Sterownik magazynu energii oraz realizowane przez niego funkcje
Sterownik magazynu energii zwykle realizuje swoje zadania poprzez blok wyznaczania mocy czynnej, blok wyznaczania mocy biernej (na podstawie pomiarów w polu transformatora) oraz blok wyboru trybu pracy (automatycznej, zdalnej i lokalnej).
Zasobnik jest cały czas włączony, o przepływie mocy decydują wielkości zadane mocy chwilowej czynnej Pi oraz biernej Qi. Algorytm sterownika na podstawie danych historycznych zarejestrowanych w poprzednich okresach oraz na podstawie bieżącego stanu obciążeń i baterii, określa wartości zadane mocy chwilowej. Gdy Pi, Qi = 0, układ pracuje w trybie tzw. gorącej rezerwy.
Algorytm realizuje oczekiwane funkcje, jest tam zaszyty scenariusz działania układu.
Generalnie funkcje systemowe magazynów energii powinny skutkować zbilansowaniem energii wytworzonej do odbieranej. Szczególnie gdy na poziomie operatora OSD mamy w systemie zainstalowany znaczący udział generacji z OZE.
Obecnie występuje przesuwanie odpowiedzialności za regulację i jakość systemu z Operatora Systemu Przesyłowego (OSP) na Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD).
Jakość dostaw energii opomiarowana jest współczynnikami SAIDI i SAIFI (SAIDI z ang. System Average Interruption Frequency, wskaźnik przeciętnej systemowej częstości przerw długich w dostawie energii, współczynnik niezawodności stanowiący liczbę odbiorców narażonych na skutki wszystkich przerw w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców; SAIFI z ang. System Average Interruption Frequency, wskaźnik przeciętnej systemowej częstości przerw w dostawie energii, współczynnik niezawodności stanowiący liczbę odbiorców narażonych na skutki wszystkich przerw w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców (zgodnie z [5] – wikipedia.org/wiki/SAIDI; wikipedia.org/wiki/SAIFI).
Wymusza to na operatorach OSD regulację profilu obciążenia, redukcję obciążeń szczytowych, skrócenie przerw w dostawach energii, regulację mocy biernej, regulację napięcia i częstotliwości oraz redukcję strat sieciowych.
Realizując te zdania, sterownik magazynu energii może wykonywać funkcje redukcji obciążeń szczytowych, regulacji profilu obciążenia, kompensacji zaników, zapadów napięcia po stronie odbiorów i kompensacji mocy biernej.
W przyszłości zapowiadana jest zmiana koncepcji działania operatorów dystrybucyjnej i spełnianie przez operatora funkcji nie tylko efektywnego przesyłu energii, ale także możliwości zarządzania popytem. Jest to filozofia wprowadzenia inteligentnych sieci (smart grid) i wprowadzenia programów DSM (Demand Side Management) lub DSR (Demand Side Response). Jest to idea elastycznego zarządzania zużyciem energii elektrycznej skoordynowanego z popytem jej wykorzystywania przez odbiorców. W takich systemach magazyny energii są niezbędne i są podstawowym elementem systemu elektroenergetycznego.
 |
| Rys. 4. Funkcja częściowej redukcji szczytu; rys. J. Świątek, P. Biczel |
 |
| Rys. 5. Funkcja regulacji profilu obciążenia; rys. J. Świątek, P. Biczel |
Poniżej przedstawiamy, jak magazyn energii realizuje funkcję redukcji obciążeń szczytowych (z ang. peak saving). Tę funkcjonalność pokazują przebiegi na rys. 4. i rys. 5.
- Na rys. 4. magazyn został dobrany na optymalną moc. Jego zadaniem jest częściowe ścięcie plików i zapadów w profilu obciążenia. Przebieg niebieski jest to profil obciążeń w sieci bez zasobnika, profil żółty przebieg pracy układu z zasobnikiem. Nadal występują fluktuacje, ale zostały one mocno ograniczone.
- Na rys. 5. magazyn został dobrany na pełną moc, tak by przebieg obciążeń doprowadzić do przebiegu stałego profilu obciążenia. Przebieg niebieski jest to profil obciążenia sieci bez zasobnika, profil pomarańczowy to profil z zasobnikiem. W takiej konfiguracji nie występują fluktuacje przebiegu obciążenia. W tym przypadku moc zastosowanego magazynu będzie wielokrotnie większa niż opisanego wcześniej.
Podsumowanie
Magazyny energii obecnie są wprowadzane i testowane w różnych obszarach Krajowego Systemu Energetycznego. Operatorzy oceniają funkcjonalność magazynów jako element regulacyjny oraz badają skuteczność ich pracy dla stabilizacji sytemu oraz poprawy jakości energii i usług przesyłowych w sieciach dystrybucyjnych.
Na pewno magazyny energii odegrają dużą rolę w integracji OZE w przypadku dużego wzrostu udziału tej generacji w systemie.
W przypadku wprowadzania koncepcji sieci inteligentnych magazyny energii są niezbędnym elementem technologicznym w takim systemie. Współczesna technologia akumulatorów chemicznych i energoelektronika pozwalają na budowę ciekawych i „szytych na miarę” rozwiązań. Z tego wynika, że magazyny energii będą wprowadzane do sytemu energetycznego, a ich rola będzie z roku na rok rosła.
Literatura:
1. Praca zbiorowa pod redakcją Urszuli
Gołębiowskiej, „OZE Odnawialne Źródła Energii” - materiał wspierający
realizację programu „Odnawialne Źródła Energii”, Koszalin, 2013, ISBN :
978-83-62621-08-8;
2. D. Berendt, “Maintenance–Free Batteries”, 2ed edition. Research Studies
Press Ldt. 97
3. Maciej Siekierski, Michał Kalita, Piotr Moszczyński, mgr inż. Katarzyna
Nadara, „Elektrochemiczne źródła i magazyny energii elektrycznej”, Konferencja
naukowo-techniczna, X Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia
zasilające w energetyce”, 2007.
4. Mieczysław Nowak, Nowe rodzaje baterii elektrochemicznych i
super-kondensatory – perspektywy zastosowania w energetyce, X Międzynarodowa
Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”, 2007
5. Wikipedia (wikipedia.org/wiki/)
