Kompensacja mocy biernej jest obecnie kluczowa, jeśli chodzi o oszczędności w obiektach OZE. Nieprawidłowe działanie wewnętrznej sieci energetycznej lub brak istotnych elementów systemu sterowania mogą okazać się powodem zbędnych kosztów. Z kolei warunki przyłączenia wydawane przez operatora określają ilość pobieranej i generowanej mocy biernej dla każdego obiektu. Liczy się nie tylko odpowiednia kompensacja mocy biernej, ale też jej regulacja. Z pomocą przychodzą autorskie rozwiązania wykorzystujące algorytmy sterowników PLC, które umożliwiają bardziej precyzyjne sterowanie niż w dotychczas znanych i używanych rozwiązaniach.

Regulacja mocy biernej to nie tylko sposób na szukanie oszczędności, ale też obowiązek prawny. Za jej sprawą można zaoszczędzić nawet do 33% na fakturach za energię, podczas gdy redukcja samych wydatków na energię bierną w ramach danej organizacji może wynieść nawet 95%. Z kolei kodeks sieciowy NC RfG nakłada na obiekty OZE szereg wymagań z tego zakresu, operatorzy mogą nałożyć bardzo dotkliwe kary z tytułu niezapewnienia regulacji mocy biernej na wyznaczonym poziomie, czy też nawet odłączyć obiekt (farmę fotowoltaiczną lub wiatrową). Dlatego szczególnym zainteresowaniem, w obliczu niepewności rynkowej i wzrostu cen za energię zaczyna cieszyć się zagadnienie skutecznego zarządzania mocą bierną, czyli tym aspektem, na który każda organizacja ma wpływ.

Kompensacja mocy biernej w obiektach OZE, czyli redukcja kosztów

Pierwszym krokiem, jaki należy podjąć w celu wyeliminowania możliwych, często wysokich opłat za energię bierną jest wykonanie analizy pracy obiektu, która będzie miała na celu określenie możliwości kompensacji/regulacji przez zainstalowane falowniki czy turbiny. Niestety, wykorzystanie jednostek wytwórczych do kompensacji mocy biernej powoduje obniżenie generacji mocy czynnej, co przekłada się na spadek zysków. W tym celu stosuje się statyczne metody kompensacji, czyli baterie kondensatorów oraz dławiki kompensacyjne. Wprowadzenie kompensacji skutecznie ograniczającej moc bierną w sieci wpływa na zmniejszenie współczynnika mocy, redukuje straty mocy czynnej w sieci wewnętrznej obiektu, wydłuża żywotność kabli, transformatora i innych elementów. Jest to zatem działanie wskazane z punktu widzenia optymalizacji kosztów.

Sama kompensacja to za mało

W przypadku obiektów wytwórczych, takich jak OZE, istnieje konieczność nie tylko kompensacji mocy biernej, ale też zapewnienie odpowiedniej jej regulacji. Warunki, jakie należy spełnić są określane przez OS dla konkretnego obiektu oraz w kodeksach sieciowych i opartych na nich wymogach ogólnego stosowania. Wytyczne te wprowadzają konieczność generowania znacznie szerszego spektrum mocy biernej niż jest to konieczne w przypadku kompensacji. Na obiektach stosuje się skomplikowane układy regulacyjne, pracujące ze statycznymi (baterie kondensatorów, dławiki) i dynamicznymi źródłami mocy biernej. Z pomocą przychodzą dedykowane rozwiązania projektowane z myślą o instalacjach regulacji mocy biernej wykonywanych dla obiektów OZE.

Precyzja w branży OZE: dławik kompensacyjny z przełącznikiem zaczepów

Jak podkreśla Marcin Fronc z firmy Electrum Concreo: – Na szczególną uwagę w zakresie rozwiązań wspierających regulację mocy biernej zasługuje instalacja, w której dławik kompensacyjny ma możliwość regulacji biernej mocy indukcyjnej za pomocą przełącznika zaczepów. To rozwiązanie, które w 2021 r. uruchomiliśmy i przetestowaliśmy na stacji elektroenergetycznej GPO Mława. Dławik wyposażony w podobciążeniowy przełącznik zaczepów sprawił, że moc bierna obiektu jest regulowana znacznie dokładniej (chociaż nadal skokowo) niż w standardowych dławikach w całym zakresie mocy czynnej obiektu.

