Řízení napájení 2.0: řídicí jednotka EZA s dalšími funkcemi Společnost Phoenix Contact nabízí certifikované řešení pro fotovoltaická zařízení.
Zkrácená verze
Provozovatelé sítí jsou povinni dodávat do sítě co nejvíce energie z obnovitelných zdrojů, aniž by byla ohrožena stabilita sítě. K řízení a regulaci činného a jalového výkonu se proto používají řídicí jednotky EZA, tj. řídicí jednotky pro systémy výroby elektrické energie. Certifikovaná zařízení od společnosti Phoenix Contact toho díky výchozí technologii PLCnext Technology umí ještě více.
Přehled systému fotovoltaického zařízení s řízením napájení
Výroba energie a kvalita sítě: výzva pro energetický přechod
Podle Spolkového ministerstva hospodářství a energetiky jsou obnovitelné zdroje energie nejdůležitějším zdrojem elektřiny v Německu. Její podíl na spotřebě elektřiny jako ústředního pilíře energetického přechodu neustále roste: z přibližně 6 % v roce 2000 na 46 % v roce 2022. Na konci roku 2022 vyrobilo přibližně 2,6 milionu fotovoltaických zařízení (FV) v rámci obnovitelných zdrojů energie přibližně 66 GW energie. Neustálý nárůst instalovaných fotovoltaických zařízení v síti nízkého a středně vysokého napětí síti však představuje značnou výzvu. Je to proto, že decentralizované výrobny energie musejí rovněž přispívat k zajištění kvality sítě.
Jako důležité parametry pro jejich hodnocení se používají kmitočet a napětí. Kmitočet sítě závisí na bilanci činného výkonu sítě. Pokud generátory dodávají do sítě více činného výkonu, než spotřebitelé potřebují, kmitočet sítě se zvyšuje. Naproti tomu napětí v síti je ovlivněno bilancí jalového výkonu v síti. Pokud se zde zvýší poptávka po jalovém výkonu, vede to ke snížení napětí v síti.
Technické a regulační požadavky
Často se uvádí, že decentralizované systémy výroby energie mají významný negativní dopad na kvalitu sítě. Důvodem je především skutečnost, že vnější podmínky, jako je vítr nebo slunce, které významně určují výkon systémů, nelze kontrolovat ani dostatečně plánovat. Zapomíná se však, že tyto systémy již mají technické předpoklady pro stabilizaci kmitočtu i napětí v síti. Má-li se podíl obnovitelných zdrojů energie na spotřebě elektřiny ve střednědobém horizontu výrazně zvýšit, je nepochybně nutné masivní rozšíření systémů akumulátorů energie.
Kromě výroby energie je třeba řešit také obecné úkoly v oblasti rozvodu energie. Liberalizace trhů s elektřinou je stále více doprovázena přeshraničním přenosem energie. Logickým důsledkem bylo přijetí evropských specifikací v tzv. „Kodexu sítě – Požadavky na generátory“. Kodex sítě popisuje pravidla pro připojení k síti, která se vztahují na systémy výroby energie instalované v Evropě. Aby bylo dosaženo co největšího přínosu, musí být přizpůsoben místním podmínkám v jednotlivých zemích.
Platí pro většinu komerčních zařízení
Na základě těchto skutečností vypracovalo Sdružení pro elektrotechniku, elektroniku a informační technologie (VDE) z pověření Spolkového ministerstva hospodářství a energetiky čtyři národní pravidla používání pro všechny úrovně napětí. VDE-AR-N 4110 „Technická pravidla pro připojování ke středně vysokému napětí“ jako jedna ze směrnic nahrazuje směrnici BDEW (Německý svaz pro energetiku a vodní hospodářství) pro středně vysoké napětí. Od dubna 2019 je dodržování normy VDE-AR-N 4110 povinné pro všechny nové systémy výroby elektrické energie, které mají být uvedeny do provozu, s výkonem systému 135 kW nebo více a rozsahem napětí 1 až 60 kV. Pravidlo používání se proto vztahuje na většinu komerčních fotovoltaických zařízení.
Jeden z aspektů normy VDE-AR-N 4110/20 se týká povinnosti používat pouze certifikované řídicí jednotky napájení. Řídicí jednotky EZA zajišťují, aby byly v místě připojení do sítě dodržovány nastavené hodnoty činného nebo jalového výkonu a stanovené regulační postupy. Požadované hodnoty jsou určovány buď třetími stranami – provozovatelem sítě nebo přímým prodejcem – prostřednictvím telekontroly, nebo v rámci charakteristik definovaných v předpisu VDE-AR-N 4110/20.
Kompletní kombinace spínacích zařízení včetně certifikované řídicí jednotky EZA od společnosti Phoenix Contact
Náročná certifikace vlastních řešení
FGW TR8 je platnou směrnicí pro certifikaci elektrických vlastností řidících jednotek EZA. Při měření a zkoušení těchto elektrických vlastností je třeba se řídit předpisem FGW TR3. A konečně, modelování a ověřování simulačních modelů elektrických vlastností je předmětem předpisu FGW TR4.
Získání tzv. certifikátu komponenty pro řídicí jednotky EZA vyžaduje velké úsilí, a to jak technické, tak finanční. Zejména v oblasti fotovoltaiky, kde je trh v Německu značně roztříštěný, se většině zřizovatelů zařízení certifikace speciálně vyvinutých řídicích jednotek nevyplatí. Jedním z aspektů, který je pravděpodobně přinejmenším stejně důležitý jako soulad se směrnicí o připojení, je flexibilní použití řídicí jednotky.
Mnoho funkcí v jednom přístroji
V této souvislosti se společnost Phoenix Contact ještě před certifikací zabývala otázkou, jak zajistit shodu s normami, aniž by se musela vzdát mnoha možností průmyslového řídicího systému, na němž je řešení založeno. Je to proto, že jako hardware se používá současná generace PLC založená na otevřené technologii PLCnext Technology.
Tato technologie umožňuje nejen použití různých programovacích jazyků – například IEC 61131, C/C++, C# nebo Matlab/Simulink – v jednom projektu. V jednom přístroji lze také kombinovat různé funkce. Společnost Phoenix Contact zde neposkytuje uživatelům řešení „vše v jednom“, ale spíše se zaměřuje na uživatele, kteří mají potřebné systémové a programátorské znalosti pro svou aplikaci. V prvních projektech bylo například vedle certifikované řídicí funkce na stejném průmyslovém řídicím systému realizováno i připojení telekontroly. Takový přístup je nákladově efektivní a prostorově úsporný, protože k tomuto úkolu se obvykle používají dva samostatné přístroje.
Řídicí jednotka PLCnext umožňuje vývoj programového kódu s různými softwarovými nástroji a dokonce i jeho paralelní provádění na přístroji
Příklad aplikace pro jednoduché uvedení do provozu
Pro podporu zákazníků při uvádění výše popsaného řešení do provozu poskytuje společnost Phoenix Contact příklad aplikace pro připojení telekontroly, včetně webové aplikace pro parametrizaci řídicí jednotky EZA. Kromě implementace příslušných rozhraní specifických pro daný požadavek není třeba provádět žádné další úpravy. Další funkce však lze přidat podle potřeby. Součástí této aplikace je režim řízení, konfigurace standardních parametrů PID řízení, nastavení základních bodů charakteristiky, uložení bitových vzorů pro přijímač regulace zvlnění nebo záznam všech podstatných parametrů sítě a řízení při prvním uvedení do provozu.
Společnost Phoenix Contact nabízí také další knihovny funkčních modulů pro implementaci specifických rozhraní řídicí jednotky EZA. Zahrnují moduly pro integraci decentralizovaných systémů prostřednictvím telekontroly. Specifické fotovoltaické funkční moduly navíc zjednodušují komunikaci s měniči, přístroji pro měření energie nebo připojení k portálu nezávislému na výrobci.
Spojte se s našimi odborníky
Další příspěvky
Čistá voda pro Bodamské jezero
Inovativní řešení pro čistou vodu v Bodamském jezeře a efektivní monitorování čerpadel.
Plnou sílou větru proti kybernetické kriminalitě
Společnost Phoenix Contact chrání větrné turbíny a další výrobce obnovitelné energie před kybernetickou kriminalitou pomocí účinných bezpečnostních řešení.
Zelená energie s bezpečností
Pan Hauke Kästing a společnost Phoenix Contact chrání větrné elektrárny před kybernetickou kriminalitou.