Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Blackout a ostrovní provozy

Článek se zabývá možnostmi využití různých typů ostrovních provozů jako jednoho z opatření pro minimalizaci následků rozsáhlého výpadku v zásobování elektrickou energií – tzv. blackoutu.

1. Blackout

Blackoutem se nazývá rozsáhlý výpadek zásobování elektrickou energií v elektrizační soustavě (dále také ES) způsobený zpravidla řetězením více mimořádných událostí v přenosové části dané soustavy (v České republice 420 kV a 245 kV).

Základní provozní podmínkou chodu elektrizační soustavy je nutnost zachovávat okamžitou bilanční rovnováhu, tj. rovnováhu mezi okamžitou výrobou a okamžitou spotřebou (včetně technických ztrát) elektrické energie. V praxi to znamená, že se výroba neustále musí operativně přizpůsobovat okamžité spotřebě. Je to dáno tím, že zatím je stále poměrně komplikovaně dostupná potřebná velkokapacitní akumulace, která by umožnila v dostatečně rychlém čase, potřebném množství a v potřebném místě dodávat předem vyrobenou elektrickou energii po dobu delší než několik hodin.

Příčinou blackoutu je narušení bilanční výkonové rovnováhy, které přesáhne regulací zdrojů a dalšími opatřeními zvládnutelnou mez. Pokud se tedy nepodaří vzniklý rozdíl mezi okamžitým vyráběným a spotřebovávaným výkonem neprodleně eliminovat využitím podpůrných služeb, operativními zásahy pracovníků dispečerského řízení a za pomoci dalších předem připravených opatření, začnou se v elektrizační soustavě projevovat nestandardní změny frekvence, výkonu a zpravidla kolísání napětí. Vlivem různě rychlých změn frekvence a napětí nad standardní limity dojde k působení frekvenčních a napěťových ochran, tedy odpojování spotřeby a výroby. Propojená přenosová soustava se rozpadne, což způsobí následný „dominový“ efekt, který přenese bilanční kolaps do nižších napěťových hladin. Konečným výsledkem bude odpojení všech zdrojů od postižené části elektrizační soustavy a beznapěťový stav na všech napěťových úrovních v této části elektrizační soustavy.

Hovoříme-li o blackoutu, jedná se o postižení rozsáhlého území i několika států, výkonové omezení řádově v jednotkách až desítkách GW a přerušení dodávky řádově milionům odběratelů. V podmínkách České republiky by se muselo jednat alespoň o většinu krajů.

Největší výpadek energie v historii z hlediska počtu lidí bez proudu postihl severní části Indie v r. 2012. Během dvou výpadků přišlo o elektřinu 700 milionů lidí z 28 států. Stovky tisíc lidí zůstaly ve vlacích a hromadných prostředcích. K dalšímu rozsáhlému blackoutu došlo v r. 2005 na Bali. Postiženo bylo kolem 100 milionů odběratelů, obnova napájení trvala cca 7 hodin.

Nejrozsáhlejší evropský blackout nastal 28. září 2003 v Itálii (zasáhl i část Švýcarska). Postihl více než 55 milionů odběratelů a obnova napájení trvala průměrně 12 hodin (nejčastěji udávané časy 8 až 16 hodin, v některých oblastech jižní Itálie byla dodávka obnovena až po 3 dnech).

V České republice blackout zatím nenastal, „nejblíže“ k němu bylo 24. července 2006, kdy došlo v důsledku kombinace několika událostí k přechodnému rozdělení elektrizační soustavy České republiky na dvě samostatné části. Aktivním přístupem pracovníků dispečerského řízení a využitím technických opatření se blackoutu podařilo zabránit a došlo pouze k částečným omezením na straně výroby a spotřeby.

Účinek prvotní iniciační příčiny bilanční nerovnováhy je znásoben a zesílen většinou více událostmi, často v kombinaci s množstvím dalších nepříznivých okolností. Je poměrně složité jednoznačně stanovit, který z faktorů a jejich kombinací je následně hlavní příčinou blackoutu. Mezi nejčastější iniciační příčiny patří výpadek velkého zdroje a poškození, nebo poruchové vypnutí některého z vedení.

Kritická situace nastává, pokud se následně vyskytnou další komplikace, která znemožní aktivaci záložního výkonu, nebo převzetí odpovídajícího zatížení dalšími vedeními.

