ZKlaster i technologia kompensacji mocy biernej
Moc bierna jest generowana lub pobierana w prawie każdym elemencie systemu. Fot. Pixabay.
Eksperci szacują, że nawet kilkanaście procent całej energii krążącej w polskich sieciach energetycznych stanowi moc bierna. Technologia opracowana przez ZKlaster Dystrybucja pozwoli znacząco obniżyć koszty dystrybucji energii
Zobacz także
dr inż. Marta Żurek-Mortka, prof. nadzw. dr hab. inż. Jerzy R. Szymański Kompensacja mocy biernej w środowisku wyższych harmonicznych
Napędowe przemienniki częstotliwości z pośrednim napięciem stałym są obecnie powszechnie stosowanymi odbiorami energii w lokalnym niskonapięciowym systemie zasilania zakładu. Duże moce dostarczane do napędowych...
Napędowe przemienniki częstotliwości z pośrednim napięciem stałym są obecnie powszechnie stosowanymi odbiorami energii w lokalnym niskonapięciowym systemie zasilania zakładu. Duże moce dostarczane do napędowych przemienników częstotliwości są przyczyną powstawania harmonicznych prądu, które mogą uniemożliwiać prawidłową pracę powszechnie stosowanych kompensatorów mocy biernej.
ASTAT Sp. z o.o. Wykonywanie pomiarów w przemyśle i energetyce zawodowej analizatorami przenośnymi PQ-Box
Dobra jakość zasilania charakteryzuje się tym, że napięcie sieciowe faktycznie docierające do odbiorcy odpowiada napięciu sieciowemu obiecanemu przez zakład energetyczny.
Dobra jakość zasilania charakteryzuje się tym, że napięcie sieciowe faktycznie docierające do odbiorcy odpowiada napięciu sieciowemu obiecanemu przez zakład energetyczny.
ASTAT Sp. z o.o. Komunikacja zdalna ze stacjonarnymi analizatorami jakości energii PQI-DA Smart
Coraz częściej podnoszonym tematem w zakresie sieci elektroenergetycznych każdego poziomu napięć oraz instalacji przemysłowych jest jakość energii elektrycznej. Jakość ta określana jest przede wszystkim...
Coraz częściej podnoszonym tematem w zakresie sieci elektroenergetycznych każdego poziomu napięć oraz instalacji przemysłowych jest jakość energii elektrycznej. Jakość ta określana jest przede wszystkim przez dwa dokumenty. Pierwszy to norma PN-EN 50160:2010 Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych. Drugi to Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 22 marca 2023 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz.U. 819).
Choć jedynie moc czynna ma udział w pobieranej lub przesyłanej energii, moc bierna jest nieodłączną częścią „mocy całkowitej”, a precyzyjnie rzecz ujmując – mocy pozornej. Moc bierna jest generowana lub pobierana w prawie każdym elemencie systemu, przy wytwarzaniu, przesyłaniu i dystrybucji. Jednocześnie ma negatywny wpływ na sieć.
Hybrydowy układ kompensacji, rozwiązanie opracowane i wdrożone przez ZKlaster Dystrybucja, pozwala obniżyć koszty kompensacji mocy biernej o około 50%. Opłaty i koszty związane z mocą bierną w Krajowym Systemie Energetycznym (KSE) stanowią istotne składowe ceny, którą finalnie płaci odbiorca energii.
Obniżenie śladu węglowego i emisji CO2
Kompensacja mocy biernej jest konieczna w systemach elektroenergetycznych nie tylko ze względów ekonomicznych i energetycznych, ale również środowiskowych, ponieważ ten rodzaj mocy zwiększa straty energii i emisję dwutlenku węgla.
– Obniżenie śladu węglowego ma bezpośredni związek z obniżeniem strat przesyłu energii czynnej w sieciach dystrybucyjnych, poprzez ograniczenie poboru energii biernej. Strata energii w sieciach polega na grzaniu się przewodów i rozproszeniu jej w otoczeniu na sposób ciepła. Układ kompensacji mocy biernej ZKlastra, ograniczając moc bierną w znacznym stopniu, przyczynia się do podniesienia efektywności energetycznej sieci dystrybucyjnych i redukcji emisji C02 – wyjaśnia Łukasz Trześniewski, prezes zarządu ZKlaster Dystrybucja.
Przedstawiciele spółki podkreślają, że stworzony przez nich system to konsekwencja działań i realizacji celów w ramach Zgorzeleckiego Klastra Rozwoju Odnawialnych Źródeł Energii i Efektywności Energetycznej. Wszystkie dotychczasowe inicjatywy spółki mają wpływ na obniżenie śladu węglowego i emisji CO2. Do tej pory klaster słynął z inwestycji w odnawialne źródła energii. Teraz znalazł rozwiązanie na obniżenie śladu węglowego związanego z przesyłem energii. Tym samym dąży do zeroemisyjności.
Hybrydowy układ kompensacyjny
Hybrydowy układ kompensacji został zaprojektowany przez ZKlaster i białostocką spółkę Electrum. Powstał, by zapewnić kompensację mocy biernej w czasie rzeczywistym. Jest zbudowany w oparciu o nowoczesne inwertery Huawei SUN 2000 215KTL. Rozwiązanie zapewnia utrzymanie parametrów sieci w elektrowniach fotowoltaicznych i jest konkurencyjne cenowo (również w eksploatacji i remontach). To korzystna alternatywa dla operatorów systemu dystrybucyjnego, ponieważ zwiększa przepustowość sieci dystrybucyjnych i przesyłowych oraz zmniejsza straty systemowe. Dodatkową zaletą układu jest duża dostępność, co odróżnia go od tradycyjnie stosowanych systemów, na wdrożenie których czeka się nawet 12 miesięcy.
