2024-02-26

Besleme yönetimi 2.0: ek işlevlere sahip güç kontrol ünitesi Phoenix Contact, fotovoltaik sistemler için sertifikalı bir çözüm sunar.

Yüzlerce güneş panelinin bulunduğu güneş parkının görünümü

Kısa özet

Şebeke operatörleri, şebekenin istikrarını riske atmadan, yenilenebilir kaynaklardan mümkün olduğu kadar fazla enerjiyi şebekeye çekmekle yükümlüdür. Güç kontrol üniteleri, yani enerji üretim tesislerine yönelik kontrolörler, aktif ve reaktif gücü kontrol etmek ve düzenlemek için kullanılır. Ancak Phoenix Contact'ın sertifikalı cihazları, temeldeki PLCnext Technology'si nedeniyle çok daha fazla özelliğe sahiptir.

Besleme yönetimli bir fotovoltaik sisteme genel bakış

Besleme yönetimli bir fotovoltaik sisteme genel bakış

Enerji üretimi ve şebeke kalitesi: Enerji devrimindeki zorluk

Alman Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı'na göre yenilenebilir enerji Almanya'daki en önemli elektrik kaynağıdır. Enerji devriminin temel direği olan elektrik tüketimindeki payı sürekli artıyor: 2000'de yaklaşık %6'dan 2022'de %46'ya. 2022'nin sonunda yaklaşık 2,6 milyon fotovoltaik sistem (PV), yenilenebilir enerjilerin bir parçası olarak yaklaşık 66 GW enerji üretti. Bununla birlikte, hem alçak hem de orta gerilim şebekelerinde kurulu PV'deki istikrarlı artış önemli zorluklara yol açmaktadır. Bunun nedeni, merkezi olmayan enerji üretim tesislerinin de şebeke kalitesinin sağlanmasına katkıda bulunması gerekliliğidir.

Frekans ve gerilim, bunların değerlendirilmesinde ilgili parametreler olarak kullanılır. Şebeke frekansı şebekenin aktif güç dengesine bağlıdır. Jeneratörlerin şebekeye yüklerin ihtiyaç duyduğundan daha fazla aktif güç beslemesi durumunda şebeke frekansı yükselir. Şebeke gerilimi ise şebekenin reaktif güç dengesinden etkilenir. Burada reaktif güce olan talebin artması şebeke geriliminin düşmesine neden olur.

Teknik ve düzenleyici gereklilikler

Merkezi olmayan enerji üretim tesislerinin genellikle güç kalitesi üzerinde önemli ölçüde olumsuz etkiye sahip olduğu söylenir. Bunun temel nedeni, sistemlerin performansını büyük ölçüde belirleyen rüzgâr, güneş gibi dış koşulların ne kontrol edilebilmesi ne de yeterince planlanabilmesidir. Bu sistemlerin, şebeke geriliminin yanı sıra şebeke frekansının da stabilizasyonu için teknik ön koşulları zaten sağladığı unutulmaktadır. Eğer yenilenebilir enerjinin elektrik tüketimindeki payı orta vadede önemli ölçüde artacaksa, enerji depolama sistemlerinin büyük ölçüde genişletilmesinin gerekliği açıktır.

Enerji üretiminin yanı sıra enerji dağıtımındaki genel görevlerin de çözülmesi gerekiyor. Örneğin, elektrik piyasalarının liberalleşmesine giderek sınır ötesi enerji iletimi eşlik ediyor. Mantıksal bir sonuç olarak, “Ağ Kodu – Jeneratörler için Gereksinimler” olarak adlandırılan Avrupa spesifikasyonları benimsenmiştir. Bu ağ kodu, Avrupa'da kurulu enerji üretim sistemlerinin tabi olduğu şebeke bağlantı kurallarını tanımlamaktadır. Mümkün olan en iyi faydayı elde etmek için, her ülkenin yerel koşullarına uyarlanması gereklidir.

Çoğu ticari sistem için geçerlilik

Bu çerçevede, VDE (Alman Elektrik Mühendisliği, Elektronik ve Bilgi Teknolojileri Birliği), Alman Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı adına tüm gerilim seviyeleri için dört ulusal uygulama kuralı geliştirmiştir. Direktiflerden biri olan VDE-AR-N 4110 “Orta Gerilim Teknik Bağlantı Kuralları”, BDEW (Federal Enerji ve Su Yönetimi Birliği) orta gerilim direktifinin yerini almaktadır. Nisan 2019'dan bu yana, VDE-AR-N 4110, 135 kW sistem çıkışına ve 1 ila 60 kV gerilim aralığına sahip yeni devreye alınan tüm enerji üretim tesisleri için zorunlu olmuştur. Bu nedenle uygulama kuralı bir çok ticari PV sistemini etkilemektedir.

