Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej

Transkrypt

1 FORUM DYSTRYBUTORÓW ENERGII NIEZAWODNOŚĆ DOSTAW ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE LUBLIN, 15 LISTOPADA 2016 R., TARGI ENERGETICS Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej Sylwester Adamek Politechnika Lubelska

2 Mikroinstalacje Zgodnie z ustawą z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii: mikroinstalacja instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kw, przyłączona do sieci ze względu na moc instalacji, są one przyłączane do sieci niskiego napięcia, często przez odbiorców prosumentów ze względu na dostęp do technologii większość instalacji to układy fotowoltaiczne przyłączane za pomocą przekształtników energoelektronicznych

3 Przewidywane zagrożenia dla sieci niskiego napięcia prądy robocze dodatkowe obciążenie sieci, przeciążenia linii elektroenergetycznych; wartości napięć przekroczenia napięciowe; prądy zwarciowe zagrożenie przekroczenia cieplnej wytrzymałości linii; jakość energii wyższe harmoniczne; migotania napięcia; niekontrolowana praca wyspowa.

4 prądy robocze SN nn P L1 +P L2 P L2 P L1 P L2

5 prądy robocze

6 prądy robocze

7 prądy robocze

8 prądy robocze kryterium I ddmin >I gmax Kabel YAKY Prąd, A Moc, kva 4 x x x x x

9 wartości napięć dla grup III-V: "w każdym tygodniu 95 % ze zbioru 10- minutowych średnich wartości skutecznych napięcia zasilającego powinno mieścić się w przedziale odchyleń ±10 % napięcia znamionowego;"

10 Ogólna charakterystyka warunków napięciowych w sieciach nn

11 Zasilanie odbiorców w sieci nn

12 Duże zróżnicowanie warunków napięciowych w sieciach nn (P obc =10%P max, P PV =0)

13 Duże zróżnicowanie warunków napięciowych w sieciach nn (P obc =50%P max, P PV =0)

14 Duże zróżnicowanie warunków napięciowych w sieciach nn (P obc =100%P max, P PV =0)

15 Wpływ generacji rozproszonej na warunki napięciowe w sieci nn (P obc =100%P max, P PV =100%P PVmax )

16 Wpływ generacji rozproszonej na warunki napięciowe w sieci nn (P obc =10%P max, P PV =100%P PVmax )

17 wartości napięć opanowanie zagrożeń może być realizowane na wiele sposobów niektóre z nich są kosztowne, inne trudne do realizacji ze względów technicznych, sposoby na opanowanie zagrożeń napięciowych: przebudowa sieci elektroenergetycznej, inwestycje w układy regulacji napięcia w sieci, w tym w sieci nn, oddziaływanie na pracę źródeł.

18 wartości napięć opanowanie zagrożeń może być realizowane na wiele sposobów niektóre z nich są kosztowne, inne trudne do realizacji ze względów technicznych przebudowa sieci elektroenergetycznej, budowa przyłączy SN i stacji SN/nn przebudowa sieci nn wymiana transformatorów SN/nn

19 wartości napięć opanowanie zagrożeń może być realizowane na wiele sposobów niektóre z nich są bolesne ze względów ekonomicznych, inne trudne do realizacji ze względów technicznych regulacja napięcia regulacja napięcia w sieci SN zmiana przekładni transformatora SN/nn, instalowanie transformatorów SN/nn z podobciążeniową regulacją przekładni, instalowanie szeregowych regulatorów napięcia np. THYROBOX VR AEG

20 wartości napięć opanowanie zagrożeń może być realizowane na wiele sposobów niektóre z nich są kosztowne, inne trudne do realizacji ze względów technicznych oddziaływanie na pracę źródeł (ograniczenie P, regulacja Q) kształtowanie charakterystyk generacji mocy czynnej i biernej w zależności od napięcia i częstotliwości, stosowanie zabezpieczeń odcinających źródła, komunikacja ze strony układu sterowania i nadzoru Operatora w celu wprowadzenia ograniczeń.

