Sterowanie pracą instalacji PV

Transkrypt

1 IEn Gdańsk 2018 Sterowanie pracą instalacji PV Aleksander Babś Instytut Energetyki Oddział Gdańsk Warszawa, czerwca 2018 r.

2 Sterowanie pracą PV - cele Maksymalizacja generowanej mocy czynnej w segmencie sieci, przy zachowaniu dopuszczalnego poziomu napięć w sieci nn Możliwość zwiększenia liczby przyłączanych mikroźródeł PV bez kosztownych inwestycji w rozbudowę sieci Zmniejszenie konieczności okresowego wyłączania instalacji PV wskutek skoków napięcia w sieci nn ponad dopuszczalny poziom. Redukcja strat energii w sieci dystrybucyjnej SN dzięki maksymalizacji lokalnej generacji energii Możliwość w przyszłości rozbudowy instalacji PV o lokalne magazyny energii, zmniejszające pobór energii w szczycie IEn Gdańsk

3 Sposoby sterowania generacją PV Centralnie koordynowana wymaga łączności z inwerterami: pasywna - zdalna okresowa zmiana charakterystyk i nastaw aktywna - zmiana parametrów pracy w trybie ciągłym, na podstawie odczytów napięć w istotnych węzłach sieci, np. z systemu AMI Zdecentralizowana bez łączności: Inwertery działają zgodnie z zaprogramowanymi charakterystykami w zakresie: zmian generowanej mocy biernej (zmiana cos j), typowo dwa tryby pracy: o cos j zmienny w funkcji napięcia, Q(U) o cos j zmienny w funkcji mocy czynnej, P/Pmax zmian generowanej mocy czynnej na podstawie: o częstotliwości, P(f) o napięcia, P(U) IEn Gdańsk

4 Wymagania dotyczące inwerterów PV na sieci nn Europa =<16A Europa =<16A Europa >16A Niemcy Włochy Austria Francja Hiszpania Rok P(f) Q(U) Q/cos j Zdalna zmiana P Norma EN EN FprTS :2014 >6kVa opcja >3.68kVA >3kVA >3.68kVA >100kW >3kVa >100kW VDE AR N 4105: 2011 CEI 0-21:2012 TOR D4:2013 ERDFNOIR ES_13E Version 5 30/06/2013 RD 1699/ IN:2013 Stan na 2014 W Polsce obecnie obowiązuje norma PN-EN 50438: IEn Gdańsk

5 Planowane zmiany w IRiESD dotyczące PV na sieci nn Źródło: polskapv.pl przy wzroście napięcia na sieci powyżej U n w pierwszej kolejności zmiana generowanej mocy biernej, Q(U) w przypadku osiągnięcia poziomu 1.08 * U n płynne (nie skokowe) ograniczenie generowanej mocy czynnej IEn Gdańsk

6 Aktywne zarządzanie generacją PV - komunikacja Komunikacja pomiędzy kontrolerami PV a systemem centralnym. Z wykorzystaniem łączności komórkowej - abonament za karty SIM i/lub transmisję danych + możliwość instalacji praktycznie w dowolnej lokalizacji Z wykorzystaniem infrastruktury PLC inteligentnego opomiarowania + bezkosztowe w utrzymaniu - tylko lokalizacje z uruchomioną komunikacją PLC IEn Gdańsk

7 Aktywne zarządzanie generacją PV poprzez PLC Kontroler PV jest widziany przez koncentrator danych systemu AMI jako kolejny węzeł PLC, z którym możliwa jest komunikacja i odczyt/zapis określonych obiektów COSEM (liczniki zgodne z PRIME, G3-PLC) lub tabel ANSI C12 (liczniki zgodne z OSGP). IEn Gdańsk

8 Monitorowanie mikrogeneracji PV Odczyty rejestrów inwerterów (energia, moc chwilowa, U, f) w zadanym interwale Agregacja danych obszarowych (np dla danej stacji SN/nn) Możliwość zdalnego sterowania inwerterami wyłącz/załącz, limit mocy czynnej, poziom mocy biernej IEn Gdańsk

9 Standaryzacja protokołu kontrolnego inwerterów Standard SunSpec definiuje generyczne komendy typu INVx, AI, RR, SS etc, których wykonanie przenoszone (mapowane) jest na konkretne rejestry inwerterów. Komendy SunSpec umożliwiają m.in.: odłączenie/dołączenie inwertera PV do sieci (INV1) zmianę generowanej mocy czynnej (INV2) zadanie cos j / zmianę generowanej mocy biernej (INV3) źródło: AIT Austrian Institute of Technology IEn Gdańsk

10 Standaryzacja protokołu kontrolnego inwerterów SunSpec Alliance publikuje - oprócz samej specyfikacji protokołu SunSpec - zestaw przypadków testowych, umożliwiających sprawdzenie zgodności danego inwertera ze standardem w zadanym zakresie. Przypadki testowe można realizować za pomocą oprogramowania SunSpec Validation Platform lub innych specjalizowanych narzędzi. Na rynku dostępnych jest kilkadziesiąt modeli inwerterów PV z certyfikatem zgodności ze standardem SunSpec. IEn Gdańsk

11 Inteligentne zarządzanie generacją PV Założenia: Dostępne są bieżące odczyty poziomu napięć w istotnych węzłach sieci (np z liczników AMI i inwerterów PV) Stacja SN/nn wyposażona jest w transformator z przełącznikiem zaczepów pod obciążeniem Uproszczona strategia działania: W wypadku nadmiernego wzrostu napięcia, podnapięciowo zmieniamy zaczep na trafo W wypadku niemożliwości skompensowania wzrostu napięcia zaczepami, zmieniamy zdalnie nastawy cos j, a w kolejnym kroku także ograniczamy moc czynną generowaną przez inwertery PV wyposażone w kontroler PV Maszyna stanu poprzez odpowiednie algorytmy zaimplementowane w kontrolerze na stacji SN/nn na bieżąco dokonuje odpowiednich zmian nastaw zaczepów transformatora oraz nastaw inwerterów PV Źródło: Siemens IEn Gdańsk

12 Podsumowanie Zwiększenie ilości generacji PV na sieci nn wymagać będzie wdrożenia adekwatnych rozwiązań umożliwiających działanie prosumenckich instalacji PV w sposób nie powodujący ograniczeń w ich działaniu, takich jak odłączenia od sieci z powodu niedopuszczalnego wzrostu napięcia lub ograniczenia generowanej mocy czynnej. Dostępne są rozwiązania o różnym poziomie zaawansowania: o Zdecentralizowane ( offline ) inwertery działają zgodnie z predefiniowanymi charakterystykami o Zdecentralizowane ale z możliwością okresowych zdalnych zmian charakterystyk i nastaw inwerterów o Centralnie koordynowane (na poziomie stacji SN/nn) z możliwością zmiany on-line nastaw inwerterów i/lub przekładni transformatorów z w czasie zbliżonym do rzeczywistego koncepcja inteligentnej stacji SN/nn jako elementu funkcjonalnego Smart Grid zwiększającego możliwości przyłączania źródeł PV do sieci niskiego napięcia. Możliwość integracji z systemami SCADA nn. IEn Gdańsk

13 IEn Gdańsk 2018 Dziękuję za uwagę