Innowacją rozwiązania było opracowanie specjalistycznego sterownika, zapewniającego współpracę między SCADA farmy wiatrowej (odpowiedzialną za regulację mocy biernej) z automatyką dławika regulowanego. Układ dodatkowo odpowiada za bezpieczne sterowanie załączaniem baterii kondensatorów i monitoring obu urządzeń.

Korzyści są wymierne

To autorskie rozwiązanie opracowane w Biurze Projektowym Electrum Concreo stanowi niedrogą alternatywę dla modułów współpracujących z zewnętrznymi, statycznymi źródłami mocy biernej, które w większości przypadków umożliwiają tylko załączenie/wyłączenie poszczególnych źródeł mocy biernej, bez możliwości ich regulacji.

Jak podkreśla Władysław Masłowski z V-Ridium: – Idea była taka, by zredukować zbędne koszty związane z wprowadzeniem nadmiaru mocy biernej do sieci i umożliwić stworzenie spójnego systemu kontrolującego moc bierną generatorów, dostosowującego ją do bieżących wymagań. W efekcie ma to służyć właściwemu spełnieniu wymogów, jakie nakłada na nas kodeks sieciowy.

Działanie sterownika w praktyce

Algorytm umożliwiający regulację pracy dławika i baterii kondensatorów opracowany w grupie Electrum współpracuje zarówno ze SCADĄ wiatrową, jak i SCADĄ stacyjną. Sterownik ten komunikuje się z systemem SCADA farmy wiatrowej i na podstawie otrzymanych od niej informacji oraz algorytmu zaimplementowanego w nim samym dokonuje sterowania urządzeniami takimi jak wyłącznik pola baterii kondensatorów, wyłącznik pola dławika kompensacyjnego oraz 14-stopniowy przełącznik zaczepów dławika kompensacyjnego.

Jak zaznacza Władysław Masłowski: – Głównym zadaniem sterownika jest regulacja mocy biernej w trybie on-line do optymalnego poziomu wynikającego z nastaw zadanych przez operatora sieci. Według planu ma to pozwolić na dokładniejsze sterowanie urządzeniami wykonawczymi, które w przypadku takich przedsięwzięć i konieczności optymalizacji kosztów nabiera szczególnego znaczenia.

Przyszłością energetyki są personalizowane rozwiązania

Jak podkreśla Marcin Fronc: – Zarówno algorytm, jak i sam sterownik są bardzo wczesnym etapem bardziej rozbudowanego, samodzielnego sterownika, zapewniajacego pełną kontrolę obiektów energetycznych w zakresie spełnienia wymagań kodeksu „NC RFG” z uwzględnieniem warunków krajowych.

Wielkim atutem omawianego narzędzia jest to, że może współpracować z kilkoma (więcej niż jednym) różnymi systemami wytwórczymi OZE typu farmy wiatrowe czy farmy fotowoltaiczne. Co więcej, jak na kompletny układ regulacji przystało, można nim sterować statycznymi źródłami mocy biernej, takimi jak: bateria kondensatorów i dławik kompensacyjny – zarówno regulowany/zaczepowy, jak i działający w trybie załącz/wyłącz. Sterownik wraz z algorytmem to rozwiązanie szyte na miarę, które może całkowicie zmienić podejście do zarządzania i sterowania regulacją mocy biernej.

Zdaniem Marcina Oksimowicza z Electrum Concreo: – Rozwiązania szyte na miarę w dziedzinie energetyki i automatyki to dla nas codzienność. Jesteśmy przekonani, że skalowalność i dalsza rozbudowa funkcjonalności sterownika są możliwe i pożądane przez naszych klientów, dla których liczą się oszczędności i optymalizacje.

źródło: pointb