Betáplálás-kezelés 2.0: energiatermelő rendszer szabályzó kiegészítő funkciókkal A Phoenix Contact tanúsított megoldást kínál a fotovillamos rendszerekhez.
Rövid összefoglaló
A hálózatüzemeltetők kötelesek a lehető legtöbb megújuló energiát betáplálni a hálózatba anélkül, hogy veszélyeztetnék a hálózat stabilitását. Ezért a hatásos és a meddő teljesítmény vezérlésére és szabályozására EZA-szabályzókat, azaz a villamosenergia-termelő rendszerek szabályzó egységeit használják. A Phoenix Contact tanúsított készülékei az alapjukat képező PLCnext technológiának köszönhetően még többre képesek.
Egy betáplálás-kezeléssel ellátott fotovillamos rendszer áttekintése
A villamosenergia-termelés és a hálózat minősége: az energetikai átalakulás kihívása
A Szövetségi Gazdasági és Energiaügyi Minisztérium szerint Németországban a megújuló energiaforrások jelentik a legfontosabb villamosenergia-forrást. Az energetikai átalakulás központi pilléreként a villamosenergia-fogyasztáson belüli részesedése folyamatosan növekszik: a 2000. évi 6%-ról 2022-re 46%-ra. 2022. végén a megújuló energiaforrások részeként a mintegy 2,6 millió fotovillamos (PV) rendszer kereken 66 GW-nyi teljesítményt produkált. A telepített fotovillamos rendszerek számának folyamatos növekedése azonban mind a kis-, mind a középfeszültségű hálózaton jelentős kihívásokat hoz magával. Ennek az az oka, hogy a decentralizált energiatermelő rendszereknek is hozzá kell járulniuk a hálózat minőségének garantálásához.
Az értékelésükhöz lényeges paraméterként a frekvenciát és a feszültséget kell használni. A hálózati frekvencia a hálózat hatásos teljesítményeinek egyenlegétől függ. Ha a generátorok több hatásos teljesítményt táplálnak be a hálózatba, mint amennyire a fogyasztóknak szükségük van, akkor a hálózati frekvencia megnő. A hálózati feszültséget viszont a hálózat meddő teljesítményeinek egyenlege befolyásolja. Ha megnő a meddő teljesítmény iránti igény, akkor az a hálózati feszültség csökkenéséhez vezet.
Műszaki és szabályozási előfeltételek
A decentralizált energiatermelő rendszerekről gyakran mondják elítélőleg, hogy jelentős negatív hatással vannak a hálózat minőségére. Ez főként annak köszönhető, hogy a külső körülmények, mint például a szél vagy a nap, amelyek jelentősen meghatározzák a létesítmények teljesítményét, nem szabályozhatók és nem tervezhetők kellőképpen. Azt azonban elfelejtik, hogy ezeknél a létesítményeknél manapság már fennállnak a hálózati frekvencia és a hálózati feszültség stabilizálásához szükséges műszaki feltételek. Ha középtávon jelentősen növelni kívánjuk a megújuló energiaforrások részesedését a villamosenergia-fogyasztásban, akkor kétségtelenül szükség van az energiatárolók tömeges elterjedésére.
Az energiatermelés mellett az energiaelosztásban is általános feladatokat kell megoldani. A villamosenergia-piacok liberalizációját egyre inkább kíséri a határokon átnyúló energiaátvitel. Ennek logikus következményeként az európai előírásokat az úgynevezett „Hálózati kódex – generátorokra vonatkozó követelmények” című dokumentumban fogadták el. A hálózati kódex leírja azokat a hálózati csatlakozási szabályokat, amelyeket az Európában telepített energiatermelő rendszereknél be kell tartani. A lehető legnagyobb előnyök elérése érdekében ezt a kódexet az egyes országok helyi viszonyaihoz kell igazítani.
A legtöbb kereskedelmi létesítményre érvényes
Ennek fényében a VDE (Elektrotechnikai, Elektronikai és Információtechnikai Szövetség) a Szövetségi Gazdasági és Energiaügyi Minisztérium megbízásából négy nemzeti alkalmazási szabályt dolgozott ki minden feszültségszintre vonatkozóan. A VDE-AR-N 4110 „Középfeszültségű műszaki csatlakozási szabályok“ ezen irányelvek egyikeként a BDEW (Német Energia- és Vízgazdálkodási Szövetség) középfeszültségű irányelvét váltják fel. 2019. áprilisától a VDE-AR-N 4110 szabványnak való megfelelés kötelező minden olyan új energiatermelő rendszer esetében, amelyet 135 kW-os vagy annál nagyobb rendszerteljesítménnyel és az 1–60 kV-os feszültségtartományban kell üzembe helyezni. Az alkalmazási szabály ezért a legtöbb kereskedelmi célú fotovillamos rendszerre vonatkozik.
