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


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »


Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

urządzenia przeciwprzepięciowe spd Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz(...) czytam dalej »


Światło dzienne, nasz naturalny regulator - odwzorowanie opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Nowe rozdzielnice Practibox S - wysoka jakość i nagrodzony design w przystępnej cenie»

nowe rozdzielnice Rozdzielnice dedykowane są przede wszystkim dla budownictwa mieszkaniowego (prywatnego jak i deweloperskiego), hoteli i obiektów biurowych. Rozdzielnice otrzymały ... czytam dalej »


Wprawiają w ruch tysiące różnych pojazdów na świecie - znasz ich?

Rozdzielnice średniego napięcia (SN) - przegląd 2019

pojazdy elektryczne Medcom Rozdzielnice 2019 porównanie
Zmieniają sposób myślenia o energii elektryczne i nie tylko... czytam więcej » Rozdzielnice średniego napięcia (SN), tak jak i inne rozdzielnice energetyczne, budowane są na napięcia znamionowe w zakresie od 7,2 do 36 kV o wartościach 7,2; 12; ... czytam dalej »

Kamery termowizyjne w cenach promocyjnych - tylko do 30 czerwca! »

Promocje na kamery termowizyjne Przy pracach instalacyjnych, a także w przemyśle, kamera termowizyjna jest nieodzownym narzędziem pracy ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Jaki wybrać uniwersalny, programowalny wyświetlacz cyfrowy?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

Sterowniki programowalne kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenie nie wymaga dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań urządzenia wlicza się sterowanie oraz ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Ochrona przed przepięciami systemów alarmowych»

Wszyscy elektryczni producenci w jednym miesjcu - zobacz!

Ochrona przepięciowa systemów alarmowych Elektryczni producenci w jednym miejscu
Jak ochronić różnorodne elektroniczne systemy ochrony mienia przed skutkami przepięć(...) czytam dalej » Zobacz ponad 100,000 produktów elektromechanicznych w ofercie (...) czytam dalej »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Ograniczniki przepięć, które wybrać?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne 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 » Układy SPD typu 1 (ograniczniki przepięć typu 1) powinny być stosowane do ochrony instalacji elektrycznej oraz urządzeń przed zagrożeniami stwarzanymi(...) 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 »
5/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 5/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Stacje ładowania pojazdów elektrycznych
  • - Oświetlenie boisk piłkarskich zgodnie z wymaganiami klas oświetleniowych
Zobacz szczegóły

Gdańskie Dni Elektryki 2019 - relacja

Stowarzyszenie Elektryków Polskich Oddział Gdańsk kolejny raz zorganizowało Gdańskie Dni Elektryki. GDE po raz pierwszy odbyły się na wiosnę, czyli w dniach 9-10 maja 2019 r. Zmianie daty...

Nowe czujniki w rodzinie NIPRESS 1

Rodzina czujników ciśnienia NIVELCO została znacząco powiększona i obecnie czujniki NIPRESS pokrywają zapotrzebowanie większości branż przemysłowych dzięki szerokiej gamie dostępnych...
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
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