WAGO Solar Park Management

Regulacja mocy

Jak działa nasze rozwiązanie?

Regulacja (mocy) systemu wytwarzania

Wymagania zwarte w kodeksach sieciowych OSD (NC RfG) wprowadzają dla pewnych grup źródeł OZE wymóg regulacji tak mocy czynnej jak i mocy biernej.

Koncepcja WAGO Solar Park Management to również biblioteki programowe, które zapewniają rozwiązanie do regulacji mocy w dwóch formach. Pierwsza dedykowana mniejszym obiektom, to regulacja skokowa na żądanie - poziomami procentowymi mocy czynnej i biernej. W tym rozwiązaniu sterownik WAGO stanowi połączenie pomiędzy źródłem i OSD i w ramach komunikacji do farmy trafia od operatora sieci komenda obniżenia mocy o kreślony procent, czy blokady generacji i dalej te informacje przekazywane są do inwertera czy dataloggera.

Drugą formą regulacji jest regulacja płynna autonomiczna z wykorzystaniem bibliotek WAGO Power Plan Control (PPC). Biblioteka ta może być wykorzystana do płynnej regulacji mocy czynnej i biernej z konkretną charakterystyką pracy zadaną przez OSD (w komunikacji z zewnętrznym systemem SCADA). W tym przypadku sterownik po pozyskaniu danych z modułu pomiarowego, informacji z punktu przyłączenia do sieci, jest w stanie ustawiać punkty charakterystyki i przekazywać je do inwertera.

Jakie urządzenia są niezbędne do tego, aby prowadzić regulację?

Centralnym elementem jest sterownik komunikacyjny z rodziny PFC200 wyposażony w bibliotekę Power Plant Control. Biblioteka spełnia wszelkie wymogi podane w kodeksach sieciowych RfG i przenosi język wymagań na język programistyczny, aby była możliwa implementacji tej funkcjonalności w sterowniku WAGO.

Dostęp do samego sterownika z poziomu systemu SCADA lub innych systemów nadrzędnych jest możliwy z wykorzystaniem znanych w polskiej energetyce protokołów telemetrycznych (DNP 3.0, czy z rodziny ICE 60870). Aktualne wartości pomiarowe w punkcie przyłączenia farmy PV do sieci możemy uzyskać przez zintegrowany w sterowniku WAGO moduł pomiaru mocy. Moduł ten umożliwia odbierania, odczytywanie informacji za pomocą przekładników, cewek Rogowskiego i innych rozwiązań. Mówimy tu o pomiarach takich parametrów, jak prądy, napięcia, moce, częstotliwość sieciowa, czy analiza wyższych harmonicznych. Jest również możliwość wykorzystania już istniejącego na obiekcie zewnętrznego analizatora sieci. W tym jest możliwa komunikacja cyfrowa np. poprzez Modbus RTU czy Modbus TCP.

Same nastawy regulacyjne (Set Point-y) czy punkty pracy charakterystyki przekazywane są z poziomu sterownika i regulatora systemu wytwarzania do inwertera lub datalogera. Następuje to poprzez standardową komunikację cyfrową np. Modbus TCP, ale również z wykorzystaniem protokołów do współpracy z inwerterami, takimi jak protokół SunSpec.

W zależności od tego, jak dany projekt jest zorganizowany, punkty pracy charakterystyki z regulatora do datalogera czy inwertera możemy przesyłać również drogami niecyfrowymi. Można do tego celu wykorzystać wyjścia analogowe np. 4,20 mA lub 0,10 V lub w przypadku prostej regulacji skokowej - wyjścia bitowe dla kombinacji mocy czynnej i cos φ.

Charakterystyki regulacyjne
POWER PLANT CONTROL

Ustawienia wartości zadanej mocy czynnej
P (Set)

Kodeksy sieciowe dają możliwość zadania konkretnej wartości, a spełniająca te wymagania biblioteka Power Plant Control również zapewnia taką funkcjonalność. W tym przypadku z poziomu systemu SCADA wysyłana jest informacja o konkretnej wartości mocy zadanej, z jaką dana farma lub grupa farm ma pracować. Jednak należy wziąć pod uwagę jeszcze kilka wymogów kodeksów sieciowych. Chodzi między innymi o dokładność samej regulacji, która w kodeksach jest ustalona na poziomie 2 proc. wartości mocy zadanej (uwzględnia to biblioteka PPC). Kodeksy sieciowe precyzują też okres, w jakim ma zostać osiągnięta zadana wartość - maksymalnie czas do 15 min. Istotnym elementem jest również gradient, czyli szybkość zmian. Zgodnie z kodeksami sieciowym biblioteka Power Plant Control zapewnia możliwość modyfikacji ustawienia gradientu, zarówno jeśli chodzi o ograniczanie mocy czynnej, jak o jej zwiększanie.

Regulacja mocy czynnej w zależności od częstotliwości sieciowej

Jak wiadomo, częstotliwość powyżej 50 Hz oznacza, że zbyt dużo mocy czynnej trafia do sieci. Natomiast niedobór mocy powoduje spodek częstotliwości poniżej 50 Hz. Charakterystyka regulacji mocy czynnej w zależności od częstotliwości P(f) umożliwia pracę z ograniczeniem mocy czynnej w przypadku przekroczenia granicznej wartości częstotliwości. Pozwala lokalnemu OSD na stabilizację pracy sieci.