Tři klíčové, vzájemně související charakteristiky blackoutu jsou hlavní příčina blackoutu, rozsah a druh poškození energetické infrastruktury včetně klíčových zařízení a s tím související doba do obnovení dodávky elektrické energie.

Z dosud zaznamenaných blackoutů vyplývá, že jejich nejčastější příčinou jsou rizikově naplánované odstávky zařízení elektrizační soustavy, nerespektování kritéria n−1 v provozu zařízení elektrizační soustavy, zanedbaná údržba zařízení elektrizační soustavy, včetně udržování řádného stavu koridorů bezpečnostních pásem kolem vedení (odstraňování vegetace), nedostatečná příprava a zajištění opatření pro udržení bilanční rovnováhy, chybná reakce provozního personálu, chybná funkce, porucha, nebo poškození některého zařízení v elektrizační soustavě, poruchový výpadek některého z velkých systémových zdrojů, vliv nepříznivých přírodních podmínek a meteorologických jevů.

Doba do základního obnovení dodávky se pohybovala řádově od desítek minut po desítky hodin, úplné obnovení dodávky do stavu před blackoutem trvalo v některých případech (pro část odběratelů) i více než 8 dnů (výpadek v severovýchodní části USA a Kanadě 14. 8. 2003).

Provozovateli jednotlivých částí elektrizační soustavy jsou zpracována opatření, která mají za cíl blackoutu předcházet, respektive řešit vzniklou kritickou situaci tak, aby k blackoutu nedošlo a stav elektrizační soustavy se vrátil zpět k normálnímu chodu. Pokud by se to nepodařilo, jsou zpracovány plány, které mají zajistit minimalizaci rozsahu škod a maximální zkrácení doby do obnovy normálního stavu elektrizační soustavy.

Opatřeními, které mají vzniku blackoutu zabránit jsou především plán frekvenčního odlehčování (SAFO), vypínací a regulační plán a plány obrany proti šíření jednotlivých typů poruch. Pro minimalizaci dopadů již vzniklého blackoutu jsou připraveny plány obnovy napětí v síti. Aby byla pravděpodobnost úspěchu těchto opatření co nejvyšší, je nutné, aby byly důsledně koordinovány se všemi účastníky podílejícími se na řízení elektrizační soustavy. Míra angažovanosti jednotlivých účastníků na připravených opatřeních odpovídá rozdělení kompetencí při řízení provozu elektrizační soustavy. Počínaje od propojené evropské soustavy, národní přenosové soustavy, regionálních distribučních soustav, lokálních distribučních soustav, jednotlivých výroben až po jednotlivé odběratele.

Jednou z dalších možností, jak minimalizovat dopady blackoutu, respektive alespoň pro část elektrizační soustavy blackoutu předejít, je plánované vytvoření tzv. ostrovního provozu.

2. Ostrovní provoz

Ostrovním provozem (zkráceně „ostrovem“) je zcela galvanicky oddělená samostatná část ES pracující nezávisle na okolní elektrizační soustavě.

Nutné je zajištění odpovídající výroby a regulace činného výkonu včetně výkonové zálohy, která má vazbu na udržení vyrovnané bilance výroby a spotřeby + technických ztrát. S tím úzce souvisí odpovídající regulace frekvence. Nutné je i zajištění potřebného jalového výkonu a jeho vhodné regulace k zajištění vyhovujících napěťových poměrů. Dále je nutné zajistit v oddělené ostrovní oblasti stejné podmínky kvality dodávky jako v původní propojené elektrizační soustavě. A také odpovídající nastavení automatik a ochranných prvků zařízení připojených do ostrova, zejména frekvenčních a napěťových ochran.

Náročnost splnění výše uvedených úkolů úzce souvisí s velikostí předpokládané ostrovní oblasti. Důležité je množství, poměr a charakter skladby odběrných zařízení. Zásadní a nezbytná je existence vhodných zdrojů pro zajištění napájení ostrovní oblasti s dostatečným výkonem a odpovídajícími regulačními schopnostmi.