A VDE-AR-N 4110/20 egyik szempontja azzal a kötelezettséggel foglalkozik, hogy kizárólag tanúsított betáplálás-kezelő szabályzókat szabad használni. Az EZA-szabályozók garantálják azt, hogy a hálózati csatlakozási ponton be legyenek tartva a hatásos vagy a meddő teljesítmény előírt értékei, és az előírt szabályozási eljárásokat kövessék. A előírt értékeket vagy harmadik fél – a hálózatüzemeltető vagy a közvetlen értékesítő – határozza meg távvezérlés-technikával, vagy a készülék maga a VDE-AR-N 4110/20 által meghatározott jelleggörbék keretében.
Teljes kapcsolókészülék-kombináció, amely tartalmazza a Phoenix Contact tanúsított energiatermelő rendszer szabályzóját is
A saját megoldások tanúsítása költséges
Az energiatermelő rendszer szabályzók elektromos jellemzőinek tanúsításához az FGW TR8 irányelvet kell alkalmazni. Ezen elektromos jellemzők mérése és vizsgálata tekintetében az FGW TR3 szabványt kell betartani. Végül az elektromos jellemzők szimulációs modelljeinek kialakítására és validálására az FGW TR4 vonatkozik.
Az EZA-szabályzók úgynevezett alkatrész-tanúsítványának megszerzése nagy ráfordítást igényel, mind műszaki, mind pénzügyi szempontból. Különösen a fotovillamosság terén, ahol Németország piaca erősen töredezett, a saját fejlesztésű szabályzók tanúsítása a berendezésüzemeltetők többsége számára nem térül meg. Az egyik szempont, amelynek valószínűleg legalább olyan fontosnak kellene lennie, mint a csatlakozási irányelvnek való megfelelés, a szabályzó rugalmas használata.
Sok funkció egyetlen készülékben
Ennek fényében a Phoenix Contact még a tanúsítás előtt mérlegelte azt a kérdést, hogy miként garantálható a szabványoknak való megfelelés anélkül, hogy le kellene mondani a megoldás alapjául szolgáló ipari vezérlő számos lehetőségéről. Hardverként ugyanis a nyílt PLCnext technológián alapuló jelenlegi PLC-generációt használjuk.
A technológia nemcsak több különböző programozási nyelv – például IEC 61131, C/C++, C# vagy Matlab/Simulink – használatát teszi lehetővé egyazon projekteken belül. Lehetőség van a különböző funkciók kombinálására is egy készülékben. A Phoenix Contact itt nem egy minden-az-egyben megoldást kínál a felhasználóknak, hanem kifejezetten azokat a felhasználókat célozza meg, akik rendelkeznek az alkalmazásukhoz szükséges rendszer- és programozási ismeretekkel. Az első projektekben például a tanúsított szabályozási funkció mellett egy távfelügyeleti kapcsolatot is megvalósítottunk ugyanazzal az ipari vezérlővel. Ez a megközelítés kedvező költségű és helytakarékos, mivel általában két külön készüléket használnak erre a feladatra.
A PLCnext vezérlő lehetővé teszi a programkód különböző szoftvereszközökkel elvégzett fejlesztését, és akár a párhuzamos végrehajtást is a készüléken
Alkalmazási példa az egyszerű üzembe helyezésre
Az ügyfelek támogatására a fent leírt megoldás üzembe helyezéséhez a Phoenix Contact egy alkalmazási példát kínál a távvezérlés-technika csatlakoztatásához, beleértve egy webes alkalmazást az energiatermelő rendszer szabályzó (EZA) paraméterezéséhez. A megfelelő követelményspecifikus interfészek megvalósításán kívül további módosításokat nem kell végrehajtani. Igény szerint azonban további funkciók is hozzáadhatók. Ezen alkalmazás részét képezi a szabályozási mód, a szabványos PID-szabályzó paramétereinek konfigurálása, a jelleggörbe támpontjainak beállítása, a körvezérlő-vevő bitmintáinak tárolása vagy az összes lényeges hálózati és szabályozó paraméter rögzítése az első üzembe helyezés során.
A Phoenix Contact ezenkívül további funkcióblokk-könyvtárakat is kínál az EZA-szabályzó követelményspecifikus interfészeinek megvalósításához. Ezek tartalmazzák többek között a decentralizált létesítmények távvezérlés-technikán keresztül történő integrálására szolgáló modulokat is. Ezen túlmenően a specifikus fotovillamos funkcióblokkok egyszerűsítik a kommunikációt az inverterekkel és az energiamérő készülékekkel, vagy a gyártótól független portálhoz való csatlakozást.
Lépjen kapcsolatba szakértőinkkel!
További hozzájárulások
Tiszta vizet a Bodeni-tónak
Innovatív megoldás a Bodeni-tó tiszta vizéért és a szivattyúk hatékony felügyeletéért.
Teljes széllel a kiberbűnözés ellen
A Phoenix Contact hatékony biztonsági megoldásokkal védi a szélkerekeket és más megújuló energiatermelőket a kiberbűnözéstől.
Zöld energia biztonsággal
Hauke Kästing és a Phoenix Contact megvédi a szélerőműveket a kiberbűnözés ellen.