Zařízení pro řízení jalového výkonu fotovoltaických elektráren

Zařízení pro řízení jalového výkonu fotovoltaických elektráren Dr. Ing. Tomáš Bůbela ELCOM, a.s.

E0097369

Konference Energie pro budoucnost

Regulace napětí v místě připojení FVE • Regulace napětí řízením jalového výkonu

E0097369


Současné požadavky na řízení jalového výkonu FVE Obecné požadavky dle pravidel provozování distribučních soustav (PPDS), příloha 4 • výrobny s výkonem od 100kVA musí být začleněny do systému dálkového řízení PDS • musí být schopny řídit jalový výkon podle požadavku PDS • rozhraní pro přenos dat

E0097369


Současné požadavky na řízení jalového výkonu FVE Obecné požadavky dle pravidel provozování distribučních soustav (PPDS), příloha 4 • požadavky pro zdroje s výkonem nad 400kW připojované do sítí VN: a) udržování pevné hodnoty zadaného účiníku cos φ b) udržování hodnoty účiníku cos φ = f (P) c) udržování zadané hodnoty jalového výkonu d) udržování zadané hodnoty napětí e) charakteristika Q(U) E0097369


Požadavky na připojení rozptýlených zdrojů Obecné požadavky dle pravidel provozování distribučních soustav (PPDS), příloha 4 • Zdroj musí být schopen dodávat jmenovitý činný výkon v rozmezí účiníku cos φ = 0,85 až 1 (dodávka jalového výkonu) a účiníku cos φ = 1 až 0,95 (odběr jalového výkonu) • U FVE se předpokládá jako postačující nižší rozsah účiníku, od 0,95 – 1 pro dodávku jalového výkonu a 1 – 0,95 pro odběr jalového výkonu

E0097369


Požadavky na připojení rozptýlených zdrojů Upřesněné požadavky provozovatelů distribučních soustav: 1. Připojování zdrojů do distribučních sítí ČEZ zpravidla jen regulace na pevnou hodnotu účiníku cos φ = 0.95 až 1 induktivní 2. Připojování zdrojů do distribučních sítí E.ON Česká republika dálkové řízení účiníku cos φ v několika stupních E0097369


Požadavky E.ON • Povely na nastavení jalového výkonu: 1. cos ϕ = 0,95 induktivní 2. cos ϕ = 0,97 induktivní 3. cos ϕ = 1 4. cos ϕ = 0,97 kapacitní 5. cos ϕ = 0,95 kapacitní • Doba reakce do 1 minuty •Rozváděč dálkového ovládání označovaný AXY01: • Povel pro řízení činného výkonu • Povel na nastavení jalového výkonu • Ovládání vypínače • Měření činného jalového výkonu • Měření napětí • Signalizace stavu a působení ochran • Signalizace omezení činného výkonu • Signalizace nastavení jalového výkonu E0097369


Požadavky na výrobny s obnovitelnými zdroji nad 15MW do sítí 110kV Chování při poruchách • Nesmí dojít k odpojení elektrárny od sítě • Musí podporovat napětí při jeho poklesech

E0097369


Princip podpory napětí při poruchách v síti

E0097369


Nejasnosti • • • •

•

požadavky nejsou zcela vyjasněné, není např. definována dynamika regulace, přesnost regulace a pod. regulace podle cos φ je nedostatečná, vhodnější by byla regulace jalového výkonu bez ohledu na činný výkon není připraveno nadřazené řízení není zřejmé, zda budou postihy nebo sankce při nedodržení požadovaných vlastností při dálkovém řízení: • omezování činného výkonu • nevyžádaná dodávka jalového výkonu částečné řešení problémů je v připravovaných PPDS ale také v připravovaných zákonech

E0097369


Možnosti regulace účiníku FVE 1. Fotovoltaické střídače • •

prozatím nabízí jen omezen počet výrobců neřeší všechny stavy, např. noční režim nebo provoz s nízkým činným výkonem

2. Stupňovitě spínaná kompenzace účiníku •

vhodná jen pro některé účely, např. pro kompenzaci kapacitních proudů kabelů nebo filtračních členů střídačů při nočním režimu