– Nasze rozwiązanie powinno być postrzegane z perspektywy cech hybrydowego statyczno-aktywnego kompensator mocy biernej. Posiada zdolność do przechodzenia do dowolnego punktu pracy w granicach profilu p-q/pmax, może pracować w trybie regulacji napięcia oraz w trybie regulacji współczynnika mocy oraz umożliwia zdalny wybór jednego z trzech trybów regulacji oraz zadawania punktu pracy – tłumaczy Radosław Szyliński, członek zarządu Zklaster Dystrybucja Sp. z o.o.
Czym jest kompensacja mocy biernej
Kompensację mocy biernej definiuje się jako zarządzanie mocą bierną w celu poprawienia parametrów pracy systemów elektroenergetycznych. W systemach przesyłowych poprawia stabilność systemu prądu przemiennego poprzez zwiększenie maksymalnej mocy czynnej, która może być przesyłana. Korekcja współczynnika mocy to jedna z najlepszych inwestycji pozwalających na obniżenie kosztów energii przy krótkim okresie zwrotu.
– Ogólnie rzecz ujmując, kompensacja mocy polega na ograniczeniu pulsacji mocy biernej pomiędzy odbiornikiem a źródłem energii. W tym celu buduje się układy kompensacji, które są zbudowane z baterii kondensatorów oraz baterii dławików – tłumaczy Radosław Szyliński – Moc bierną w naszych sieciach dystrybucyjnych ograniczyliśmy przede wszystkim do pulsacji pomiędzy odbiornikami reaktancyjnymi a obwodami wybudowanego układu kompensacyjnego. Dokładnie rzecz ujmując, mamy do czynienia z pulsacją (wymianą) energii zgromadzonej w polu elektrycznym odbiorników reaktancyjnych o charakterze pojemnościowym (np. linie kablowe, kondensatory), a polem magnetycznym odbiorników reaktancyjnych o charakterze indukcyjnym (np. dławiki, transformatory).
Jak wyjaśnia Szyliński, sieci dystrybucyjne w okresach postoju PV zachowują się jak odbiorniki nieliniowe. To znaczy pobierają z sieci OSD Tauron Dystrybucja moc czynną i bierną. Energia czynna zamieniana jest na pracę użyteczną i ciepło, natomiast energia bierna pulsuje pomiędzy źródłem energii (elektrownią) a odbiornikiem (siecią).
Nadmiar energii biernej to koszty
Energia bierna jest niezbędna do działania odbiorników o charakterze indukcyjnym i pojemnościowym (np. transformatorów, dławików, oświetlenia led itp.). Jednak jej nadmiar jest niekorzystny i skutkuje dodatkowymi kosztami, gdyż powoduje dodatkowe obciążenie sieci przesyłowych. W związku z tym, operatorzy systemu (OSD i OSP) wydając warunki przyłączenia (WP), określają z góry dopuszczalne wielkości poboru energii biernej. Aby zachęcić odbiorcę do ograniczenia poboru stosują opłaty za tę formę energi. Przytoczony w WP współczynnik tg φ=Q/P, dotyczący rozliczeń energii biernej indukcyjnej, określa stopień szkodliwości jej oddziaływania na sieć - im wyższy współczynnik tym gorzej.
W kalkulacjach uwzględnia się średni współczynnik za okres rozliczeniowy (najczęściej miesiąc), a do naliczania opłat nie są brane chwilowe przekroczenia zadanego współczynnika tgφ. Jeżeli współczynnik mieści się w zadanej wartości wynoszącej 0,4, nie ponosi się opłat. W przypadku technologii zKlaster tgφ jest niższy niż 0,4.
W przypadku energii biernej pojemnościowej, ze względu na jej bardziej niekorzystny wpływ na sieć, opłata naliczana jest za każdą ilość – niezależnie od współczynnika mocy. Opłaty mają charakter opłat sankcyjnych. Dotyczą jedynie od odbiorców, którzy generują ponadumowny pobór energii biernej.
Kary za energię bierną
Zarówno operatorzy sieci dystrybucyjnych, jaki i odbiorcy indywidualni borykają się z problemem opłat za ponadumowny pobór energii biernej indukcyjnej i oddawanie energii biernej pojemnościowej do sieci OSD. Do czasu jego usunięcia są obciążani opłatami karnymi za niedotrzymanie tgφ (stosunek energii biernej do energii czynnej obliczony w okresie rozliczeniowym). Ceny za przekroczenie dopuszczalnych współczynników tgφ dla napięcia średniego wynoszą ok. 250zł/Mvarh, a dla wysokiego napięcia ok. 150 zł/Mvarh. Kary za wprowadzenie do sieci OSD energii biernej pojemnościowej są naliczane od każdej wprowadzonej kvarh.
– Na opracowany i wdrożony przez Zklaster Dystrybucja Sp. z o.o. hybrydowy układ kompensacji trzeba spoglądać nie tylko z perspektywy niepłacenia kar, ale przede wszystkim z perspektywy wywiązania się operatora sieci dystrybucyjnej i wytwórcy OZE z obowiązków wynikających z NC RfG (kodeksu sieci) i IRiESD – podkreśla Radosław Szyliński.