Obecně lze rozdělit možné ostrovní provozy podle několika charakteristických vlastností:

  1. Podle způsobu vzniku:
    1. Náhodně vzniklý ostrovní provoz v důsledku poruchy.
    2. Plánovaný ostrovní provoz vzniklý bez přerušení dodávky odběratelům v ostrovní oblasti.
    3. Plánovaný ostrovní provoz vzniklý s přerušením dodávky odběratelům v ostrovní oblasti.
  2. Podle velikosti ostrovní oblasti:
    1. Ostrovní oblast VVN, napájející rozsáhlé území, včetně velkých městských aglomerací, nebo jejich částí. Ostrovní oblast zahrnuje i transformovny VVN/VN a distribuční transformační stanice VN/NN. Za normálního provozu je do oblasti připojena i decentrální výroba, dále jen „DECE“.
    2. Ostrovní oblast napájející pouze vlastní spotřebu výrobny elektrické energie. Tzv. provoz na vlastní spotřebu.
    3. Ostrovní oblast NN v napájecím rozsahu jedné, maximálně několika málo distribučních transformačních stanic. Tzv. náhradní napájení.
    4. Ostrovní oblast NN napájející pouze odběry jednoho konkrétního odběratele. Tzv. záskokový zdroj.
    5. Hypotetická ostrovní oblast VN napájející jednotky až desítky distribučních transformačních stanic v městských sítích.
  3. Podle počtu a typu zdrojů napájejících ostrovní oblast a zajišťujících její výkonové, frekvenční, napěťové a kvalitativní parametry:
    1. Jeden zdroj. Synchronní, nebo asynchronní generátor.
    2. Více zdrojů. Synchronní, nebo asynchronní generátory.
    3. Hypoteticky množství zdrojů decentrální výroby v kombinaci s akumulací.

Z hlediska minimalizace dopadů blackoutu má největší potenciál ostrovní provoz dle bodů A2B1, tak zvaný automaticky vytvořený ostrovní provoz (AVO) a ostrovní provoz dle bodů A2,3B4, což je v podstatě zajištění dodávky náhradním zdrojem (NZ). Tento druh ostrovních provozů bude blíže popsán v kapitolách 2.1 a 2.2.

Ostrovní provoz podle bodu A3B2 je součástí plánu obnovy napětí po blackoutu a spočívá v obnově napájení vlastní spotřeby vybrané výrobny, zpravidla z vhodného externího zdroje, nebo vodní elektrárny a jde o službu startu „ze tmy“, tzv. blackstart. Pokud to regulační schopnosti oživované výrobny, topologie elektrizační soustavy a skladba odběrů v elektricky blízkém okolí výrobny dovolují, lze zpracovat reálný plán postupného připojování vybrané části spotřeby k transformovně, do níž je výrobna vyvedena, čímž vznikne klasický ostrovní provoz VVN, nebo VN.

Ostrovní provoz podle bodu A3B3 má vzhledem k omezenému počtu náhradních zdrojů dosažitelných v daném čase využití v případech rozsáhlých výpadků v důsledku kalamitních stavů, které jsou však menšího rozsahu než blackout. Nasazení náhradních zdrojů v distribučních transformačních stanicích je plně v kompetenci příslušného provozovatele stanice.

Hypotetický ostrovní provoz dle bodů B5C3 je zatím spíše předmětem úvah a teoretických řešení. Jeho praktická realizace je podmíněna vyřešením několika klíčových problémů spojených zejména s regulací činného a jalového výkonu v takovéto oblasti. Nutné je zajištění odpovídajícího zkratového výkonu. A nezbytné je také najít vhodný způsob vymezení odpovídající topologie napájení a konfigurace odběrů (například s využitím dálkově ovládaných prvků v uzlových distribučních transformačních stanicích a sítích VN, způsob vytvoření ostrova a podobně). Pokud se podaří tyto problémy vyřešit, což není vzhledem k rozvoji moderních technologií a prvků nereálné, mohl by tento typ ostrova sehrát v budoucnu klíčovou roli pro eliminaci následků blackoutu.

2.1. Automaticky vytvářený ostrovní provoz (AVO)

Obr. 1. Provoz připravené ostrovní oblasti za normálního stavu v elektrizační soustavě
Obr. 1. Provoz připravené ostrovní oblasti za normálního stavu v elektrizační soustavě
Obr. 2. Provoz připravené ostrovní oblasti v případě vzniku blackoutu
Obr. 2. Provoz připravené ostrovní oblasti v případě vzniku blackoutu

Jedná se o ostrovní provoz na úrovni 123 kV, který vznikne odpojením části distribuční soustavy od přenosové soustavy v předávacím místě PS/DS a to bez přerušení dodávky do ostrovní oblasti.

Výkon v ostrovní oblasti může být v řádu desítek až stovek MW a počet odběratelů desítky až stovky tisíc.

