Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Techniczne możliwości integracji informacji dla celów symulacji działania prosumentów w mikrosieci

Technical possibilities of integration of information for aims of simulation of prosumers activity in micro-grid
dr inż. Eugeniusz Sroczan  |  elektro.info 4/2016  |  16.05.2016  |  12
Zmienność dobowej operacji Słońca dla określonej szerokości geograficznej
Zmienność dobowej operacji Słońca dla określonej szerokości geograficznej
Rys. E. M. Sroczan

Cechą współczesnej cywilizacji jest przenikanie się trzech strumieni: materiałów, energii i informacji. Społeczeństwo informacyjne charakteryzuje się powszechnym wykorzystywaniem (i generowaniem) informacji przesyłanych elektronicznie – w sposób, którego nie można, przy dzisiejszych technologiach, zrealizować bez energii elektrycznej.

Cele symulacji oddziaływania prosumentów w mikrosieci

Dostęp do źródła energii elektrycznej warunkuje realizację większości procesów technologicznych w prze­myśle, transporcie, wszelkich usługach, a także umożliwia egzystencję ludzi w gospodarstwach domowych. Energię elektryczną dostępną w instalacjach domów uzyskuje się z sieci niskiego napięcia istniejącej na danym obszarze, która z kolei zasi­lana jest z sieci systemu elektroenergetycznego (SEE), który łączy elektrownie systemowe.

Przetwarzanie energii pierwotnej w elektrowniach wiąże się z dostawą paliw z własnych zasobów albo z importu. W pierwszym przypadku można niektóre rodzaje energii pozyskiwać w miejscu jej występowania. Powstaje wówczas podsystem SEE zwany mikrosiecią (MS albo MG – microgrid), którą zasila agregat źródeł wytwórczych (również prosumenckich), tworzący układ generacji rozproszonej GR albo DG – dispersed (distributed) generation [2, 8].

Pojawienie się źródeł wytwarzających energię elek­tryczną w miejscach jej dotychczasowego poboru stwarza problem istotny dla systemu sieciowego oraz elektrowni systemowych – systemowych źródeł energii elektrycznej. Optymalizacja parametrów pracy źródeł i systemu sieci jest utrudniona ze względu na rosnący rozmiar zadania wywołany koniecznością uwzglę­dnienia zmiany wartości oraz kierunku przepływu mocy w torze zasilania, wywołanych tą przyczyną strat energii i tym samym wzrostem kosztu generacji energii elektrycznej w skali systemu, niezależnie od wzrostu ceny wywołanego koniecznością zakupu, przez ope­ratora, ener­gii pochodzącej ze źródeł odnawialnych (OZE).

W dalszych rozważaniach rozpatruje się elektrownie wiatrowe (EWt) oraz fotowoltaiczne (EFW).

Narzędzia do symulacji procesu zarządzania generacją rozproszoną w mikrosieci powinny uwzględniać:

  • zasady ekonomicznego rozdziału obciążenia na poziomie źródeł instalowanych w MS,
  • zarządzanie poborem energii przez odbiorniki zainstalowane u prosumenta (HES home energy system, EMSenergy management system),
  • zarządzanie energią po stronie odbiorcy – opcje popytowo-podażowe (DMSdemand side management, DSRdemand side response) oferowane przez operatorów SEE,
  • maksymalne wykorzystanie dysponowanym zasobem energii pierwotnej przez układy GR,
  • zmienność obciążenia MS wywołaną przyzwyczajeniami odbiorców.

Wybrane założenia, związane z optymalizacją współpracy MS z SEE, wymagają zebrania danych opisujących obiekty tworzące MS. Bieżąca optymalizacja jest możliwa tylko w przypadku dyspo­nowania danymi od­świeżanymi w odpowiednich interwałach czasowych [5, 15].

Czytaj też: Zastosowanie przewodów szynowych do rozdziału energii elektrycznej w instalacjach nn >>>

Narzędziem umożliwiającym uzyskanie danych są dedykowane systemy IT (Information technologies). Umożliwią one przeprowadzenie symulacji i wy­pra­cowanie optymalnych decyzji, podejmowanych przez operatorów systemu.

Pomiary parametrów źródeł i odbiorników energii

Rys. 1. Struktura systemu ICT dla DER według normy [5]
Rys. 1. Struktura systemu ICT dla DER według normy [5]; rys. E.M. Sroczan
Tab. 1. Klasy węzłów logicznych (LN) z informacjami opisującymi turbinę wiatrową [3]
Tab. 1. Klasy węzłów logicznych (LN) z informacjami opisującymi turbinę wiatrową [3]
Rys. 2. Poziomy uogólnienia informacji zbieranych z obiektu
Rys. 2. Poziomy uogólnienia informacji zbieranych z obiektu; rys. E.M. Sroczan

Systemy teleinformatyczne (IT) w elektroenergetyce (szerzej – w energetyce) w coraz większym stopniu wspierają procesy decyzyjne związane ze sterowaniem pracą urządzeń, na poziomie pozwalającym na optymalizację procesu generowania energii elektrycznej. Integracja autonomicznych układów sterowania, transmisji danych (SCADA supervisory control and data acquisition) i wspomaganie zarządzania umożliwia techniczną realizację pracy elektrowni tworzących układ roz­proszo­ny połączony siecią inteligentną.

