Solární energie a akumulace v ČR,

Transkript

1 Požadavky na FVE při změnách frekvence sítě Solární energie a akumulace v ČR, Svatopluk Vnouček, řed. sekce Rozvoj a technická koncepce PS VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ

2 Obsah Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE Frekvence v propojených soustavách Doporučené úpravy chování FVE Specifika FVE v ČR Možnosti provedení přenastavení FVE Závěr

3 Vývoj instalovaného výkonu FVE (2006 až 2016) zdroj ERÚ ROK Instalovaný výkon (MW) 0,2 3,4 39,5 464, , , , , , , ,0

4 FVE - průběh a maximum výroby

5 Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE (1) Zdroj: ECOFYS, WS zkušenosti s retrofitem v DE Zdroj: ENTSO-E: Dispersed generation impact on CE region, Dynamic study 2014 V minulosti normy a pravidla vyžadovaly rychlé odpojení rozptýlených zdrojů od sítě při malých změnách frekvence Zanedbával se tak kumulativní vliv těchto zdrojů na celkovou bilanci sytému Při poruše s dopadem na změnu frekvence by odpojený výkon rozpt. zdrojů přesáhl bezpečnostní limity ENTSO-E ENTSO-E se tímto problémem v roce zabývalo a vydalo oficiální report a doporučení

6 Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE (2) DISPERSED GENERATION IMPACT ON CONTINENTAL EUROPE REGION SECURITY ENTSO-E Position Paper, 15. listopad Každý členský stát se vyzývá, aby přijal vhodná opatření, zajišťující, že nově instalovaná rozptýlená výroba bude v souladu s požadavky na odpojení z frekvenčních důvodů stanovených v návrhu síťového kodexu o požadavcích na generátory (Nařízení Komise (EU) 2016/631), aniž by čekal, než kodex vstoupí v platnost. 2. Každý členský stát se vyzývá, aby inicioval diskusi mezi národními autoritami, regulačními orgány a provozovateli sítí k určení rozsahu potřebného dovybavení (retrofitu) na úrovni členských států, a zahájil proces tohoto dovybavování (retrofitu).

7 Obsah Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE Frekvence v propojených soustavách Doporučené úpravy chování FVE Specifika FVE v ČR Možnosti provedení přenastavení FVE Závěr

8 Frekvence v propojených soustavách

9 Systémová porucha 4. listopadu 2006 V noci ze dne 4. listopadu 2006, kolem 22:10, postihla propojenou síť UCTE vážná porucha, pocházející ze Severní Německé přenosové soustavy, která vedla k přerušení dodávky elektřiny pro 15 milionů evropských domácností a rozdělení synchronně propojené sítě UCTE do tří oblastí. Okamžitá opatření přijatá všemi provozovateli přenosových soustav (TSO) v souladu s bezpečnostními standardy UCTE zabránila aby se tato porucha změnila v celoevropský výpadek (blackout). Nicméně tato událost patří mezi největší a nevážnější v Evropě zaznamenané poruchy rozvodné sítě. Zdroj: Final Report ENTSO-E System Disturbance on 4 November 2006 union for the co-ordination of transmission of electricity

10 Obsah Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE Frekvence v propojených soustavách Doporučené úpravy chování FVE Specifika FVE v ČR Možnosti provedení přenastavení FVE Závěr

11 Doporučené úpravy chování FVE DOKUMENTY URČUJÍCÍ NOVÉ PODMÍNKY 1. Nařízení Komise (EU) 2016/631 ze dne 14. dubna 2016, kterým se stanoví kodex sítě pro požadavky na připojení výroben k elektrizační soustavě 2. EN50438: Requirements for micro-generating plants to be connected in parallel with public low-voltage distribution networks 3. TS Requirements for generating plants to be connected in parallel with distribution networks - Part 1: Connection to a LV distribution network and above 16A 4. TS Requirements for generating plants to be connected in parallel with distribution networks - Part 2: Connection to a MV distribution network 5. Příloha 4 PPDS Pravidla pro paralelní provoz zdrojů se sítí provozovatele distribuční soustavy 6. ENTSO-E Position Paper Dispersed generation impact on continental Europe region security MIKROZDROJE Maximální vypínací čas [s] Nastavení pro vypnutí nadpětí 1. stupeň (1) V + 10 % nadpětí 2. stupeň 0,2 230 V + 15 % podpětí 1,5 230 V - 15 % nadfrekvence 0,5 52 Hz podfrekvence 0,5 47,5 Hz