Zásadní podmínkou je existence zdroje schopného pokrýt svým výkonem a regulačními schopnostmi spotřebu a zajištění napěťových a kvalitativních poměrů v předem připravené ostrovní oblasti. Nutný je mírný přebytek výrobní kapacity nad spotřebou a vhodná, respektive vyhovující skladba spotřeby.

Nejkritičtějším okamžikem, a to nejen pro provoz ostrovní oblasti, ale i pro provoz ostatních částí elektrizační soustavy, je způsob a okamžik vydělení ostrovní oblasti do samostatného provozu odpojením od zbytku elektrizační soustavy. Z hlediska priorit opatření pro zabránění blackoutu a principu solidarity je nutné, aby se ostrov neoddělil příliš brzy, respektive zbytečně a nezhoršil tak celkovou situaci. Na druhou stranu, pokud by se s oddělením ostrovní oblasti příliš otálelo a k pokusu o oddělení by došlo až v situaci, kdy by již byly parametry v propojené elektrizační soustavě příliš kritické, nemusela by regulační schopnost zdroje být schopna ve vydělené oblasti obnovit ustálený stav s vyrovnanou bilancí.

Klíčovou roli pro úspěšné vydělení hraje zejména frekvence a bilanční toky spolu s napětím na rozhraní ostrovní oblasti,

Při plánování ostrovní oblasti je nutné nahradit výkon plánovaný pro automatiky frekvenčního odlehčování odpovídajícím výkonem mimo ostrovní oblast, aby nebyl narušen plán automatického frekvenčního odlehčování elektrizační soustavy jako celku. Odpovídajícím způsobem je potom potřeba nastavit také automatiky frekvenčního odlehčování v ostrovní oblasti.

Schématické znázornění principu fungování automaticky vytvářeného ostrovního provozu znázorňují obrázky 1. a 2. Připravená ostrovní oblast AVO je horní žlutý rámeček.

 

2.2. Ostrovní provoz NN, zajištění dodávky náhradním zdrojem NZ pro konkrétní odběrné místo

Jedná se o ostrovní provoz na úrovni NN, který zpravidla vzniká s krátkodobým přerušením dodávky nutným na přepnutí napájení ostrova na náhradní zdroj po ztrátě napětí ze strany elektrizační soustavy. Přechod do tohoto typu ostrovního provozu zcela bez přerušení dodávky v tomto případě limitují dvě omezení. Prvním je správně nastavená logika identifikace děje na straně standardního napájení z elektrizační soustavy pro oprávněný pokyn k přepnutí na náhradní zdroj. Druhým omezením, respektive zásadním požadavkem je zajistit, aby nedošlo ani ke krátkodobému paralelnímu chodu náhradního zdroje s elektrizační soustavou.

Jedná-li se o ostrovní provozy napájející konkrétní odběrné místo, tedy malého rozsahu a výkonu, lze hovořit o jednom až desítkách odběratelů a výkonu, který je dán možnostmi náhradního zdroje. Zdroje jsou nabízeny v široké škále výkonů a technického provedení, zásadním rozhodnutím je, zda zdroje realizovat jako stacionární a trvale okamžitě k potřebě, nebo mobilní, přistavované dle potřeby. V tomto případě je nutno počítat s přerušením napájení do doby připojení náhradního zdroje a velmi vhodné je instalovat předem připravené přípojné místo pro připojení náhradního zdroje. V mobilním provedení jsou k dispozici jednotlivé zdroje do výše výkonu jednoho zdroje cca 2,5 MW (s ohledem na mobilitu). Pokud ve speciálních případech vznikne potřeba většího výkonu, umožňují některé typy propojit více mobilních zdrojů.

Obr. 3. Zjednodušený princip zapojení náhradního zdroje u odběratele
Obr. 3. Zjednodušený princip zapojení náhradního zdroje u odběratele

Podmínkou pro úspěšný provoz tohoto typu ostrovního provozu je dostatečná zásoba pohonných hmot pro motor, zpravidla dieselový, který pohání generátor. Při blackoutu bude pro tento typ ostrovního provozu klíčová logistika zásobování a rezervy pohonných hmot a dalšího potřebného materiálu (maziva, chladící média, náhradní díly).

Zásadní provozní podmínkou pro přechod do tohoto typu ostrovního provozu je bezpečné oddělení všech obvodů napájených náhradním zdrojem od všech zařízení elektrizační soustavy a to po celou dobu ostrovního provozu s náhradním zdrojem.