Cechą współczesnych systemów IT stosowanych do sterowania pracą elektrowni, sieci i w niektórych przypadkach odbiornikami energii jest dążenie do zachowania wspólnych standardów transmisji danych.

Na rys. 1. przedstawiono ogólną strukturę systemu komunikacji i sterowania pracą źródła generacji rozproszonej. Struktura pozwala zastosować jednolity protokół, dzięki któremu możliwe jest przejmowanie danych wprost ze źródła ich powstania. Oznaczenia typowych węzłów logicznych stosowanych w układach wiatraków zestawiono w tab. 1.

Powstała w ten sposób klasa urządzeń inteligentnych IED (intelligent electronic device). Ich cechy oraz charakterystyczne konfiguracje i parametry, dla okre­ślo­nych rodzajów obiektów, opisane są w standardach i normach:

  • IEC61850-7-410 dla elektrowni wodnych [4],
  • IEC 61850 –7-420 dla źródeł rozproszonych (DER) [5],
  • IEC 61400-25 dla elektrowni wiatrowych [3].

Unifikacja polega na określeniu obszarów akwizycji danych pochodzących ze: źródła energii i jednostki wytwórczej, układów pomiarowych, urządzeń sieci i automatyki zabezpieczeniowej.

Technicznie poprawną decyzję może zmienić system analizy jej ekonomicznych skutków – jako wynik zadziałania operatora [12,13, 14, 15]. Bez aktualnych danych – czyli znajomości wektora stanu systemu albo podsystemu w przypadku mikrosieci poprawność podjętej decyzji może być dziełem przypadku. Stąd integracja systemów IT na możliwie szerokiej platformie jest jednym z przedsięwzięć pozwalających na wymianę infor­ma­cji, w możliwie jednym standardzie komunikacyjnym [3, 4, 5].

Uogólniając można stwierdzić, że struktura systemu IT dla rozproszonych źródeł generacji przyjmuje kształt piramidy (rys. 2).

Dane wymieniane pomiędzy węzłami logicznymi (LN – logic node) można przetworzyć dla potrzeb optymalizacji współpracy źródeł rozproszonych. Jest to o tyle ważne, że ich ograniczona pewność podaży ze stro­ny natury wymaga przygotowania odpowiedniej rezerwy w elektrowniach SEE. Ten proces pociąga za sobą wzrost kosztów generacji w tych elektrowniach [6, 13].

Literatura

1. Communication in building automation. Strona: www.downloads.siemens.com/downloadceter/Download.aspx?pos=download&fct=getasset&id1=A6V10209534.
2. N. Hatziargyriou i inni, Microgrids – Large Scale Integration of Microgeneration to Low Voltage Grids, CIGRE (2006) C6-309.
3.
IEC 61400-25 Communications for monitoring and control of wind power plants. Strona: www.nettedautomtion.com/standardization/iec_tc88/index.html (prPN-prEN 61400-25-2E).
4.
IEC 61850-7-410:2012 Communication net­works and systems for power utility automation – Part 7-410: Basic communication structure – Hydroelectric power plants – Communication for monitoring and control. Strona: http://www.shf-hydro.org/maj/phototheque/photos/pdf/4-hidroelectric%20power%20plants%20-%20automation%20using%20iec%2061850%20-%20experiences%20and%20improvements%20for%20the%20user.pdf
5.IEC 61850-7-420:2009 Communication Networks and Systems for Power Utility Automation for Distributed Energy Resources (DER). Strona: http://osgug.ucaiug.org/sgsystems/OpenAMIEnt/Shared%20Documents/AMI-ENT1.0/USB%20Docs/DER %20Logical%20Nodes%20FDIS%2057-61850-7-420.pdf.
6. M. Kłos, J. Paska, 2013 Methodology of economic assessment of electricity storage profitability, „Rynek Ener­gii”, 3/2013, s. 21–25.
7. Nan Wang, Wei Liang, Yanan Cheng, Yunfei Mu, Battery Energy Storage System Information Modeling Based on IEC 61850.
8. A. Pamuła, J. S. Zieliński, Sterowanie i systemy informatyczne w mikrosieciach, „Rynek Energii”, nr 1-3/2009, s. 63–69.
9. PN-EN 62446:2010 Systemy fotowoltaiczne przyłączone do sieci elektrycznej: minimalne wymagania dotyczące dokumentacji systemu, badania rozruchowe i wymagania kontrolne.
10. E. M. Sroczan, Simulation of Change Power Demand in Micro-Grid Supplied by Mix of Sources including Aggregate of Small Scale Hydropower Plants [w:] M. Al-Akaidi, Al. Ayesh (eds),The European Simulation and Modelling Conference ESM 2015. EUROSIS-ETI Publ. 2016, Ostend, Belgium, p. 251–253.
11. E. M. Sroczan, Simulation tools for integration management processes of dispersed generation in micro-grid supplied by prosumers [w:] Brito A.C et al., (eds), Proc. of ESM’2014 Conf. ESM’2014 EUROSIS-ETI Publ. 2014, Ostend, Belgium, p. 358–360.
12. E. M. Sroczan, The Simulation of the Economic Ef­fect of Power System Structure Including Renewable Sources of Energy, w: Modelling and Simulation 2006. The 2006 Simulation and Modelling Conference Ed.: A. Nketsa, M. Paludetto, C. Bertelle, Publ. EUROSIS-ETI, 2006, Ghent Belgium, s. 42–46.
13. Szczerba Z. i inni, Usługi systemowe elektrowni wodnych w zakresie sterowania poziomami napięć i roz­pływem mocy biernej w krajowym systemie elektroenergetycznym. V Sesja Naukowo-Techniczna „Elektrownia wodna w systemie elektroenergetycz­nym”, Wyd. Pol. Lubelska (1998), s. 223–237.
14. R. Szczerbowski, Instalacje fotowoltaiczne – aspekty techniczno-ekonomiczne, „Przegląd Elektro­techniczny”, R. 90 nr 10/2014, s. 31–36. Strona: pe.org. pl/articles/2014/10/8.pdf.
15. Wei Deng, Wei Pei, Ziqi Shen, Zhenxing Zhao and Hui Qu. Adaptive Micro-Grid Operation Based on IEC 61850. Energies 2015, No 8, p. 4455–4475; doi: 10.3390/en8054455. Strona: www.mdpi.com/ journal/energies.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 4/2016

