Solární energie a akumulace v ČR,

Požadavky na FVE při změnách frekvence sítě Solární energie a akumulace v ČR, 25.04.2017 Svatopluk Vnouček, řed. sekce Rozvoj a technická koncepce PS VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ

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

Vývoj instalovaného výkonu FVE (2006 až 2016) zdroj ERÚ ROK 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Instalovaný výkon (MW) 0,2 3,4 39,5 464,6 1 959,1 1 971,0 2 086,0 2 132,4 2 067,4 2 074,9 2 047,0

FVE - průběh a maximum výroby

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 2013-2014 zabývalo a vydalo oficiální report a doporučení

Doporučení ENTSO-E na přenastavení FVE (2) DISPERSED GENERATION IMPACT ON CONTINENTAL EUROPE REGION SECURITY ENTSO-E Position Paper, 15. listopad 2014 1. 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).

Frekvence v propojených soustavách

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

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. TS50549-1 - Requirements for generating plants to be connected in parallel with distribution networks - Part 1: Connection to a LV distribution network and above 16A 4. TS50549-2 - 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) 3 230 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

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.

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

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.

Specifika FVE v ČR (2)

Specifika FVE v ČR (3)

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

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 2020. Skutečnost je však velmi odlišná a technická životnost střídačů se pohybuje na úrovni 20-30 let, což významně posouvá horizont případné výměny až za r. 2030 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.

Možnosti provedení přenastavení FVE (2) Optimalizace výkonu FVE pro retrofit je stanoven na 100 kw Celkem 1 550 ks (5,4 %) FVE pro retrofit, resp. 1 732 MW (85 %) Určeno k retrofitu

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%

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. 51-51,5 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 49-51 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.

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

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 49-51 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.

Děkuji za pozornost Ing. Svatopluk Vnouček, Ph.D. vnoucek@ceps.cz VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ ČEPS, a.s., Elektrárenská 774/2, Praha 10, www.ceps.cz

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.