Taka regulacja to nie tylko korzyści dla OSD, ale również dla właścicieli farm. Regulacji P(f) pozwala na utrzymanie pracy farmy nawet przy zbyt wysokiej częstotliwości w sieci. W takim przypadku ogranicza ona jedynie moc farmy i nie dochodzi do zadziałania automatyki zabezpieczeniowej i tym samym całkowitego wyłączenia produkcji. Właściciel farmy nadal generuje moc i wprowadza ją do sieci maksymalizując zyski czerpane z OZE.

Kontrola wzrostu generowanej mocy

W przypadku przywracania instalacji PV do pracy normalnej, maksymalny dopuszczalny gradient wzrostu mocy wynosi 10 proc. mocy maksymalnej na minutę.

Ograniczenie gradientu ma zapobiegać skokom mocy czynnej, co niewątpliwie doceni lokalny OSD odpowiedzialny za bilansowanie sieci.

Natomiast z punktu widzenia właściciela farmy istotne jest to, że przywracając do pracy instalację w sposób kontrolowany, zapobiega zbyt gwałtownemu przyrostowi mocy i ponownemu zadziałaniu zabezpieczenia.

Regulacja mocy biernej w funkcji napięcia Q(U)

Moduł regulacyjny musi mieć zdolność do wspierania regulacji napięcia w punkcie przyłączenia. Chodzi o zapewnienie wymiany mocy biernej z siecią przy nastawie napięcia obejmującej 0,95-1,05 napięcia znamionowego do aktualnie panującego na zaciskach.

Oznacza to, że w przypadku wahań napięcia źródło generuje moc bierną, która wspomaga pracę sieci.

Regulacja dostępna jest również z funkcją ograniczania napięcia Q(Udb).

Określenie mocy biernej kontrolowanej instalacji wytwarzania

Aby instalacja fotowoltaiczna mogła produkować moc bierną i wspomagać sieć należy określić wartości graniczne mocy biernej zawarte w kodeksach sieciowych i wprowadzić je w bibliotece WAGO Power Plant Control określając punkty charakterystyczne.

Wartości graniczne te mogę być też indywidulanie ustalone przez lokalnego OSD w porozumieniu z inwestorem (w przypadku wykonania ekspertyzy sieciowej). Po określeniu tych wartości źródło OZE może pracować zgodnie krzywą charakterystyczną, np. Q (P) czy Q (U).

Dlaczego WAGO?

  • Biblioteka Power Plant Control spełnia wymagania kodeksów sieciowych dla źródeł wytwórczych RfG NC
  • Stabilność pracy sieci energetycznej poprzez regulowanie wprowadzanej mocy do sieci z OZE
  • Maksymalizacja zysków inwestora
  • Autonomiczne rozwiązanie do zarządzania wieloma źródłami OZE z poziomu dyspozytora i systemu SCADA
Farma_PV_2000x1125.jpg

WAGO Park Solar Management - Inne funkcjonalności

Integracja i monitoring parametrów

WAGO Solar Park Management zapewnia integrację wszystkich urządzeń występujących zarówno po stronie stacji przyłączeniowych (zabezpieczenia elektroenergetyczne, liczniki energii, analizatory sieci), jak i po stronie samej farmy PV, np. datalogery, stacje pogodowe. Integracja urządzeń umożliwia z kolei monitoring parametrów pracy, pozwalając tym samym na regulację mocy czynnej i biernej farmy.

Stacja transformatorowa rozdzielnia.jpg

Komunikacja z systemem SCADA OSD

Koncepcja WAGO Solar Park Management zakłada łączność z Operatorem Systemu Dystrybucyjnego z zachowaniem zasad cyberbezpieczeństwa. Sterowniki WAGO pracują praktycznie u każdego OSD w Polsce, także w rozwiązaniach dla źródeł OZE, posiadają wbudowany modem GPRS, a podstawową formą łączności jest GSM 3G lub LTE. WAGO wspiera też stosowane wśród polskich OSD protokoły telemetryczne, np. DNP 3.0 czy IEC 60870. Nasze urządzenia zapewniają równoległą komunikację poprzez zewnętrzne modemy, wykorzystując łączność TETRA czy NetMan.

OSD_komunikacja.jpg

Zarządzaj elektrownią OZE z rozwiązaniami WAGO

WAGO Solar Park Management to urządzenia WAGO, które dzięki temu, że są modularne oraz swobodnie programowalne, są w stanie dopasować się do konkretnej farmy fotowoltaicznej.

Farma fotowoltaiczna Farma wiatrowa OZE.jpg

Farmy fotowoltaiczne Polanów i Postomino z regulacją mocy od WAGO

Fotowoltaika w Polsce to nie tylko przydomowe instalacje. Równie szybko przybywa dużych instalacji przemysłowych. Wzrost inwestycji w tym segmencie rynku to głównie efekt wprowadzenia wsparcia dla takich źródeł w ramach systemu aukcyjnego. Szacuje się, że w dość krótkiej perspektywie do sieci elektroenergetycznych zostaną przyłączone instalacje o mocy kilku gigawatów, co będzie stanowić nie lada wyzwanie z punktu widzenia stabilności systemu. – Konieczna jest nie tylko standardowa modernizacja obecnej infrastruktury sieciowej, ale i przygotowanie jej na funkcjonowanie w nowych, odmiennych warunkach – wskazują eksperci WAGO.

Osoba kontaktowa z WAGO

Adrian Dałek

Menedżer ds. projektów elektroenergetycznych