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


PROMOCJA na kamery termowizyjne nawet do 5000 zł taniej !! »

Tylko do 31.XII możesz skorzystać z obniżki na oscyloskopy»

Promocja kamery termowizyjne oscyloskopy niskie ceny
Zostało już tylko kilka dni promocji na kamery termowizyjne. Zobacz niższe ceny z okazji BLACK FRIDAY i CYBER WEEK (...) chcę zobaczyć ceny » Oscyloskopy cyfrowe świetnie sprawdzają się przy pomiarach w laboratoriach oraz firmowych działach rozwoju. Bywają także niezbędne podczas zadań serwisowych (...) czytam dalej »


Akumulatory do każdego typu pojazdu »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »

Akumulatory do każdego typu pojazdu Magazyny energi w polsce
Niezależnie od tego czy jeździsz samochodem osobowym, SUV-em, terenówką czy autem dostawczym, znajdziesz(...) czytam dalej » Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków(...) czytam dalej »

Jak zdalnie monitorować pracę silnika?

UPS zasilacze Jak przekształcić silni elektryczny w inteligentne, połączone bezprzewodowo urządzenia. Czujnik montowany jest na kadłubie silnika indukcyjnego niskiego napięcia bez potrzeby okablowania czy wprowadzania zmian mechanicznych (...) czytam dalej »


Switche niezarządzalne - które wybrać?

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Switche niezarządzalne Rola miedzi w energetyce słonecznej
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Kable i przewody - pobierz bezpłatny Ebook »

Kable i przewody ebook Przedstawiamy nowy poradnik „Kable i przewody”! Znajdziecie w nim m.in. metody ochrony kabli przed pożarem, jak prowadzić i oznaczać trasy kablowe (...) czytam dalej »


Stacje ładowania elektryków przed własnym domem »

Co się stało z tymi kablami?

miejska stacja ładowania Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Zapraszamy na szkolenia z elektro.info » 
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Serdecznie zapraszamy do zapoznania się z ofertą szkoleń organizowanych przez lub przy udziale „elektro.info”. Naszą silną stroną jest dobrze merytorycznie przygotowany zespół, który
(...)
czytam dalej »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
11/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Eksploatacja instalacji elektrycznych tymczasowych
  • - Symulacyjne metody analizy funkcjonowania układów automatyki elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły

Aukcje 2019 - ile dla wiatru i fotowoltaiki?

Jak podaje portal gramwzielone.pl, rząd nadal nie ogłosił szczegółowych założeń przyszłorocznych aukcji dla odnawialnych źródeł energii. Jednak informacje podało Ministerstwo Energii,...

Szczypce-klucz Knipex

Szczypce-klucz to narzędzie opracowane i opatentowane wiele lat temu przez niemiecką firmę Knipex. Pod względem funkcjonalności łączy szczypce nastawne z kluczem nastawnym typu...
EAST UPS EAST UPS
Marka EAST ® to uznany producent wysokowydajnych zasilaczy awaryjnych UPS zaprojektowanych do całodobowej ochrony urządzeń elektrycznych oraz...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl