© Wärtsilä

WÄRTSILÄ ENERGY

Технології гнучкості для інтеграціїВДЕ в енергосистему

ІГОР ПЕТРИК

Директор з розвитку ринків, Східна Європа

Wärtsilä Finland Oy

15.9.2019 [Presentation name / Author]1

© Wärtsilä

WÄRTSILÄ ENERGY ІНТЕГРАТОР ЕНЕРГОСИСТЕМ

НАКОПИЧУВАЧІ

ЕНЕРГІЇ ТА

ІНТЕГРАЦІЯ

ЕНЕРГОСИСТЕМ

Системи накопичення,

системи управління

МАНЕВРЕНІ ТЕС

і ТЕЦ

На базі газопоршевих

двигунів

ГАЗОВІ СИСТЕМИ

ДЛЯ ЕНЕРГЕТИКИ

Термінали скрапленого

газу та системи

розподілу з газовими

електростанціями

ВІДНОВЛЮВАНІ

ДЖЕРЕЛАГібридні рішення

СЕС + ДВС + батареї

Енергосистеми майбутнього будуть 100% відновлюваними

Ми досліджуємо, проектуємо, будуємо та обслуговуємо оптимальні енергосистеми

WÄRTSILÄ ENERGY

Africa,

output:

7.4 GW

4889MW

5472MW

1095MW

2546MW

6849MW

5139MW

1854MW

3771MW

10 115MW

8258MW

1827MW

9067MW

3370MW

1216MW

1111MW

1706MW

15.9.20193

Встановлена потужністьПонад 70 ГВт у 177 країнах

Генеруючі компанії

IPP’s (Незалежні

генератори)

Промисловість

Муніципалітети, кооперативи

Північна

і Південна

Америка

14 ГВт

Європа

17.6 ГВт

Азія,

Близький Схід:

29.2 ГВт

5000 електростанцій

© Wärtsilä 15.9.20194

Яка потужність потрібна?

• Перехід до 100% відновлюваних систем вимагає величезних інвестицій у нову потужність

• Функція базового навантаження перейде до ВДЕ

• Традиційна генерація буде замінена маневреною

Assumptions: solar PV dominated system with 24% capacity factor (tracking with AC/DC ratio of 1.4)

РУХ ДО 100% ВІДНОВЛЮВАНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

Встановлена потужність залежно від частки

відновлюваної енергії в енергобалансі

0 % RES 20 % RES 80 % RES 100 % RES

Inflexible generation Flexible generation

Renewable energy Energy storage

ПОПИТ

0% ВДЕ

100% ВДЕ

80% ВДЕ

20% ВДЕ

ВДЕ Накопичувачі енергії

Маневрена генераціяТрадиційна генерація

ВДЕ ВДЕ ВДЕВДЕ

1X

4X

5X

3X

4X

© Wärtsilä Document ID Revision

ПРИКЛАД: ФІЛІППІНИ

Source: Wärtsilä Energy Solutions, 2018

Оптимальний шлях до 100% відновлюваної енергосистеми

50 572 МВтБатареї: 24 000 МВт г37 321 МВт

Батареї: 4328 МВт г24 735 МВтБатареї: 0 MВт г

64 271 МВтБатареї: 44 000 МВт год

20%ВДЕ

60%ВДЕ

80%ВДЕ

85%ВДЕ

ВДЕ Базове навантаження

Вугілля Гнучка генерація

Встановлена потужність

5

Пікове споживання 14 782 МВт (2018)

© Wärtsilä Document ID Revision

ПРИКЛАД: ФІЛІППІНИ

Source: Wärtsilä Energy Solutions, 2018

Оптимальний шлях до 100% відновлюваної енергосистеми

50 572 МВтБатареї: 24 000 МВт г37 321 МВт

Батареї: 4328 МВт г24 735 МВтБатареї: 0 MВт г

64 271 МВтБатареї: 44 000 МВт год

20%ВДЕ

60%ВДЕ

80%ВДЕ

100%ВДЕ

ВДЕ Базове навантаження

Вугілля Гнучка генерація

Встановлена потужність

6

Біогаз,

синтетичний

газ

Пікове споживання 14 782 МВт (2018)

