Managementul conexiunii de alimentare 2.0: sistem de control pentru generarea energiei cu funcții suplimentare Phoenix Contact oferă o soluție certificată pentru sistemele fotovoltaice.
Rezumat
Operatorii de rețea sunt obligați să introducă în rețea cât mai multă energie din surse regenerabile, fără a pune în pericol stabilitatea rețelei. Prin urmare, sistemele de control pentru generarea energiei, adică unitățile de control pentru sistemele de generare a energiei, sunt utilizate pentru a controla și regla puterea activă și reactivă. Dispozitivele certificate de la Phoenix Contact pot face chiar mai mult datorită tehnologiei PLCnext Technology care stă la baza acestora.
Prezentare generală a unui sistem fotovoltaic cu management al conexiunii de alimentare
Generarea de energie și calitatea rețelei: o provocare pentru tranziția energetică
Potrivit Ministerului Federal pentru Afaceri Economice și Energie, energiile regenerabile reprezintă cea mai importantă sursă de energie electrică din Germania. Fiind un pilon central al tranziției energetice, ponderea sa în consumul de energie electrică crește constant: de la aproximativ 6 % în anul 2000 la 46 % în anul 2022. La sfârșitul anului 2022, aproximativ 2,6 milioane de sisteme fotovoltaice (FV) au produs aproximativ 66 GW de energie în cadrul energiilor regenerabile. Cu toate acestea, creșterea constantă a numărului de sisteme fotovoltaice instalate atât în rețeaua de joasă, cât și în cea de medie tensiune ridică provocări considerabile. Acest lucru se datorează faptului că sistemele descentralizate de generare a energiei trebuie să contribuie, de asemenea, la asigurarea calității rețelei.
Frecvența și tensiunea sunt utilizate ca parametri relevanți pentru evaluarea acestora. Frecvența rețelei depinde de echilibrul puterii active din rețea. În cazul în care generatoarele introduc în rețea mai multă putere activă decât au nevoie consumatorii, frecvența rețelei crește. Pe de altă parte, tensiunea de alimentare este influențată de echilibrul puterii reactive din rețea. În cazul în care cererea de putere reactivă crește aici, acest lucru duce la o reducere a tensiunii de alimentare.
Premise tehnice și de reglementare
Se spune adesea că sistemele descentralizate de generare a energiei au un impact negativ semnificativ asupra calității rețelei. Acest lucru se datorează în principal faptului că condițiile externe, cum ar fi vântul sau soarele, care determină în mod semnificativ puterea sistemelor, nu pot fi nici controlate, nici planificate suficient. Ceea ce se uită este faptul că aceste sisteme oferă deja premisele tehnice pentru a stabiliza frecvența și tensiunea de alimentare. Pentru ca ponderea energiilor regenerabile în consumul de energie electrică să crească semnificativ pe termen mediu, este necesară, fără îndoială, o extindere masivă a acumulatorilor.
Pe lângă generarea de energie, trebuie rezolvate și sarcini generale în ceea ce privește distribuția energiei. Liberalizarea piețelor de energie electrică este din ce în ce mai mult însoțită de transmiterea energiei dincolo de granițe. Ca o consecință logică, specificațiile europene au fost adoptate în așa-numitul „Cod de rețea – Cerințe pentru generatoare”. Codul de rețea descrie normele de conectare la rețea la care sunt supuse sistemele de generare a energiei instalate în Europa. Pentru a obține cele mai bune beneficii posibile, acesta trebuie adaptat la condițiile locale din fiecare țară.
Valabil pentru majoritatea sistemelor comerciale
În acest context, VDE (Asociația pentru Tehnologii Electrice, Electronice și Informaționale) a elaborat, în numele Ministerului Federal pentru Afaceri Economice și Energie, patru norme naționale de aplicare pentru toate nivelurile de tensiune. Fiind una dintre directive, VDE-AR-N 4110 „Reguli tehnice de conectare pentru tensiunea medie” înlocuiește Directiva privind tensiunea medie a BDEW (Asociația Germană a Industriilor Energiei și Apei). Începând cu aprilie 2019, conformitatea cu VDE-AR-N 4110 este obligatorie pentru toate sistemele noi de generare a energiei care urmează să fie puse în funcțiune cu o putere a sistemului de 135 kW sau mai mare și un domeniu de tensiune cuprins între 1 și 60 kV. Prin urmare, norma de aplicare se aplică majorității sistemelor fotovoltaice comerciale.
Un aspect al normei VDE-AR-N 4110/20 se referă la obligația de a utiliza numai controlere certificate pentru managementul conexiunii de alimentare. Sistemul de control pentru generarea energiei asigură respectarea valorilor de referință stabilite pentru puterea activă sau reactivă și a procedurilor de control specificate la punctul de conectare la rețea. Valorile de referință sunt determinate fie de către terți – operatorul de rețea sau distribuitorul direct – prin intermediul tehnologiei de control la distanță sau în cadrul curbelor caracteristice definite în VDE-AR-N 4110/20.
Combinație completă de dispozitive de comutare, inclusiv sistem de control pentru generarea energiei certificat de la Phoenix Contact
Certificarea complexă a soluțiilor proprii
FGW TR8 este directiva aplicabilă pentru certificarea caracteristicilor electrice ale sistemelor de control pentru generarea energiei. FGW TR3 trebuie să fie consultată în ceea ce privește măsurarea și testarea acestor caracteristici electrice. În cele din urmă, modelarea și validarea modelelor de simulare a caracteristicilor electrice fac obiectul FGW TR4.
Obținerea așa-numitului certificat de componentă pentru sistemele de control pentru generarea energiei necesită un efort mare, atât din punct de vedere tehnic, cât și financiar. În special în sectorul fotovoltaic, unde piața din Germania este foarte fragmentată, certificarea sistemelor de control special concepute nu va fi rentabilă pentru majoritatea instalatorilor de sisteme. Un aspect care ar trebui să fie cel puțin la fel de important ca și conformitatea cu directiva privind conexiunea este utilizarea flexibilă a sistemului de control.
Multe funcții într-un singur dispozitiv
În acest context, chiar înainte de certificare, Phoenix Contact a luat în considerare problema modului de a asigura conformitatea cu standardele fără a renunța la numeroasele posibilități ale controlerului industrial pe care se bazează soluția. Acest lucru se datorează faptului că actuala generație de PLC bazată pe tehnologia deschisă PLCnext Technology este utilizată ca hardware.
Tehnologia nu numai că permite utilizarea unor limbaje de programare diferite – cum ar fi IEC 61131, C/C++, C# sau Matlab/Simulink – într-un singur proiect. De asemenea, este posibilă combinarea diferitelor funcții într-un singur dispozitiv. Phoenix Contact nu oferă utilizatorilor o soluție universală, ci se adresează în mod special utilizatorilor care au cunoștințele de sistem și de programare necesare pentru aplicația lor. De exemplu, în proiectele inițiale, a fost implementată o conexiune de la distanță în plus față de funcția de control certificată în același controler industrial. O astfel de abordare este eficientă din punct de vedere al costurilor și economisește spațiu, deoarece pentru această sarcină se utilizează de obicei două dispozitive separate.
PLCnext Control permite dezvoltarea codului de program cu diferite instrumente software și chiar execuția paralelă pe dispozitiv
Exemplu de aplicație pentru o punere în funcțiune simplă
Pentru a sprijini clienții în punerea în funcțiune a soluției descrise mai sus, Phoenix Contact oferă un exemplu de aplicație pentru conectarea tehnologiei de control la distanță, inclusiv o aplicație web pentru parametrizarea sistemului de control pentru generarea energiei. În afară de punerea în aplicare a interfețelor specifice cerințelor respective, nu este necesară nicio altă ajustare. Cu toate acestea, pot fi adăugate funcții suplimentare, în funcție de necesități. Modul de control, configurarea parametrilor regulatorului PID standard, setarea punctelor de interpolare ale curbei caracteristice, stocarea combinațiilor de biți pentru receptorul de control al ondulației sau înregistrarea tuturor parametrilor esențiali ai rețelei și ai regulatorului în timpul primei puneri în funcțiune fac parte din această aplicație.
Phoenix Contact oferă, de asemenea, biblioteci suplimentare de blocuri funcționale pentru implementarea interfețelor specifice cerințelor sistemului de control pentru generarea energiei. Acestea includ, printre altele, blocurile pentru integrarea sistemelor descentralizate prin intermediul tehnologiei de control la distanță. În plus, blocurile funcționale specifice fotovoltaicelor simplifică comunicarea cu invertoarele, dispozitivele de măsurare a energiei sau conectarea la un portal independent de producător.
Ia legătura cu experții noștri
Contribuții suplimentare
Apă curată pentru lacul Konstanz
Soluție inovatoare pentru apă curată în lacul Konstanz și monitorizare eficientă a pompelor.
Puterea vântului împotriva infracțiunilor cibernetice
Phoenix Contact oferă soluții de securitate eficiente pentru protejarea turbinelor eoliene și a altor surse de energie regenerabilă împotriva infracțiunilor cibernetice.
Energie verde protejată
Hauke Kästing și Phoenix Contact protejează turbinele eoliene împotriva infracțiunilor cibernetice.