2. Base of knowledge
Tomasz Gala · 11.08.2021

Dlaczego Krajowy System Elektroenergetyczny jest tak ważny?

działanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) jest niezbędne nie tylko dla bezpiecznego funkcjonowania kraju, ale także w celu zapewnienia normalnej egzystencji każdego gospodarstwa domowego. W niniejszym artykule chcielibyśmy pokazać czym tak właściwie jest KSE i dlaczego jego ciągły rozwój jest tak ważny.

Elementy KSE

Krajowy System Elektroenergetyczny to zespół połączonych ze sobą funkcjonalnie urządzeń przeznaczonych do wytwarzania, przesyłu, rozdziału i magazynowania energii elektrycznej, umożliwiający nieprzerwaną realizację dostaw energii na terenie całego kraju[1].

Na KSE składają się 3 podsystemy:

  • wytwórczy – tworzony przez elektrownie,
  • przesyłowy – obejmujący linie i stacje elektroenergetyczne najwyższych i wysokich napięć (NN i WN). Podsystem ten jest zarządzany przez operatora systemu przesyłowego, którym w Polsce są Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A.,
  • dystrybucyjny – obejmujący linie i stacje elektroenergetyczne wysokiego (WN), średniego (SN) i niskiego (nN) napięcia. Sieci dystrybucyjne są zarządzane przez regionalnych operatorów systemów dystrybucyjnych (takich jak PGE Dystrybucja S.A. czy Tauron Dystrybucja S.A.).

Głównymi elementami KSE są zatem elektrownie, stacje i linie elektroenergetyczne. Napięcie wyjściowe nawet największych generatorów nie przekracza kilkudziesięciu kV. Dlatego, aby ograniczyć straty podczas przesyłu energii na duże odległości, niezbędne jest zwiększenie poziomu napięcia do kilkuset kV. Za zmianę poziomu napięcia odpowiedzialne są transformatory stanowiące jeden z najważniejszych elementów stacji elektroenergetycznych.

Energia elektryczna przesyłana jest na odległość nawet kilkuset kilometrów przy pomocy linii NN i WN. Po drodze, na kolejnych stacjach, napięcie jest stopniowo zmniejszane do poziomu, z którego możliwy jest odbiór energii przez jej docelowego użytkownika. Aktualną mapę podsystemu przesyłowego przedstawia Plan Sieci Przesyłowej Najwyższych Napięć. Możemy na nim zobaczyć istniejące linie NN i WN oraz stacje elektroenergetyczne z wyodrębnieniem stacji elektrownianych, czyli tych zlokalizowanych przy elektrowniach i odpowiedzialnych za wyprowadzenie z nich mocy.

  1. I. Wasiak „Elektroenergetyka w zarysie. Przesył i rozdział energii elektrycznej” s. 12. ꜛ

strona 2 / 3

Elastyczność KSE

Zdolność KSE do utrzymania ciągłej pracy w warunkach szybkich i dużych wahań generacji i poboru energii elektrycznej nazywamy elastycznością systemu[1]. Utrzymanie odpowiedniego poziomu elastyczności krótko i średnioterminowej możliwe jest m.in. dzięki dysponowaniu rezerwami mocy zainstalowanej oraz odpowiednio rozbudowaną, nowoczesną infrastrukturą. Dzięki temu nawet podczas przerw w pracy pojedynczych elementów spowodowanych remontem, awarią lub innym zdarzeniem losowym, możliwa jest nieprzerwana dostawa energii do wszystkich odbiorców. Dodatkowe zabezpieczenie stanowią połączenia KSE z systemami innych państw, umożliwiające import lub eksport energii w zależności od bieżącego zapotrzebowania. Do połączeń międzysystemowych stosuje się także linie prądu stałego umożliwiające np. podwodne połączenie. Przykładem takiego rozwiązania jest podmorskie połączenie 450 kV Polska – Szwecja o całkowitej długości 254 kilometrów. Konieczność zapewnienia elastyczności długoterminowej wynika przede wszystkim z systematycznego wzrostu zapotrzebowania na moc i jest możliwa m.in. dzięki ciągłej rozbudowie systemu czy poprawie efektywności jego elementów składowych.