Možné zapojení náhradního zdroje u odběratele je zjednodušeně znázorněno na obrázku 3.

Podmínku oddělení ostrovního provozu s náhradním zdrojem v případě napájení odběratele z elektrizační soustavy na úrovni VN i NN uvádějí následující obrázky.

Obr. 4. Oddělení ostrovního provozu s náhradním zdrojem u odběratele napájeného z hladiny NN
Obr. 4. Oddělení ostrovního provozu s náhradním zdrojem u odběratele napájeného z hladiny NN
Obr. 5. Oddělení ostrovního provozu s náhradním zdrojem u odběratele napájeného z hladiny VN
Obr. 5. Oddělení ostrovního provozu s náhradním zdrojem u odběratele napájeného z hladiny VN

Jak již bylo řečeno, základní podmínkou jakéhokoliv ostrovního provozu je existence vhodného napájecího zdroje, který může napájet požadovanou ostrovní oblast.

U ostrovní oblasti AVO je vztah napájecího zdroje a napájené oblasti vzájemný. Primární je existence oblastí, které máme zájem zachovat v případě blackoutu v ostrovním provozu. Poté se ověří, zda je v těchto oblastech k dispozici vhodný zdroj, jehož výkonovým a regulačním schopnostem se nakonec do jisté míry přizpůsobí rozsah a skladba napájené oblasti.

U ostrovních oblastí napájejících konkrétního odběratele se vhodný zdroj zajišťuje podle rozsahu a charakteru napájené ostrovní oblasti.

3. Změna skladby zdrojů v elektrizační soustavě

Po přelomu 20. a 21. století dochází v elektrizační soustavě k postupným změnám, které se významným způsobem dotýkají právě skladby zdrojů, které v elektrizační soustavě pracují.

Po stanovení cíle snížit emise CO2 a dalších skleníkových plynů byla k dosažení tohoto cíle stanovena strategie masivní politicko-ekonomické podpory rozvoje obnovitelných zdrojů. Od prvního desetiletí jedenadvacátého století skutečně dochází k nepřetržitému zvyšování podílu obnovitelných zdrojů, respektive decentrální výroby na úkor klasických velkých systémových centrálních zdrojů. Mezi decentrální výrobu se kromě klasických obnovitelných zdrojů řadí například i mikrokogenerace a obecně jde o zdroje připojené do hladiny VN a NN, zatímco velké, systémové centrální zdroje jsou připojeny do hladiny 420 kV a 245 kV, případně 123 kV.

Kromě napěťové hladiny, do které jsou zdroje připojeny, je zásadní rozdíl v řiditelnosti obou skupin.

Velké systémové zdroje jsou plně výkonově i otáčkově řiditelné točivé stroje, synchronní generátory mechanicky spojené s hnací turbínou využívající plně řiditelný zdroj primární energie.

V decentrální výrobě zcela převládají zdroje využívající jako primární zdroj energii slunce, potažmo větru, jejíž průběh v čase umíme sice s větší či menší přesností predikovat, nikoliv však řídit. Velká část jsou fotovoltaické panely, nikoliv točivé stroje a klíčovým rozdílem je, že velká většina těchto zdrojů je do elektrizační soustavy připojena přes střídač.

Obr. 6. Původní struktura elektrizační soustavy platná do začátku 21. století
Obr. 6. Původní struktura elektrizační soustavy platná do začátku 21. století
Obr. 7. Současná struktura elektrizační soustavy
Obr. 7. Současná struktura elektrizační soustavy

Důsledky této probíhající změny s sebou nesou mimo nutnosti vypořádat se se závažnými technickými a ekonomickými výzvami také některá pozitiva. Výhody (+), nevýhody (−) a diskutabilní dopad (?) decentrální výroby ve srovnání s centralizovanou lze shrnout v následující tabulce:

−V decentrální výrobě převládá zastoupení obnovitelných zdroj, čímž je dána neřiditelnost disponibility těchto zdrojů a nutnost zajistit vyrovnávání bilanční rovnováhy spotřeby s výrobou jinými, plně řiditelnými zdroji, nebo jiným způsobem.
−Snižováním poměru zastoupení velkých synchronních točivých strojů centrální výroby dochází ke snižování zkratového výkonu v elektrizační soustavě. Snižuje se dynamika a setrvačnost soustavy.
−U fotovoltaických elektráren z principu neexistuje a u některých typů větrných generátorů chybí pevná mechanická vazba mezi zdrojem primární točivé energie, turbínou a zdrojem elektrické energie, generátorem. S tím opět souvisí otázka zajištění odpovídající setrvačnosti, respektive zajištění odpovídajícího zkratového výkonu v soustavě.
?Přesun výroby blíže ke spotřebě by teoreticky mohl přispět ke snížení technických ztrát v soustavě. Roli zde ovšem hraje i délka přenosové trasy elektrické energie od zdroje ke spotřebě v sítích nižších napěťových hladin, ztráty v transformátorech při změně jejich zatížení atd., takže pro zjištění, zda ke snížení technických ztrát opravdu dochází nebo ne, je nutno provést podrobnější výpočty.
?Vzhledem k tomu, že elektrizační soustava byla koncipována centrálně, vyžaduje si změna koncepce a integrace decentrální výroby buď nákladné investice do energetické infrastruktury, nebo nalezení kompromisního řešení v kombinaci s vysoce pokročilým řízením sítí, změnou koncepce provozu sítí VN a NN, ekonomickou motivací atd.
+Snižování emisí CO2 a dalších skleníkových plynů produkovaných spalováním fosilních paliv v klasických centrálních zdrojích.
+Snížení závislosti napájení elektrizační soustavy na centrálních zdrojích a transformaci z vyšších napěťových hladin do nižších snižuje do jisté míry zranitelnost elektrizační soustavy z hlediska fyzické bezpečnosti, případně vlivu lokálních meteorologických extrémů.
+Některé druhy decentrálních zdrojů – OZE nepotřebují palivo, odpadá závislost na logistice pohonných hmot a paliva.

Centrální model má ještě jedno riziko, i když málo pravděpodobné. Pokud by došlo k zasažení Země mimořádně silnou sluneční bouří, může podle některých teorií magnetický tok slunečních částic vyvolat v elektrických zařízeních, a tedy i v silových transformátorech nutných pro zajištění provozu centralizované elektrizační soustavy, silnou indukci a indukovaným napětím vyřadit tyto transformátory z provozu, nebo je v různé míře poškodit, a to na rozsáhlém území. To se už stalo v r. 1989 v kanadské provincii Quebec. To bylo poprvé a zatím naposledy, kdy geomagneticky indukované proudy ze Slunce vyřadily energetické sítě a zničily elektrické transformátory.

Pokud jde o souvislost rozšiřujícího se podílu decentrální výroby v elektrizační soustavě s rizikem blackoutu, lze konstatovat, že provoz těchto zdrojů, respektive obnovitelných zdrojů, riziko blackoutu zvyšuje, přesněji řečeno komplikuje působení a účinek opatření, které mají blackoutu zabránit.

V případě plánu frekvenčního odlehčování elektrizační soustavy SAFO může v závislosti na okamžité výrobě z obnovitelných zdrojů dokonce dojít k opačnému účinku a místo omezení zatížení může dojít k omezení výroby.

Z tohoto důvodu jsou připraveny postupy a aplikace, které při vzniku nestandardních situací zajistí stupňovité omezení dodávaného výkonu, respektive odpojení obnovitelných zdrojů od elektrizační soustavy. Regulováno je poté i jejich postupné připojování za přesně definovaných podmínek.

Pokud jde o ostrovní provozy, je vhodnější obnovitelné zdroje v oddělené ostrovní oblasti po dobu trvání odděleného ostrovního provozu odpojit. Záleží však vždy na míře podílu těchto zdrojů na celkovém výkonu ostrova a skladbě obnovitelných zdrojů. V blízké budoucnosti by řešení komplikací související s provozem obnovitelných zdrojů v ostrovních oblastech mohla přinést vhodně řízená velkokapacitní rychlá akumulace.

Na provoz náhradního záskokového zdroje napájejícího konkrétní odběr jednoho odběratele nemá pochopitelně provoz obnovitelných zdrojů, stejně tak jako všech ostatních zdrojů, vliv.

4. Závěr

Ostrovní provozy jsou jednou z možností, jak zmírnit následky neodvratně hrozícího, nebo již vzniklého blackoutu. Míra účinnosti pomoci závisí na typu ostrovního provozu, který se podaří úspěšně realizovat. U automaticky vytvářených ostrovů AVO je míra pomoci vysoká, pravděpodobnost úspěšného vytvoření ostrovního provozu však není zcela jistá a závisí na některých dalších faktorech. Navíc je prostor pro přípravu vhodných oblastí velmi omezen zejména absencí vhodných zdrojů, nemožnosti naplnit náhradu za výkon SAFO v ostrovní oblasti mimo tuto oblast a komplikován stále rostoucím podílem obnovitelných zdrojů.