© Wärtsilä

НОВІ ПОТУЖНОСТІ 2018-2030 Bloomberg New Energy Outlook 2019

0

50

100

150

200

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Wind

Onshore wind Offshore wind

0

50

100

150

200

250

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Solar

Solar thermal

Small-scale PV

0

2

4

6

8

10

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Biomass

ВД

Е

Вітер БіомасаСонце3 х 2 х

0

10

20

30

40

50

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Peaker gas

0

10

20

30

40

50

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Hydro

Pumped hydro

Hydro

0

10

20

30

40

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Battery Storage

Utility-scale batteries

Small-scale batteries

0

5

10

15

20

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Demand response

ГН

УЧ

КІС

ТЬ Регульований

попит

Гідро Маневрений газБатареї 3 х 13 х 14 х

0

20

40

60

80

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Coal

0

10

20

30

40

50

60

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Gas

0

5

10

15

20

25

30

2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

GW

Nuclear

БА

ЗО

ВЕ

Н

АВ

АН

ТА

ЖЕ

НН

Я Базовий газАтом Вугілля

© Wärtsilä

Виробництво енергії ВДЕ в Україні за різними сценаріями

15.9.2019 [Presentation name / Author]9

ПРОБЛЕМА ВДЕ

18089

22908

27727

32546

0

10000

20000

30000

7500 МВт ВДЕ

9500 МВтВДЕ

11500 МВтВДЕ

13500 МВт ВДЕ

Теоретичний обсяг

Обмежена

Використана

ГВт*год/рік

Джерело: моделювання ОЕС України за допомогою PLEXOS®. Wärtsilä 2018 ©

(з урахуванням КВВП але без урахування обмежень)

© Wärtsilä

Виробництво енергії ВДЕ в Україні за різними сценаріями

15.9.2019 [Presentation name / Author]10

ПРОБЛЕМА ВДЕ

31%

40%46%

52%

0

10000

20000

30000

7500 МВт ВДЕ

9500 МВтВДЕ

11500 МВтВДЕ

13500 МВт ВДЕ

Реальний обсяг

Обмежена

Використана

ГВт*год/рік

Джерело: моделювання ОЕС України за допомогою PLEXOS®. Wärtsilä 2018 ©. Плата за «зеленим тарифом» (7,5 ГВт) – 1 млрд 875 тис. євро на рік

Не використана,

але оплачена

енергія

Втрата -580 млн євро

на рік

(з урахуванням обмежень системи)

© Wärtsilä

Вітер: прогноз і факт

Вітер - прогноз

ЯК ЦЕ ПРАЦЮЄ

11

Джерело: ERCOT, Tехас США

Вітер: прогноз і факт

Верхня межа

Нижня межа

Вітер - прогноз

Вітер: прогноз і факт

Верхня межа

Нижня межа

Вітер - прогноз

Вітер - факт

Вітер: прогноз і факт

Верхня межа

Нижня межа

Вітер - прогноз

Вітер - факт

Похибка

Статистично визначена

потреба в балансуванні

↑ та ↓

Необхідно майже 4 ГВт

балансуючої потужності!

Резерви похибки прогнозування

вітру та сонця мають бути

швидкими і гнучкими, щоб

включитись, виправити похибку і

відключитись – у будь-який час!

Похибка прогнозу вітру – за даними ERCOT, США

Вітер: прогноз

12

Приклад – за даними ONS - ОСП Бразилії

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

80000

:00

0:2

0

0:4

0

1:0

0

1:2

0

1:4

0

2:0

0

2:2

0

2:4

0

3:0

0

3:2

0

3:4

0

4:0

0

4:2

0

4:4

0

5:0

0

5:2

0

5:4

0

6:0

0

6:2

0

6:4

0

7:0

0

7:2

0

7:4

0

8:0

0

8:2

0

8:4

0

9:0

0

9:2

0

9:4

0

10

:00

10

:20

10

:40

11

:00

11

:20

11

:40

12

:00

12

:20

12

:40

13

:00

13

:20

13

:40

14

:00

14

:20

14

:40

15

:00

15

:20

15

:40

16

:00

16

:20

16

:40

17

:00

17

:20

17

:40

18

:00

18

:20

18

:40

19

:00

19

:20

19

:40

20

:00

20

:20

20

:40

21

:00

21

:20

21

:40

22

:00

22

:20

22

:40

23

:00

23

:20

23

:40

MВ

т

28/04/2019Max: 6 948 MВт (5:40) Min: 1 794 MВт (15:10)Різниця: 5 154 MВт

Падіння зі швидкістю1 300 МВт/год протягом трьох годин

Генерація ВЕС

© Wärtsilä

Ризики для стійкості системи. Обмеження ВДЕ або АЕС

13

Комбінація негативних факторів

55%

атомної

енергії

Старі

вугільні ТЕС

Швидке зростання

ВДЕ

Нестача

власних

резервів

в ОЕС

ВИКЛИКИ ДЛЯ ОЕС УКРАЇНИ

Найбільш негнучка система у світі Змінність ВДЕЗалежність від Росії

© Wärtsilä

Визначення гнучкості енергосистеми

«Здатність змінювати рівень виробництва (або споживання) електроенергії

у відповідь на інструкції або сигнали, такі як, наприклад, коливання потужності ВДЕ»

