Badania symulacyjne zdolności integracyjnych zautomatyzowanej infrastruktury sieciowej SN/nN dr inż. Krzysztof Bodzek

Transkrypt

1 Politechnika Śląska Centrum Energetyki Prosumenckiej Konwersatorium Inteligentna Energetyka Jak wprząc wysoką teorię w bardzo już wymagającą praktykę transformacji energetyki, i czy to jest potrzebne? Badania symulacyjne zdolności integracyjnych zautomatyzowanej infrastruktury sieciowej SN/nN dr inż. Krzysztof Bodzek Gliwice, 27 czerwca

2 ENTSO-E KSE 400/220 kv P JWCD E,P ESP P OZE P C-GEN E,P ESP OK5 JWCD OK5 400/220 kv 110 kv OZE C-GEN OK4 SN SIEĆ PRZESYŁOWA Struktura sterowania w obszarze energii Obszar rewitalizacji bloków 200 MW E,P ESP.n P JWCD.n P OSD110 E,P ESP.n E,P C.n P OZE.n E,P OK4.n 86 JRE MC OSP RB OSD 110 RB DSM DSR OSD SN/nN Sekcja 110 kv C-GEN (50 MW) SIECI 110 kv OSD SN/nN DSM DSR CCR CCR IoT OHT GPZ 110 kv/sn E OK EOK1.n E,P ZAS.n P OZE.n OK1 OK4 E OK3 E OK1.n OK3 EW EB EWO med mbc OK3 P EW P EB P EWO P med P mbc EB C-GEN (5 MW) E,P ZAS SD W3 KLASTRY ENERGETYCZNE SPÓŁDZIELNIE ENERGETYCZNE Sterownik OK2 OHT OSD SN/nN E OK1 OK1 OSD SN/nN E OK2 OK2 SD W2 CCR SN/nN 160 tys. PME (SD W1 ) CCR, IoT E OK2 E OK1 P ODB (IoT) PV P PV PME Interfejs PME Sterownik OK2 meb P meb med P med PV = OK2 OK1 2 dr inż. Krzysztof Bodzek PV E,P ZAS P PV E,P ZAS P PV, P ODB E,P ZAS CCR, IoT E OK1.n E,P ZAS.n P OZE.n E,P OK1.n OK1

3 Symulatora sieci nn Dane referencyjne Węzeł Suma PV kwp Pobór MWh/rok , ,

4 Znormalizowany 15 minutowy profil produkcji źródeł PV Produkcja źródeł PV Czechowice 2015 r Znormalizowana dla 1 kwp łatwe skalowanie 4

5 Przykładowe znormalizowane 15 minutowe profile obciążenia (1 MWh/rok) 5

6 Prezentacja działania symulatora sieci nn 21:45:00 12/03/ :15:00 25/05/ :15:00 30/06/2015 6

7 Rozkład minimalnej i maksymalnej mocy w segmentach sieci nn (OK2) PV = 0 kwp Pobór = 36 MWh/rok PV = 15 kwp Pobór = 36 MWh/rok 7

8 Zmiana mocy i miejsca przyłączenia źródła PV Przyłączenie do węzła nr 1 Przyłączenie do węzła nr 9 8

9 Zmiana mocy i miejsca przyłączenia źródła PV Przyłączenie do węzła nr 5 9

10 Maksymalna moc w zależności od miejsca przyłączenia źródła PV PV = 36 kwp Pobór = 36 MWh/rok 10

11 Dane referencyjne Czy to moc maksymalna ogranicza zdolności integracyjne? Węzeł Suma PV, kwp Pobór, MWh/rok , , Uporządkowany profil mocy w segmentach sieci nn PV = 15 kwp Pobór = 36 MWh/rok > 20 kw 4 godziny/rok > 12 kw 30 godzin/rok > 10 kw 50 godzin/rok 11

12 Uporządkowany profil mocy w segmencie 1 sieci nn netmetering = 1 PV = 0-36 kwp Pobór = 36 MWh/rok netmetering = 0

13 Bilans mocy w segmencie 1 linii nn (OK2) netmetering = 1 netmetering = 0 Bilans mocy w OK2 netmetering = 1 netmetering = 0,8 netmetering = 0 13

14 Sterowanie na osłonie OK1 w środowisku osłon OK2 do OK4 Sterowanie w dziedzinie mocy Sterowanie w dziedzinie energii OK2 OK3 OK4 Sterownik OK2 OHT OSD SN/nN P,Q OK1.n PME (SD W1 ) ON: CCR, IoT, Q ZOK1 OFF: CCR, IoT, U, f P ODB (IoT) Interfejs PME PME PV = P ZAS P PV P,Q OK1, P ODB Sterownik OK2 OK2 PME (SD W1 ) OK3 OK4 OHT OSD SN/nN E OK1 OK1 CCR, IoT E OK1 P ODB (IoT) PME Interfejs PME PV = E,P ZAS P PV P PV, P ODB E,P ZAS Użytkownik Osłona współzależna odbiorca OK2, OK3, OK4 - pobór energii - brak świadomy odbiorca (prosument) prosument z OZE prosument z OZE i AKU *opcja OK2, OK3, (OK4) OK2, OK3, OK4 OK2, OK3, (OK4) Funkcje Wymagania Warstwa sprzętowa Sterowanie - pobór energii - sterowanie mocą - pobór/produkcja energii - sterowanie mocą* - pobór/produkcja energii - sterowanie mocą* - wirtualny magazyn* - sterowane odbiorniki - źródła OZE - sterowane odbiorniki i/lub interfejs PME* - źródła OZE - sterowane odbiorniki i/lub interfejs PME* - akumulator - zabezpieczenie przedlicznikowe - programowalny strażnik mocy - programowalny strażnik mocy z inwerterem fotowoltaicznym i/lub - interfejs PME - programowalny strażnik mocy z inwerterem fotowoltaicznym i/lub - interfejs PME - brak - CCR - IoT - CCR* - IoT* - Q Z - U, f (off-grid) - CCR* - IoT* - Q Z - U, f (off-grid) 14 dr inż. Jarosław Michalak, dr inż. Krzysztof Bodzek

15 Przykładowe istniejące rozwiązania automatyki sieciowej Strażnik mocy pomiary, akwizycja, prognozowanie obciążenia i produkcji, sterowanie odbiornikami, protokoły komunikacyjne, informowanie użytkownika Falowniki solarne możliwość pracy off-grid i on-grid, kompensacja mocy, kilka modułów mppt, system zarządzania pracą akumulatora, zabezpieczenia antywyspowe, redukcja mocy w funkcji napięcia sieciowego Interfejs PME realizacja zadanych profili mocy czynnej i biernej, sterowanie odbiornikami, redukcja wpływu odbiorników na sieć, zarządzanie energią zasobnika i produkcją ze źródeł OZE Power optimaizer Router OZE 15

16 Propozycje dalszych badań 1. Wpływ magazynów na rozkład mocy w segmentach linii - algorytmy Barbara Adamska: Od produktu niszowego do rynku masowego. Domowe magazyny energii w Niemczech, magazyn Fotowoltaika 2/ Zdolności integracyjne Bilansowanie w węzłach (prosumenci, selfdispaching) 3. Analiza czynnikowa W szczególności dla różnych technologii wytwórczych 4. Rozszerzenie obliczeń na osłonę OK3 Bilansowanie w klastrach energetycznych 16