VDE-AR-N 4110/20'nin bir yönü, yalnızca sertifikalı besleme yönetimi kontrolörlerinin zorunlu kullanımıyla ilgilidir. Güç kontrol üniteleri, şebeke bağlantı noktasında aktif ve reaktif güce ilişkin ayar noktalarının yanı sıra belirlenen kontrol prosedürlerinin takip edilmesini sağlar. Ayar noktaları, uzaktan kontrol teknolojisi aracılığıyla üçüncü taraflar (şebeke operatörü veya doğrudan pazarlamacı) tarafından veya VDE-AR-N 4110/20'de tanımlanan karakteristik eğriler çerçevesinde belirlenir.

Güç kontrol üniteli şalt ve kontrol tertibatı

Phoenix Contact'ın sertifikalı güç kontrol ünitesi dahil komple şalt ve kontrol donanımı montajı

Şirket içi çözüm kompleksinin sertifikasyonu

FGW TR8, güç kontrol ünitelerinin elektriksel özelliklerinin sertifikasyonu için ilgili direktif olarak kullanılmalıdır. Bu elektriksel özelliklerin ölçümü ve testi açısından FGW TR3 kullanılmalıdır. Son olarak, elektriksel özelliklerin simülasyon modellerinin modellenmesi ve doğrulanması FGW TR4'e tabidir.

PGS kontrolörleri için bileşen sertifikası olarak adlandırılan sertifikayı almak için gereken çaba hem teknik hem de mali açıdan yüksektir. Özellikle Almanya'da oldukça parçalı bir pazara sahip olan fotovoltaik alanında, özel olarak geliştirilmiş kontrolörlerin sertifikalandırılması, sistem kurulumcularının çoğunluğu için faydalı olmayacaktır. En az bağlantı direktifine uygunluk kadar önemli olması gereken bir husus da kontrolörün esnek kullanımıdır.

Sadece bir cihazda birkaç fonksiyon

Bu çerçevede Phoenix Contact, sertifikasyondan önce bile, çözümün dayandığı endüstriyel kontrolörün sunduğu farklı olanaklar olmadan standartlara uygunluğun nasıl sağlanabileceği sorusunu ele almıştır. Bunun nedeni, donanım olarak açık PLCnext Technology'sini temel alan mevcut PLC neslinin kullanılmasıdır.

Teknoloji yalnızca IEC 61131, C/C++, C# ve Matlab Simulink gibi farklı programlama dillerinin tek bir projede kullanılmasına olanak sağlamakla kalmıyor çeşitli işlevler tek bir cihazda birleştirilebiliyor. Phoenix Contact kullanıcıya hepsi bir arada bir çözüm sunmaz, ancak özellikle uygulamaları için gerekli sistem ve programlama bilgisine sahip kullanıcılara hitap eder. Örneğin ilk projelerde, sertifikalı kontrol fonksiyonuna ek olarak aynı endüstriyel kontrolöre uzaktan kontrol bağlantısı da uygulandı. Normalde bu görev için iki ayrı cihaz kullanılacağından, bu yaklaşım uygun maliyetlidir ve yer tasarrufu sağlar.

PLCnext Technology'li bir kontrolörün topolojisi

PLCnext Control, program kodunun farklı yazılım araçlarıyla geliştirilmesine ve hatta cihazda paralel yürütülmesine olanak tanır

Kolay devreye alma için uygulama örneği

Yukarıda açıklanan çözümün devreye alınmasında müşterileri desteklemek için Phoenix Contact güç kontrol ünitesini yapılandırmaya yönelik bir web uygulaması da dahil olmak üzere uzaktan kontrol teknolojisinin bağlantısına yönelik bir uygulama örneği sağlamaktadır. İlgili gereksinime özel arayüzlerin uygulanması haricinde başka ayarlama yapılmasına gerek yoktur. Ancak ihtiyaç halinde ek işlevler eklenebilir. Kontrol modu, standart PID kontrol cihazı parametrelerinin konfigürasyonu, karakteristik eğri enterpolasyon noktalarının ayarlanması, dalga kontrol alıcısı için bit modellerinin depolanması ve ilk devreye alma sırasında tüm temel network ve kontrolör parametrelerinin kaydedilmesi bu uygulamanın bir parçasıdır.

Phoenix Contact ayrıca güç kontrol ünitesinin gereksinime özel arayüzlerini uygulamaya yönelik ek fonksiyon bloğu kütüphanesi de sunmaktadır. Diğerlerinin yanı sıra bunlar, merkezi olmayan sistemlerin uzaktan kontrol teknolojisi aracılığıyla entegre edilmesine yönelik modülleri içerir. Ayrıca fotovoltaiğe özel fonksiyon modülleri invertörler, enerji sayaçları ile haberleşmeyi ve üreticiden bağımsız bir portala bağlantıyı kolaylaştırır.

Yazar: Thomas Boldt

E-Posta:

İlgili Makaleler