Referencje 19 kwietnia 2022
Bilansowanie energii z rafinerii

Dostawca energii z Wiednia VERBUND Solutions GmbH stworzył wirtualną elektrownię VERBUND Power Pool, w której łączy zdecentralizowanych producentów i odbiorców energii elektrycznej w celu umożliwienia sprzedaży na bilansującym rynku energii. Jednym z takich zdecentralizowanych producentów jest koncern OMV, zajmujący się przetwarzaniem ropy naftowej. Wymiana danych procesowych odbywa się za pomocą technologii telesterowania firmy WAGO.

Dostarczanie energii elektrycznej jest złożonym przedsięwzięciem, które stanowi techniczne i logistyczne wyzwanie dla firm energetycznych. Niezwykle istotne jest przy tym utrzymywanie stałej równowagi między produkcją a zużyciem, aby nie dopuścić do załamania systemu dostaw energii elektrycznej. Dlatego przedsiębiorstwa energetyczne muszą zapewnić stałą dostępność wystarczającej ilości energii elektrycznej w systemie oraz stabilność sieci, pomimo nieprzewidywalnych, zmiennych poziomów zużycia.

W celu zagwarantowania stałej częstotliwości 50 Hz w sieci elektroenergetycznej, która ulega wahaniom podczas szczytów dostaw lub awarii elektrowni, utworzono krajowe rynki energii bilansującej. Energia bilansująca stanowi swego rodzaju rezerwę energetyczną, którą można fizycznie wykorzystać w krótkim czasie, co zapobiega załamaniu sieci energetycznej dzięki stabilizacji częstotliwość z powrotem do 50 Hz. W zależności od tego, czy potrzebna energia zostanie dostarczona przez generator w ciągu kilku sekund, pięciu czy dziesięciu minut, w Austrii definiuje się podstawową, drugorzędną lub trzeciorzędną rezerwę bilansującą.

Wsparcie WAGO w zakresie integracji zdecentralizowanych systemów zasilania

wstępnie zmontowane skrzynki kontrolne pozwalają połączyć producentów, konsumentów i sprzedawców
sterownik WAGO PFC200 wyposażony w najnowsze technologie bezpieczeństwa jako centralny element systemu
zintegrowany modem GSM umożliwia zdalne podłączenie odległych systemów do wirtualnej elektrowni

Ogólnoeuropejski bilansujący rynek energii

Oprócz typowych producentów energii elektrycznej, uczestnikami rynku bilansującego mogę być odbiorcy przemysłowi. Po pomyślnej kwalifikacji wstępnej biorą oni idział w utrzymywaniu stabilności systemu elektroenergetycznego poprzez zmniejszanie/zwiększanie wytwarzania energii elektrycznej oraz włączanie/wyłączanie odbiorników. W Austrii z możliwości tej skorzystał koncern naftowo-gazowy OMV.

„W naszej rafinerii w Schwechat koło Wiednia eksploatujemy dwie elektrociepłownie. Zasilają one cały zakład petrochemiczny. Spalamy w nich niewykorzystane pozostałości z produkcji benzyny i oleju napędowego, a także gaz ziemny, gaz resztkowy i mieszany" – wyjaśnia Alexander Radauer, kierownik ds. zaopatrzenia w paliwa w rafinerii OMV w Schwechat, po czym dodaje: „Moc z naszych elektrociepłowni służy zasadniczo do pokrycia naszych własnych potrzeb. Jednak pozostałości poprodukcyjne, które przetwarzamy na energię elektryczną, nie powstają w sposób przewidywalny i nie zawsze można je magazynować. Otwarcie bilansującego rynku energii również dla zakładów przemysłowych dało nam możliwość sprzedaży nadwyżek energii elektrycznej.“

Otwarcie bilansującego rynku energii również dla zakładów przemysłowych dało nam możliwość sprzedaży nadwyżek energii elektrycznej.