Характеризується двома параметрами:

• Час відгуку - за скільки секунд, хвилин

або годин

• Тривалість - протягом якого часу динамічні

характеристики лишаються стійкими

(хвилини, години або дні)

15.9.2019 [Presentation name / Author]14

ЩО ТАКЕ ГНУЧКІСТЬ СИСТЕМИ

© Wärtsilä15

Джерела гнучкості

Генерація Мережа Регулювання попиту Накопичення

ДЛЯ ІНТЕГРАЦІЇ ВДЕ ПОТРІБНА ГНУЧКІСТЬ

ГЕС

Теплова потужність

1

Гнучкість попиту

Споживачі регулюють

своє навантаження

3

Технології накопичення

- ГАЕС - батареї і т. п.

4

Перетокиміж країнами

Концепція Smart Grid

2

Всі джерела гнучкості є корисними. Хай виграє сильніший

© Wärtsilä

НЕГНУЧКА ТЕПЛОВА ГЕНЕРАЦІЯ

15.9.2019 [Presentation name / Author]16

0

100

200

300

400

500

600

MW

Вугільна станція Gibbons Creek у 2006 р.

0

100

200

300

400

500

600

MW

Вугільна станція Gibbons Creek у 2016 р.Вугільні станції змушені працювати у циклічному режимі, до якого не пристосовані

1

© Wärtsilä

Дисплей ОСП штату Колорадо

Вугільні станції

Навантаження

ВітрогенераціяПарогазові

станції

Газопоршнева

станція, блок 1 & 2

Дані системного оператора:

Colorado Dispatch Center, Xcel Energy, USA

Масштаб:

ГНУЧКА ТЕПЛОВА ПОТУЖНІСТЬ

1

© Wärtsilä

Наскільки можливе балансування між енергосистемами?

15.9.2019 [Presentation name / Author]20

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 25 49 73 97 121 145 169 193 217 241 265 289 313 337 361 385 409 433 457 481 505 529

Germany-NW Germany-NE Denmark Spain

MW

ПЕРЕТОКИ МІЖ КРАЇНАМИ

Час, год (4 січня – 26 січня, 2010 р.)

Вітрогенерація у чотирьох регіонах Європи

2

© Wärtsilä 15.9.201921

НАКОПИЧУВАЧІ ЕНЕРГІЇ

ГАЕС економічно вигідніші, ніж ГПА лише при роботі > 7 год. на добу*

0

100

200

300

400

500

600

700

0.5 1 2 3 4 5 6 7 8

Загальна вартість резервів, млн. євро/рік

залежно від тривалості активації, год. на добуКапітальні витрати: ГАЕС 1500 євро/кВт

ГПА 700 євро/кВт

ГАЕС ГПА

ГПА ГАЕС

*ГАЕС - дані вартості будівництва першої черги Дністровської ГАЕС,

міжнародний досвід;

ГПА (Газопоршневі агрегати) – ринкова вартість

Високі інвестиційні витрати переважують економію операційних витрат енергосистеми

6,400

6,600

6,800

7,000

7,200

7,400

7,600

7,800

8,000

0 GW ES 1 GW ES 2 GW ES 3 GW ES

An

nu

al co

st [M

EU

R]

OPEX + FiT + CAPEX + FOM

7.5 GW RES

9.5 GW RES

11.5 GW RES

13.5 GW RES

• Вартість перенесеної МВт год ще дуже висока порівняно до генерації

• Системи накопичення стануть економічно ефективними, коли ціна

зменшиться до приблизно 50% від поточної

ГАЕС Електроакумуляторні батареї4

© Wärtsilä

Отже, для інтеграції ВДЕ потрібна гнучкість

Можливі джерела гнучкості:

• ГЕС/ГАЕС

• Інтерконектори

• Накопичувачі

• Маневрені ТЕС

15.9.2019 [Presentation name / Author]22

ПІДСУМКИ

АЛЕ:

• В Україні потенціал нових ГЕС та ГАЕС

обмежений

• Перетоки з ЄС обмежені, перетоки з РФ/РБ

припиняться не пізніше 2023 р.