12 Doporučené úpravy chování FVE Podfrekvence Příslušný provozovatel PS definuje dovolené snížení činného výkonu z maximální hodnoty se snižující se frekvencí v rozsahu mezi plnými čarami. Nadfrekvence Všechny výrobny připojené do DS, které se automaticky neodpojí, musí být schopné při kmitočtu nad 50,2 Hz snižovat okamžitý činný výkon gradientem 40 % na Hz. f s 50,2 Hz ΔP f s ΔP = 40% * P m pro Hz ΔP 50,2Hz fs P 20P při 50,2 Hz < fs < 51,5 Hz m 50Hz P m okamžitý dostupný výkon ΔP snížení výkonu f s frekvence sítě Diagram představuje meze, definované příslušným provozovatelem PS. V rozsahu 47,5 Hz < f s < 50,2 Hz žádné omezení Při f s <= 47,5 Hz a f s 51,5 Hz odpojení od sítě.

13 Obsah Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE Situace předcházející přenastavení FVE v EU Doporučené úpravy Specifika FVE v ČR Možnosti provedení přenastavení FVE Závěr

14 Specifika FVE v ČR (1) Výkonová skladba FVE Většina výkonu FVE instalována ve fotovoltaických elektrárnách s vyššími jednotkovými výkony. Více jak 60 % výkonu připadá na fotovoltaické zdroje s jednotkovým výkonem vyšším jak 1 MW. Rozložení výkonu FVE mezi napěťové hladiny Většina výkonu směrována do napěťové hladiny VN. Celkem je tak do VN připojeno cca 78 % z celkového výkonu FVE provozovaných na území ČR. Způsob konstrukce FVE Řada FVE s celkovým výkonem řádu MW a výše je konstrukčně řešena z malých decentrálních střídačů o výkonu jednotek desítek kw. Technická vybavenost FVE Velké množství FVE je vybaveno starší technologií. V některých případech se jedná o výběhovou technologii již v roce instalace, neboť v letech 2009, 2010 byl obecně nedostatek technologie pro výstavbu fotovoltaických zdrojů a tak docházelo k instalaci starší technologie, aby se splnil termín připojení k síti.

15 Specifika FVE v ČR (2)

16 Specifika FVE v ČR (3)

17 Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE Situace předcházející přenastavení FVE v EU Doporučené úpravy Specifika FVE v ČR Možnosti provedení přenastavení FVE Závěr

18 Možnosti provedení přenastavení FVE (1) Přenastavení FVE by vyžadovalo úzkou spolupráci s výrobci technologie problém pro území ČR, řada společností uzavřela oficiální zastoupení, řada společností fúzovala a řada jich zanikla. Jednorázová akce Z pohledu všech dotčených subjektů (výrobci, PDS či PPS) je tento scénář sice nejrychlejší, avšak nejvíce nákladnou variantou. V případě provedení přenastavení frekvenčních ochran fotovoltaických elektráren samostatnou akcí není možné využít souběhu možné obnovy zařízení a jednotlivých úkonů servisních organizací. Přirozená obměna při dožití technologie Nejjednodušší forma řešení procesu retrofitu. Aby bylo možné toto provedení přenastavení frekvenčních ochran FVE, bylo by nutné vycházet z desetiletého cyklu obměny technologie. Provedení přenastavení by tak bylo dosaženo okolo roku Skutečnost je však velmi odlišná a technická životnost střídačů se pohybuje na úrovni let, což významně posouvá horizont případné výměny až za r a z pohledu plošného přenastavení frekvenčních ochran a doplnění funkce P(f) je tak tato varianta zcela nereálná. Postupný proces přenastavení frekvenčních ochran Jde především o využití pravidelných servisních zásahů na zařízení. Toho je možné využít zejména u centrálních střídačů, kdy se dá očekávat každoroční kontrola technického stavu střídačů a při této kontrole může dojít i k vlastnímu přenastavení frekvenčních ochran a doplnění požadované funkce závislosti P(f). Tato varianta tak přinese nižší náklady, neboť dojde k synergii činností servisních organizací a náklady na straně PDS, zejména v personální rovině, budou také významně nižší. Z uvedených scénářů se tato varianta jeví jako nejoptimálnější.