Alexander Radauer, kierownik ds. zaopatrzenia w rafinerii OMV w Schwechat

Po roku współpracy ze słoweńskim dostawcą energii GEN-I, OMV współpracuje teraz z VERBUND Solutions GmbH w ramach projektu VERBUND Power Pool. W przypadku wystąpienia nadwyżki mocy koncern przetwarzający ropę naftową może w krótkim czasie uwolnić do 15 megawatów na potrzeby krótkoterminowej rezerwy bilansującej. Radauer: „My tylko dostarczamy zasoby, sprzedażą na bilansującym rynku energii zajmuje się Power Pool“.

Koncern OMV jest jednym z wielu podmiotów, które dostarczają prąd do sieci energetycznej podczas wahań częstotliwości lub pobierają energię w przypadku jej nadmiaru. W celu uproszczenia obsługi zarówno zdecentralizowanych wytwórców energii elektrycznej, jak i jej odbiorców, VERBUND Solutions łączy ich ze sobą w tzw. wirtualnej elektrowni. „Dla nas, jako dostawcy rezerw energii bilansującej, ma to wiele zalet. Możemy połączyć ze sobą zdecentralizowanych producentów i odbiorców w jednej wirtualnej elektrowni. Następnie możemy sprzedawać pakiety poszczególnych uczestników na rynku energii bilansującej" – wyjaśnia Bertram Weiss, menedżer produktu w VERBUND Solutions GmbH.

Serce procesu: skrzynka sterownicza control box

Skrzynka sterownicza control box, zainstalowana w danej elektrowni, pełni funkcję interfejsu komunikacyjnego między producentami, odbiorcami i sprzedawcami. Jego centralnym elementem jest sterownik WAGO PFC200. „Na polecenie wirtualnej elektrowni sterownik WAGO zbiera żądane dane o elektrowni, takie jak stan gotowości do realizacji dostaw oraz dostępną moc, i przekazuje je z powrotem w postaci zbiorczej. W odwrotnym kierunku sterownik PFC200 przyjmuje żądania dostarczenia energii i przekazuje je do centrum sterowania elektrociepłowni. „Interfejsy specyficzne dla elektrowni składały się początkowo z kilku sygnałów dwustanowych i analogowych. Po przebudowie informacje te są przesyłane za pomocą dwuprzewodowej magistrali szeregowej Modbus RTU", wyjaśnia Martin Kluchert z WAGO.

Komunikacja między wirtualną elektrownią a sterownikiem WAGO odbywa się za pośrednictwem łącza stacjonarnego i jest szyfrowana z wykorzystaniem tunelu VPN. W ramach współpracy OMV/VERBUND koncern naftowo-gazowy przesyła około 25 punktów danych do operatora sieci, który z kolei przesyła około 10 punktów danych do swoich zdecentralizowanych dostawców energii elektrycznej. Sterownik WAGO konwertuje polecenia i informacje na Modbus RTU w celu komunikacji z systemem sterowania procesem w OMV.

„System sterowania procesem zgłasza zapotrzebowanie operatorowi elektrowni za pomocą interfejsu użytkownika i sygnału dźwiękowego, po czym operator przekazuje istniejącą nadwyżkę mocy do sieci poprzez ręczne zwiększenie mocy turbin. Jako dostawca trzeciorzędnej energii bilansującej OMV jest zobowiązany do osiągnięcia wartości zadanej w ciągu dziesięciu minut" – wyjaśnia Bernhard Vogel, odpowiedzialny za konserwację technologii sterowania układu kogeneracyjnego w rafinerii OMV w Schwechat. Bezpośredni automatyczny dostęp do sterownika elektrowni poprzez skrzynkę sterowniczą control box nie jest wymagany ze względu na długi czas rozruchu; taki dostęp jest jednak planowany w przyszłości, gdy firma zacznie dostarczać podstawowe rezerwy bilansujące, dla których czas rozruchu wynosi kilka sekund.