Zmienność obciążenia oraz wzrost zapotrzebowania na energię bardzo dobrze obrazuje wykres średniego miesięcznego zapotrzebowania na moc zamieszczony w Raporcie z Funkcjonowania KSE za rok 2020 sporządzonym przez PSE S.A. Możemy na nim zobaczyć różnicę w średnim zapotrzebowaniu na moc w poszczególnych miesiącach na przestrzeni ostatnich lat. Zauważalny jest nie tylko ogólny wzrost zapotrzebowania na moc, ale także coraz mniejsza różnica pomiędzy miesiącami zimowymi, a letnimi. Jest to związane m.in. z coraz powszechniejszym wykorzystaniem klimatyzacji, która zużywa duże ilości energii. Co ciekawe na wykresie możemy również zaobserwować zmniejszenie zapotrzebowania na moc w 2020 r. Jest to oczywiście skutek pandemii koronawirusa SARS-CoV-2 i związanych z nią ograniczeń.

Średnie miesięczne krajowe zapotrzebowanie na moc w dobowych szczytach obciążenia dni roboczych w latach 2010-2020[2]

  1. L. Bronk, B. Czarnecki, R. Magulski „Elastyczność krajowego systemu elektroenergetycznego. Diagnoza, potencjał, rozwiązania” s. 9. ꜛ
  2. Opracowanie własne na podstawie danych PSE. ꜛ

strona 3 / 3

Moc zainstalowana w KSE

Możliwości wytwórcze KSE opisuje wartość mocy zainstalowanej w systemie. Jest to suma mocy czynnych wszystkich generatorów. Polski system elektroenergetyczny wciąż opiera się głównie na elektrowniach węglowych, które w 2020 r. w dalszym ciągu stanowiły około 63% mocy zainstalowanej w KSE. Na przestrzeni ostatnich lat możemy jednak dostrzec wyraźny wzrost mocy zainstalowanej w odnawialnych źródeł energii (OZE). W 2020 r. OZE odpowiadały już za ponad 20% mocy zainstalowanej w KSE. Wzrastająca świadomość klimatyczna społeczeństwa, rozwój technologii OZE oraz coraz wyższe ceny uprawnień do emisji CO2 sprawiają, że energia produkowana dzięki źródłom odnawialnym jest nie tylko coraz popularniejsza, ale często jest także zdecydowanie tańsza od energii produkowanej w elektrowniach węglowych.

Dynamika wzrostu mocy zainstalowanej w KSE w latach 1960-2020[1]

W porównaniu z tradycyjnymi źródłami energii, OZE wciąż charakteryzuje jednak m. in. brak możliwości kontroli generacji, stosunkowo mała moc pojedynczych elektrowni oraz ich niska sprawność. Te cechy elektrowni bazujących na źródłach odnawialnych sprawiają, że rzeczywisty udział węgla w strukturze wytwarzania energii elektrycznej w Polsce w 2020 r. stanowił nie wspomniane wcześniej 63%, ale niemal 72%, przy niecałych 11% energii wyprodukowanej dzięki OZE.

Kolejną różnicą w stosunku do elektrowni konwencjonalnych jest fakt, że elektrownie wykorzystujące OZE są mocno rozproszone i z reguły przyłączone do sieci dystrybucyjnej (w przeciwieństwie do elektrowni konwencjonalnych przyłączonych do sieci przesyłowej). Rozbudowa oraz modernizacje tej istniejącej infrastruktury, umożliwiające przyłączenie coraz to nowych OZE będą zatem na pewno stanowiły nie lada wyzwanie dla systemu w najbliższych latach.

Podsumowanie

W obliczu zmian związanych ze stale rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną, dynamicznym rozwojem odnawialnych źródeł energii oraz związaną z tym decentralizacją systemu, Krajowy System Elektroenergetyczny powinien być systematycznie modernizowany i rozwijany. Sprawna i odpowiednio rozbudowana infrastruktura nie tylko zwiększa niezawodność zasilania wszystkich odbiorców, ale także może przyczynić się do zmniejszenia ceny energii elektrycznej.

  1. Opracowanie własne na podstawie danych PSE. ꜛ
poprzednia
strona następna
strona
go to top ↑

navigation

links