19 Možnosti provedení přenastavení FVE (2) Optimalizace výkonu FVE pro retrofit je stanoven na 100 kw Celkem ks (5,4 %) FVE pro retrofit, resp MW (85 %) Určeno k retrofitu

20 Možnosti provedení přenastavení FVE (3) St. Frekvence Odpínaný výkon 1. 50,2 Hz 10% 2. 50,5 Hz 12% 3. 50,8 Hz 12% 4. 51,1 Hz 16% 5. 51,5 Hz 50%

21 Možnosti provedení přenastavení FVE (4) PROBLÉM NASTAVENÍ FREKVENČNÍHO PÁSMA 47,5 51,5 HZ Mezní hodnoty frekvencí 47,5 Hz a 51,5 Hz uvedené v Nařízení Komise (EU) č. 2016/631 se shodují s požadavky doporučení ENTSO-E. Pásmo frekvence 47,5 49 Hz resp ,5 Hz je definováno pro přechodové stavy týkající se významnějších odchylek frekvence při rozsáhlých poruchách v soustavě Pro časově neomezený provoz definuje Nařízení Komise (EU) č. 2016/631 pásmo frekvence Hz. Optimalizace - zvážit, zda nastavit toto zúžené pásmo a vyhovět tak nastavení pro neomezený provoz. Obr: Dopad na počet kusů a celk. výkonu střídačů (od 30 kw výše), které se tímto krokem stanou vyhovující z pohledu rozsahu frekvence.

22 Obsah Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE Situace předcházející přenastavení FVE v EU Doporučené úpravy Specifika FVE v ČR Možnosti provedení přenastavení frekvenčních ochran FVE Závěr

23 Závěr FVE provozované na zásobovacím území distributorů ČR mají svá specifika, která je nutné při úvahách o přenastavení FVE respektovat Z uvažovaných scénářů se jako optimální jeví scénář postupného provedení S ohledem na životnost zařízení není možné využít možnosti přenastavení frekvenčních ochran při dožití technologie? U technologie, která nesplňuje požadavek nastavení v širokém pásmu se jako výhodné jeví možnost nastavení alespoň v pásmu užším Hz. S ohledem na výkonovou skladbu FVE provozovaných na zásobovacím území ČR je vhodné vést diskuse o plném naplnění požadavku ENTSO-E. Posun jednotkového výkonu FVE vstupujícího do procesu retrofitu vede ke značnému snížení počtu dotčených FVE, avšak k minimálnímu snížení retrofitovaného výkonu, což by mělo velmi příznivý vliv na celkové náklady spojené s procesem retrofitu.

24 Děkuji za pozornost Ing. Svatopluk Vnouček, Ph.D. VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ ČEPS, a.s., Elektrárenská 774/2, Praha 10,

25 Disclaimer Stanoviska v této prezentaci uvedená či ji doprovázející při ústním podání představují toliko osobní názory autora a nejsou úplným a uceleným výkladem přednášejícího jako odborníka. Informace a rady z této prezentace vyplývající jsou toliko ilustrativní povahy, upravené pro pedagogické účely, a nemají za cíl směrovat posluchače či čtenáře k určitému jednání či nekonání či jej dokonce radou poškozovat. Tato prezentace může obsahovat informace podávané v odhadu, nadsázce či žertu, jakož i jinak nikoliv vážně míněná sdělení. Graficky ztvárněná forma prezentace je z povahy věci komponována heslovitě, útržkovitě a v náznacích a nelze ji tedy vykládat toliko podle tohoto grafického ztvárnění. Přednášející zároveň prohlašuje, že nemá v úmyslu udílet touto prezentací komukoliv vědomě nesprávné, neúplné či dokonce škodlivé informace nebo rady ve smyslu 2950 zákona č. 89/2012 Sb., občanský zákoník, v platném znění.