Jako dostawca trzeciorzędnej energii bilansującej OMV jest zobowiązany do osiągnięcia wartości zadanej w ciągu dziesięciu minut.

Bernhard Vogel, technik utrzymania ruchu w OMV

„Na korzyść sterowników WAGO przemawia ich wysoka niezawodność, łatwość obsługi i możliwość rozbudowy, a także duża liczba obsługiwanych interfejsów" – wyjaśnia Jakob Fölser, osoba kontaktowa ds. technicznych przyłączeń wirtualnych elektrowni w VERBUND Solutions, dodając: „Wstępnie zmontowane skrzynki sterownicze pozwalają nam dodać zdecentralizowanego dostawcę energii do wirtualnej elektrowni w dowolnym momencie i co najważniejsze – bez konieczności programowania. Dzięki temu oszczędzamy czas i pieniądze.“

Interfejs komunikacyjny sterownika

„Małe, zdecentralizowane elektrownie często nie mają jednolitego interfejsu, ale zamiast niego wejścia i wyjścia sprzętowe. Na przykład wyjścia cyfrowe informują o stanach pracy, takich jak usterki, konserwacja lub dostępność, a sygnały analogowe służą do wymiany informacji o dostępnej lub wymaganej wydajności. Popularne są również systemy sieci obiektowych, takie jak MODBUS czy PROFIBUS" – mówi Martin Kluchert z WAGO. Sterownik WAGO stanowi interfejs komunikacyjny między interfejsami specyficznymi dla danej elektrowni a systemem sterowania wirtualnej elektrowni. Przy połączeniu z operatorem sieci wykorzystuje się różne znormalizowane protokoły telemetryczne. W Europie jest to zwykle IEC 60870 lub IEC 61850, w zależności od typu systemu.

Sterowniki WAGO obsługują także dodatkowe standardy takie jak VHPready. Nowy standard branżowy, którego współinicjatorem jest WAGO, definiuje warunki pracy, właściwości eksploatacyjne i punkty danych tak precyzyjnie, że każdy system można zintegrować z siecią VHPready bez dodatkowego programowania. „Zintegrowane w sterownikach technologie bezpieczeństwa, od firewall po klientów VPN, pomagają chronić infrastrukturę o znaczeniu krytycznym. A dzięki wbudowanemu modemowi GSM nawet odległe małe elektrownie można w wygodny sposób podłączyć do wirtualnej elektrowni" – dodaje Kluchert.

Wstępnie zmontowane skrzynki kontrolne pozwalają na dodanie zdecentralizowanego dostawcy energii do wirtualnej elektrowni w dowolnym momencie i bez konieczności programowania.

Jakob Fölser, osoba kontaktowa ds. technicznych przyłączeń wirtualnych elektrowni w VERBUND Solutions

VERBUND Solutions wykorzystuje już standard VHPready w innych skrzynkach sterowniczych i w ten sposób scala kilka małych elektrowni w swojej jednej elektrowni wirtualnej. W tym celu WAGO oferuje gotową, ale rozszerzalną aplikację, która umożliwia VERBUND Solutions szybkie i elastyczne łączenie elektrowni za pomocą graficznego interfejsu konfiguracyjnego, z uwzględnieniem indywidualnych wymagań. Modularny SYSTEM WAGO I/O, dostarczany w skrzynkach z gotowym oprzewodowaniem, wspomaga ten proces, a dzięki swojej wyjątkowej trwałości zapewnia długotrwałą dostępność systemu.

Tekst: Martin Kluchert | WAGO

Zdjęcia: OMV

Sterowniki WAGO

Sterowniki PFC200

Efektywne sterowanie w ramach automatyki przemysłowej dzięki CODESYS 3 i Linux®. Wysokie standardy w zakresie cyberbezpieczeństwa – dla łatwiejszego i bardziej komfortowego projektowania, sterowania i wizualizacji projektów.

Referencje 19 kwietnia 2022 Bilansowanie energii z rafinerii