Problematika zajištění ostrovních provozů formou aktivně vyčleněné oblasti distribuční soustavy, nebo připojením vhodné oblasti k výrobně obnovující svůj provoz „ze tmy“ – blackstart, jako jednoho z opatření pro eliminaci dopadů stavu nouze je jistě strategickou oblastí, která je však plně v kompetencích provozovatelů elektrizační soustavy.

Vytváření aktivně vyčleňovaných ostrovních provozů v distribučních soustavách a jejich opětovné připojování, je však možné pouze s respektováním zásad bezpečného provozu elektrizační soustavy ČR jako celku a to zejména z hlediska nenarušení systému automatického frekvenčního odlehčování SAFO jako jednoho ze základních prvků bezpečného provozu elektrizační soustavy jako celku. Z hlediska kompetencí provozovatelů jednotlivých částí elektrizační soustavy musí být vytvoření každého aktivně vyčleňovaného ostrovního provozu v distribuční soustavě projednáno a vzájemně odsouhlaseno s provozovatelem přenosové soustavy.

Ve vzájemné spolupráci výrobců, provozovatelů distribučních částí elektrizační soustavy a provozovatele přenosové soustavy je zapotřebí také analyzovat možnosti obnovy výroby ve vhodných zdrojích a následné postupné připojení části distribuční soustavy k těmto zdrojům po obnově jejich provozu „ze tmy“ v případě výpadku napájení z přenosové soustavy – blackoutu.

Ostrovní provoz NN s náhradním zdrojem pro jednoho odběratele má sice sám o sobě minimální rozsah, ale to lze kompenzovat množstvím realizací těchto ostrovů – ideálně v každém prvku kritické infrastruktury. Pravděpodobnost úspěšného vytvoření tohoto ostrova, tedy přechod na napájení náhradním zdrojem, je při správné technické realizaci připojení náhradního zdroje téměř 100% a možnost vytváření – přípravy těchto ostrovů je z technického hlediska ve velké většině případů realizovatelná, otázkou je nastavení odpovídajících legislativních podmínek umožňujících odpovídajícím způsobem pokrýt náklady na realizaci.

Počítá-li se s využitím mobilního náhradního zdroje, je vhodné vytvořit v elektroinstalaci zálohovaného objektu vyhovující přípojné místo pro připojení náhradního zdroje.

Zásadní podmínkou je po celou dobu ostrovního provozu, tedy napájení objektu náhradním zdrojem zajistit bezpečné galvanické oddělení ostrovního provozu od okolní elektrizační soustavy.

Klíčovou podmínkou je zajistit logisticky dostatečné množství pohonných hmot a dalšího materiálu nezbytného pro provoz náhradního zdroje.

Při splnění těchto předpokladů lze ostrovní provoz NN s náhradním zdrojem pro napájení zařízení individuálního odběratele považovat za nejúčinnější způsob zajištění dodávky elektrické energie i po dobu blackoutu.

Je však nutno upozornit na to, že vytváření všech ostrovních provozů musí být velmi pečlivě selektivně koordinováno tak, aby nemohlo dojít k narušení účinnosti některého z ostatních připravených opatření pro předcházení vzniku blackoutu, zejména na straně provozovatele přenosové části elektrizační soustavy. Nastane-li nebezpečí vzniku blackoutu je nutno pečlivě dodržet koordinaci plánovaného postupu provozovatelů jednotlivých částí elektrizační soustavy. Změna pořadí, či využití několika opatření současně by mohlo naopak k vzniku blackoutu přispět.

Jednoznačně je zatím stále platná výhodnost provozu propojené elektrizační soustavy jako jednoho robustního celku a prostor pro využití ostrovních provozů lze hledat pouze v přechodném řešení dopadů blackoutu, tedy při mimořádných stavech!

Po odeznění kritické situace je nutno ostrovní provozy vždy řízeně připojit zpět k propojené elektrizační soustavě.

English Synopsis
Blackout and offgrid operation

The article describes various offgrid operation modes as an option for mitigating consequences of a power outage - blackout.

 
 
Reklama