• Технологія АКБ ще не конкурентоздатна для

переносу енергії

Висновок: основним джерелом гнучкості може стати маневрена генерація

Схвалений Кабміном «Порядок» створює нові бізнес-можливості

© Wärtsilä 15.9.2019 Ukrainian power system study / Wärtsilä Energy Solutions23

2 ГВт гнучкої потужності - оптимальний обсяг для системи

• Моделювання 20 сценаріїв розвитку ОЕС України визначило, що максимальний економічний ефект досягається при створенні 2 ГВт маневрених потужностей

• При інвестуванні у більші обсяги додаткова економія змінних витрат нівелюється ростом капітальних витрат

Показники сценарію 7,5 ГВт ВДЕ / 2 ГВт ГПА

• Економія змінних витрат: €300 млн/рік (-11,6 %)

• Викиди СО2: 51 43 млн. тон (-15,7 %)

ПІДСУМКИ

4,000

4,100

4,200

4,300

4,400

4,500

4,600

4,700

4,800

0 GWSPG

1 GWSPG

2 GWSPG

3 GWSPG

4 GWSPG

An

nu

al O

PE

X +

C

AP

EX

+ F

OM

co

st [M

EU

R]

Flexible capacity optimization

7.5 GW RES

9.7 GW RES

11.7 GW RES

13.7 GW RES

Оптимальний

діапазон маневреної

потужності

Обсяг маневреної потужності

По

внір

ічніви

трати

, м

лн є

вро

Собівартість в залежності від обсягу маневреної потужності

© Wärtsilä 15 September 2019 Energy Solutions 201524 © Wärtsilä 15 September 2019 Energy Solutions 201524

ЕНЕРГО

СИСТЕМИ

МАЙБУТНЬОГО

ВДЕ

ЯК БАЗОВА

ЕНЕРГІЯ

ГНУЧКА

ГЕНЕРАЦІЯ ДЛЯ

БАЛАНСУВАННЯ

СИСТЕМИ

= +

ІГОР ПЕТРИК

Директор з розвитку ринків, Східна Європа

Wärtsilä Finland Oy

+358 44 320 2264

igor.petryk@wartsila.com

© Wärtsilä 15.9.2019 [Presentation name / Author]30

ТИПОВА КОМПАКТНА МОДУЛЬНА СТАНЦІЯ WÄRTSILÄ

Wärtsilä виконує:

- Поставку «під ключ»

- Навчання персоналу

- Гарантійне та післягарантійне

обслуговування

- Експлуатацію

В Україні сервісна компанія

ТОВ «Вяртсиля Україна»

Термін будівництва 13 місяців

Типова вартість 500-700 EUR/кВт

Витрати палива 0,242 кг у.п./кВтгод

(Wärtsilä 31SG)

Агрегати 10 - 18 МВт

Станції 10 - 600 МВт

© Wärtsilä Document ID Revision15 September 2019 Wärtsilä Energy Business - Engine Power Plants 31

«Рішення Wärtsilä дозволило нам реагувати на зміни в електромережі, коли вітер перестає дути, маючизмогу постійно підтримувати станціюз максимальною ефективністюзавдяки здатності завантажуватиагрегати з кроком, який відповідаєнашому навантаженню»John Packard, Manager of Generation, STEC

200 МВт, Pearsall, Техас, США

Маневрена станція

Швидкий гравець ринку

Природний газ

© Wärtsilä Document ID Revision15 September 2019 Wärtsilä Energy Business - Engine Power Plants 32

This power plant provides emergency power in case of sudden drops in the electricity supply. The plant is activated when there is a failure in the grid or in other power plants serving the grid.

Станція швидкого резерву

Час пуску 10 хв

Без персоналу на майданчику

250 МВт, Елеринг, Естонія

© Wärtsilä Document ID Revision15 September 2019 Wärtsilä Energy Business - Engine Power Plants 33

“We are very proud of the world’s largest engine power plant.”

Taemin Kim, Administration Manager, AAEPC

Маневрена станція, IPP

38 агрегатів Wärtsilä 18V50DF

Трьохпаливна: газ, мазут,

дизель

Гнучке навантаження

600 МВт, IPP3, Йорданія

© Wärtsilä Document ID Revision15 September 2019 Wärtsilä Energy Business - Engine Power Plants 34

100 МВт Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG, Німеччина

«На відміну від традиційних ТЕЦ на базі вугільних блоків або газових турбін, газопоршневі двигуни Wärtsilä можуть запускатися та зупинятися без обмежень всього за 2 хвилини. Це наша відповідь зростаючій волатильності ринку електроенергії, спричиненій збільшенням частки відновлюваної енергії. Це робить нас майбутніми партнерами відновлюваної енергетики»Dr. Lars Eigenmann, CEO, Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG

Динамічна газова ТЕЦ

100 MВт ел.

96 МВт тепл.

2 хв. час пуску

1500 пусків на рік

Загальний ККД 89%