3. Statický synchronní kompenzátor • • • E0097369

plynulá a rychlá regulace možnost doplnění do stávajících FVE z cenových důvodů nelze použít pro kompenzaci při poruchách sítě Konference Energie pro budoucnost

Co je STELCOM? • • • •

Statický synchronní kompenzátor používaný v napájecích sítích k rychlé regulaci jalového výkonu Jedná se o známé zařízení STATCOM, ale je konstruován na nízké napětí Zajišťuje dodávku nebo odběr jalového výkonu Další možné funkce: • • •

E0097369

symetrizace proudu jednotlivých fází snížení flikru – krátkodobá dodávka činného výkonu elektronický setrvačník filtrace harmonických paralelní aktivní filtr Konference Energie pro budoucnost

Princip statického kompenzátoru jalového výkonu XR IKomp USíť

UKomp

UXR

USíť

UKomp

UXR

IKomp = ISíť

Vektorový diagram v režimu kapacitního proudu Zjednodušené jednopólové schéma IKomp = I Síť

USíť

UKomp

UXR

Vektorový diagram v režimu induktivního proudu

E0097369


Principielní začlenění do FVE Síť VN

US

FVE XR

Vazební reaktance

Akumulátor energie Uc > Us*√2 Napěťový střídač – polovodičový měnič

E0097369


Jak kompenzátor dimenzovat? P Pmax

-Q

-Qmax

cos φ = 0,95

E0097369

Smax

+Qmax

+Q

Qmax ≈ Pmax / 3,2


Jak kompenzátor dimenzovat? požadavek cos φ = 0,95 induktivní až 0,95 kapacitní špičkový jalový výkon Qmax ≈ Pmax / 3,2 zvýšení zdánlivého výkonu Smax o asi 5% snížení velikosti připojitelného činného výkonu FVE Příklad: Smax = 1000kVA E0097369

Pmax = 950kW


Qmax = 312kVAr

Výrobní řada STELCOM určená pro regulaci jalového výkonu FVE připojovaných do sítě VN Typ

181t400

285t630

362t800

452t1000

565t1250

725t1600

Výkon transformátoru do DS [kVA]

400

630

800

1000

1250

1600

Napětí [V]

3x400 3x 250 až 400V

Proud [A]

181

285

362

452

565

725

Připojitelný výkon FVE [kWp]

380

600

760

950

1190

1520

Regulační rozsah [cos φ]

0,95 kapacitní až 0,95 induktivní

Rychlost odezvy [ms]

Volitelný parametr (minimálně 20 ms)

Celkové proudu

harmonické

zkreslení

< 5%

Kmitočet [Hz]

50 (volitelně 60)

Komunikační protokol

IEC 60870-5-104 nebo IEC 61850

Komunikační připojení

Ethernet, GSM, případně RS485 pro diagnostiku

E0097369


Vnitřní provedení regulátoru STELCOM Pro FVE o výkonu 600kW

E0097369


Řízení kompenzátoru a komunikace s PDS • •

E0097369

Obousměrná komunikace mezi PDS a FVE (kompenzátorem) Rozhraní: 1. Kontaktní, bezpotenciálové – v souladu se současnými požadavky 2. Komunikační, protokoly: IEC 60870-5-104 nebo IEC 61850 MODBUS případně další dle požadavků


Ceny náklady na regulaci účiníku regulátorem STELCOM 3500 Kč za 1kVAr

přibližně 1% až 2% celkových nákladů na stavbu FVE

E0097369


Závěr • • • •

•

E0097369

Regulátor STELCOM je univerzálně použitelné řešení kompenzace FVE do výkonu 15MW Z hlediska řízení je připraven na budoucí požadavky regulace jalového výkonu V již realizovaných FVE neexistuje mnoho jiných způsobů doplnění regulace účiníku Prozatím je velká neochota investovat do doplňkového zařízení, které není pro samotnou výrobu energie nezbytně nutné Ze strany provozovatelů DS je prozatím malý tlak na splnění požadavků regulace jalového výkonu Konference Energie pro budoucnost

Děkuji za pozornost ...

E0097369


Zařízení pro řízení jalového výkonu fotovoltaických elektráren

Recommend Documents