curent de opinie care considera ca definitia Budeanu are utilitate limitata pentru aplicatiile practice. Pentru furnizor, ea ar trebui sa constituie un instrument de apreciere corecta a contributiei fiecarui consumator la pierderile suplimentar introduse de regimul de functionare neliniar Din punct de vedere al consumatorului ar trebui sa reflecte gradul de indepartare de forma de unda sinusoidala a tensiunii.

Definitii - observatii Toate aceste caracteristici sunt strans legate de regimul sinusoidal si depind direct de defazajul dintre curent si tensiune, fiind singurul grad de libertate dat pentru o tensiune si putere precizate. Toate caracteristicile anterior mentionate sunt valabile pentru expresia Q=UIsin(Φ), in regim sinusoidal. Pentru semnalele nesinusoidale, definitia lui Budeanu nu respecta intodeauna caracteristicile 3,4 si 8.

Definitii - observatii Nu exista un principiu evident pe care sa se bazeze o definitie generala a puterii reactive in regim nesinusoidal. In viitorul apropiat, va trebui fie sa cadem de acord asupra celui mai practic dintre modurile teoretic acceptabile de definire a reactivului sau va trebui sa acceptam concepte diferite destinate aplicatiilor diferite.

METODE DE CALCUL REACTIV

Masurarea puterii reactive in contoarele electronice Metodele folosite realizeaza un compromis intre performantele solicitate chip-urilor de conversie si exactitatea metodei. Criteriul cel mai important in adoptarea unei decizii la producatorii de echipamente este costul in raport cu segmentul de piata vizat

Masurarea puterii reactive in contoarele electronice Metoda triunghiului: Folosind esantioanele de curent si tensiune se calculeaza valorile efective ale curentului si tensiunii Se calculeaza puterea activa (P) folosind definitia in domeniul timp Din valorile efective se calculeaza puterea aparenta (S) Puterea reactiva se calculeaza din cea aparenta si activa pornind de la premiza ca S2= P2+ Q2

Masurarea puterii reactive in contoarele electronice Metoda vectoriala (transformata Hilbert) Folosind esantioanele de curent si tensiune se calculeaza valorile efective ale curentului si tensiunii Se calculeaza puterea activa (P) si aparenta (S) din valorile efective ale tensiunii si curentului Se calculeaza puterea reactiva ( R ) insumand pentru fiecare frecventa produsul intre curent si tensiune ponderat cu sinusul defazajului dintre ele

Masurarea puterii reactive in contoarele electronice Metode bazate pe realizarea defazajului cu ajutorul filtrelor Folosind esantioanele de curent si tensiune se calculeaza valorile efective ale curentului si tensiunii Se calculeaza puterea activa (P) si aparenta (S) din valorile efective ale tensiunii si curentului Se calculeaza puterea reactiva ( R ) folosind o integrala a tensiunii pentru a obtine un defazaj de 90 de grade (uneori se foloseste derivata tensiunii negata)

Masurarea puterii reactive in contoarele electronice Metoda bazata pe intarzieri in timp (metoda in curs de abandonare ca urmare a comportarii la variatiile de frecventa) Folosind esantioanele de curent si tensiune se calculeaza valorile efective ale curentului si tensiunii Se calculeaza puterea activa (P) si aparenta (S) din valorile efective ale tensiunii si curentului Se calculeaza puterea reactiva ( R ) folosind o forma de unda a tensiunii intarziata cu un sfert de alternanta astfel incat sa se obtina un defazaj de 90 de grade

Rezultate practice

Rezultate

Suportul economic al managementului energiei reactive Raportarea la cos(fi) mediu nu are acoperire tehnica – nu modeleaza efectele asupra retelei; Penalizarea in regim nesinusoidal trebuie se evidentieze componenta deformanta in cazul folosirii metodei triunghiului- altfel exista riscul adoptarii de masuri gresite! Este factura de reactiv o forma de manifestare a dublei impuneri?

Managementul curbei de sarcina

Actiuni pregatitoare Conducerea campaniei de comunicare la consumator pentru evidentierea surselor de valoare; Dezvoltarea sistemelor interne de supraveghere a consumului ; Definirea prestatiilor specifice centrelor de management energetic

Asigurarea si prelucrarea datelor orare Separarea orara in urmatoarele sase luni a consumului MT/IT; Separarea orara a consumului MT/JT in urmatorii trei ani Extinderea sistemelui de masurare orara la consumatorii importanti independenta de starea lor de captivitate sau eligibilitate Definirea profilelor de consum

Lansarea de produse/servicii asociate Estimarea riscului determinat de profilul de consum; Definirea de tarife care sa stimuleze managementul profilului; Asigurarea supportului necesar pentru supravegherea/corectarea profilului

Directii de actiune si concluzii

Coordonarea planului de reducere CPT Conducerea prin bugete a actiunilor de reducere CPT – ierarhizarea acestora in functie de eficienta; Modelarea consumului propriu al retelei utilizand datele BDI/EDM ca informatii de intrare; Fundamentarea planurilor de reducere pe valorile rezultate din modelarea retelei; Concentrarea eforturilor la nivel de centru;

Echilibrarea “consumului” de energie reactiva Realizarea unei campanii de informare asupra metodelor utilizate pentru inregistrarea energiei reactive; Reanalizarea fundamentului economic al managementului energiei reactive; Stabilirea conditiior pe contur la nivelul operatorilor de retea – transport/distributie;

Managementul curbei de sarcina la consumator Educarea consumatorilor in privinta consecintelor profilului de consum; Extinderea sistemelor de telecitire in sprijinul managementului profilului de consum; Formarea la consumatorul final a reflexelor pentru utilizarea informatiilor in managementul energetic;

Concluzii Cresterea eficientei este o sursa de energie electrica care nu presupune derularea de investitii majore; Resursele disponibile la nivelul Electrica din acest punct de vedere, manifesta potential de dezvoltare; Campaniile de crestere a eficientei energetice trebuie sa faca parte dintr-o bucla manageriala urmarita continuu;