Rosnąca liczba producentów energii oraz wysoka zmienność produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych stanowi duże wyzwanie dla sieci elektroenergetycznych. W wyniku zachodzących zmian na rynku energetyki, opracowano nowe zasady przyłączania źródeł wytwórczych do sieci elektroenergetycznej, jako efekt wdrożenia do polskiego prawa przepisów ustanowionych w Unii Europejskiej. Ujednolicenie prawa w państwach UE związane jest z tworzeniem wspólnego rynku energii, a nowe wymagania w zakresie przyłączenia do sieci wynikają z rozporządzenia Komisji UE aktualizującego unijny kodeks sieci (NC – Network Codes) w zakresie wymagań dla jednostek wytwórczych OZE (RfG – Requirements for Generators). Kodeks, obowiązujący w naszym kraju, wprowadza nowe wymagania techniczne, m. in. związane regulacją mocy czynnej i biernej ze źródeł OZE oraz monitorowaniem punktu przyłączenia do sieci.
Parki wiatrowe, farmy fotowoltaiczne, biogazownie, systemy magazynowania muszą posiadać certyfikowany moduł regulacyjny, tzw. regulator systemu wytwarzania energii. Oprócz deklaracji producenta, wymagany jest również certyfikat wystawiony przez akredytowaną jednostkę certyfikującą wg DIN EN ISO/IEC 17065.
WAGO, wychodząc naprzeciw aktualnym wymaganiom, opracowało rozwiązanie regulatora mocy dla jednostek wytwórczych OZE, który posiada certyfikat wg VDE-AR-N 4110/-20 i realizuje regulację mocy czynnej i biernej oraz monitoring napięcia w punkcie przyłączenia do sieci.
Płynna regulacja mocy z OZE – większe bezpieczeństwo systemu energetycznego
Regulator mocy OZE na bazie sterownika PFC200 z certyfikowaną biblioteką e!COCKPIT Power Plant Control jest przeznaczony do stosowania w systemach wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, takich jak turbiny wiatrowe, farmy fotowoltaiczne, biogazownie i systemy magazynowania energii. Urządzenie działa jako interfejs między źródłem wytwórczym a Operatorem Systemu Dystrybucyjnego.
Sterownik umożliwia regulację mocy czynnej i/lub biernej wytwarzanej przez źródło OZE wg poniższych trybów:
- regulacja płynna
- praca z zadaną wartością
- regulacja skokowa – obniżenie wartości P i Q o określoną wartość procentową
Informacje o sieci energetycznej, takie jak napięcie, częstotliwość i moc czynna/bierna, rejestrowane są poprzez moduł pomiaru mocy 3-fazowej (750-495), który stanowi część sterownika WAGO lub z wykorzystaniem zewnętrznego analizatora sieci (Modbus RTU, TCP/IP).
Wybór trybu regulacji oraz konkretne zadane wartości przekazywane są do sterownika z poziomu systemu sterowania i nadzoru z wykorzystaniem protokołu DNP3.0 lub IEC60870-5-104. W tym przypadku kontroler pełni rolę koncentratora danych między źródłem OZE a systemem SCADA OSD. Ponadto za pośrednictwem cyfrowego modułu wejściowego można podłączyć zewnętrzną jednostkę sterującą w celu dostosowania wartości zadanej mocy czynnej. Wartości zadane wyjściowe z modułu sterowania elektrownią PV wyprowadzane są przez analogowy moduł wyjściowy i wprowadzone na inwertery/moduły komunikacyjne w standardzie 4 … 20 mA oraz 0 – 10 V. Możliwe jest również sterowanie poprzez moduł wyjść cyfrowych 24 V DC. Dodatkowo, sterownik PFC200 jest w stanie komunikować się cyfrowo z dataloggerami oraz modułami komunikacyjnymi dostarczanymi przez producentów inwerterów i tak przesyłać komunikaty o regulacji mocy czynnej i biernej (Modbus TCP/IP lub SunSpec).
Tryby regulacji mocy czynnej:
| Moc czynna P | |
| Pfix | Stała wartość zadana mocy czynnej |
| PSM | Slave Mode, zewnętrzna wartość zadana mocy czynnej |
| P(f) | Regulacja mocy czynnej w zależności od częstotliwości |
| P(Uoff) | Active Power Ramp – restart po zaniku napięcia z sieci |
Tryby regulacji mocy biernej:
| Moc Bierna Q | |
| Qfix | Stała wartość zadana mocy biernej |
| cosφfix | Stała wartość zadana cosφfix |
| QSM | Slave Mode, zewnętrzna wartość zadana mocy biernej |
| Q(U) | Regulacja mocy biernej zgodnie z charakterystyką napięcia |
| Q(Udb) | Regulacja mocy biernej zgodnie z charakterystyką napięcia z funkcją ograniczenia napięcia |
| Q(P) | Regulacja mocy biernej zgodnie z krzywą charakterystyki mocy czynnej |
Przy zastosowaniu certyfikowanej biblioteki PowerPlantControl do wdrożenia sterownika zarządzającego produkcją energii z OZE, oprócz certyfikatu komponentów zachowane są wszystkie zalety systemu WAGO I/O System 750. Obejmuje one m.in. dużą liczbę obsługiwanych interfejsów i protokołów, a także możliwość rozbudowy systemu o dodatkowe moduły, takie jak interfejsy szeregowe, dwustanowe/analogowe moduły I/O oraz 3-fazowy moduł pomiaru mocy. Sterownik zapewnia otwartą strukturę opartą o stosowane w energetyce i przemyśle interfejsy oraz protokoły komunikacyjne: Modbus RTU, TCP, DNP3.0, IEC60870, IEC61850, MQTT, RS-232/485, Ethernet/IP. Konfiguracja sterownika oraz wizualizacja obiektu możliwa jest poprzez wykorzystanie serwera WWW. Sterownik zapewnia cyberbezpieczeństwo danych (Firewall, OpenVPN, Ipsec).
Regulacja skokowa
Sterownik przekazuje komendy sterujące z systemu SCADA do inwertera głównego /dataloggera. Sterowanie inwerterem odbywa się z wykorzystaniem modułu wyjść cyfrowych, natomiast odczyt aktualnych stanów oraz wartości pomiarowych realizowany jest poprzez łączność Modbus TCP/IP.
Sterownik umożliwia regulację mocy czynnej i współczynnika mocy poprzez określenie poziomów procentowych oraz pracę z zadaną wartością. Urządzenie jest kompatybilne z inwerterami stosowanymi w Polsce.
Kompleksowe rozwiązanie
Sterowniki PFCC200 do zarządzania produkcją energii z OZE to część systemu WAGO Solar Park Management zapewniającego zdalne zarządzanie farmami fotowoltaicznymi:
- koncentrator danych dla farm PV i komunikacji z zakładem energetycznym
- regulacja mocy wytwarzanej z OZE, monitoring w punkcie przyłączenia do sieci
- urządzenia i systemy monitoring wewnętrznego on-line farm PV.
Urządzenia zapewniają niezawodne działanie systemu oraz proste podłączenie do sieci poprzez wykorzystanie certyfikowanego rozwiązania i spełnienie wszystkich wymagań technicznych. Zastosowanie inteligentnych rozwiązań w zakresie automatyzacji sieci energetycznych oraz źródeł wytwórczych zapewni redukcję kosztów projektowania oraz eksploatacji. Kompleksowe rozwiązanie bazujące na modularnej i otwartej platformie sprzętowej umożliwia integrację z urządzeniami na obiekcie oraz łatwą rozbudowę systemu w przyszłości.
Rozwiązanie może być dostarczone jako sterownik aplikacyjny bądź gotowa szafa teletechniki z niezbędnymi urządzeniami, np. układ zasiania, modemy komunikacyjne. Dodatkowo zapewniamy również możliwość uruchomienia urządzeń na obiekcie oraz szkolenia techniczne dla osób eksploatujących obiekty OZE.
Adrian Dałek, WAGO.PL
Może Cie zainteresować również:
Solar Park Management – zdalne zarządzanie farmami fotowoltaicznymi
Więcej materiałów:
- Smart Grid Rozwiązania WAGO dla inteligentnych sieci
- Szafy telemechaniki dla obiektów elektroenergetycznych SN/nN
- Sterowniki – przegląd oferty