21 prądy zwarciowe Elementy energoelektroniczne mają niewielką odporność na przepływ dużych prądów zwarciowych. Przekształtniki instalacji fotowoltaicznych wymagają poprawnych parametrów napięcia sieci elektroenergetycznej. Po wystąpieniu zwarcia układ przez krótki czas dostarcza prądu by wspomóc działanie układu automatyki zabezpieczeniowej Następnie układ sterujący wyłącza przekształtnik

22 prądy zwarciowe Deklaracja jednego z producentów przekształtników odnośnie działania przekształtnika po wystąpieniu zwarcia:

23 prądy zwarciowe

24 wyższe harmoniczne ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego współczynnik odkształcenia wyższymi harmonicznymi napięcia zasilającego THD uwzględniający wyższe harmoniczne do rzędu 40, powinien być mniejszy lub równy 8 %;

25 wyższe harmoniczne Nowoczesne przekształtniki energoelektroniczne pozwalają na spełnienie tych wymagań. W przypadku pracy wielu urządzeń w sieci prądy poszczególnych harmonicznych od źródeł nie są ze sobą w fazie więc nie następuje sumowanie ich efektów.

26 wyższe harmoniczne

27 niekontrolowana praca wyspowa Przejście mikroźródła do pracy wyspowej może się wiązać z ryzykiem niepoprawnej pracy wydzielonej wyspy i licznymi zagrożeniami: zmiany napięcia i częstotliwości; pogorszenie jakości energii; zagrożenie dla personelu służb energetycznych; zagrożenie dla użytkowników ze względu na wzrost impedancji pętli zwarcia; zagrożenie uszkodzenia inwertera po powrocie napięcia z sieci.

28 niekontrolowana praca wyspowa 1. Algorytmy sterowania inwerterów PV w praktyce uniemożliwiają pracę wyspową układów przeznaczonych do współpracy z siecią (praca PQ ) 1. Poszukiwanie maksymalnego punktu pracy paneli PV uniemożliwia zbilansowanie wyspy pod względem mocy czynnej 2. Stała, najczęściej zerowa, moc bierna uniemożliwia zbilansowanie wyspy pod względem mocy biernej 2. Stosowane przez producentów inwerterów algorytmy zabezpieczeniowe w praktyce eliminują ryzyko pracy wyspowej mikroinstalacji z falownikiem 1. Kontrola wartości napięcia 2. Kontrola częstotliwości 3. Szybkość zmiany częstotliwości i prędkość zmiany wektora napięcia W efekcie następuje szybkie wyłączenie zagrożenie jest eliminowane

29 niekontrolowana praca wyspowa

30 niekontrolowana praca wyspowa

31 Podsumowanie Na dzień dzisiejszy wydaje się, że rozwój energetyki prosumenckiej będzie postępował W przyszłości może to doprowadzić do występowania przekroczeń w sieciach elektroenergetycznych najbardziej prawdopodobne są przekroczenia związane z poziomami napięć w węzłach sieci Likwidacja przekroczeń może być realizowana przez różnorodne zabiegi inwestycyjne rozbudowa lub przebudowa istniejących sieci (podobnie, jak to się dzieje przy wzroście zapotrzebowania na moc) stosowanie nowoczesnych narzędzi poprawiających możliwości sterowania siecią np. transformatory z SN/nn z podobciążeniową regulacją napięcia, układy szeregowej regulacji napięcia w sieci, oddziaływanie na pracę mikroinstalacji prosumenckich.

32 Podsumowanie Likwidacja przekroczeń może być realizowana przez różnorodne zabiegi inwestycyjne oddziaływanie na pracę mikroinstalacji prosumenckich Aby umożliwić oddziaływanie operatora sieci na mikroinstalacje powinny one być wyposażone w łącza komunikacyjne obsługujące standardowe protokoły. ze względu na różnorodność producentów i rozwiązań na rynku ewentualna integracja układów telekomunikacyjnych stanowi poważne wyzwanie. odrębną i bardzo istotną kwestia jest ustanowienie zasad naliczania rekompensat oraz sposobu ich naliczania ze względu na ograniczenie produkcji energii elektrycznej

33 Dziękuję za uwagę.