Międzynarodowe Energetyczne Targi Bielskie

- odległościowe i P532 – różnicowe linii, P63x – różnicowe transformatora oraz modele Px38 dedykowane dla aplikacji kolejowych pracujących w zakresie częstotliwości znamionowych: 50/60Hz, 25Hz i 16 i 2/3 Hz.

Zabezpieczenia dla układów z generacją

Nowa automatyka zrzutu mocy dostępna w P139 dedykowana jest do układów z generacją energii (elektrownie wiatrowe lub fotowoltaiczne). Główny algorytm oparty jest o jednoczesne działanie kryteriów częstotliwościowych i mocowych. W przypadku gdy częstotliwość spadnie poniżej nastawy rozpoczyna się pomiar mocy czynnej z uwzględnieniem kierunku jej przepływu. Gdy ta również przekroczy nastawiony próg - po czasie zwłoki następuje wyłączenie generatora. Dostępnych jest 10 nastawianych niezależnie stopni częstotliwościowych. Aby utrzymać stabilność napięcia w systemie elektroenergetycznym, z generatorów zasilających musi być dostarczona wystarczająca moc bierna. Wraz ze zwiększającą się ilością instalacji, wymóg ten dotyczy również zdecentralizowanych generatorów energii odnawialnej. W zależności od stanu źródeł zasilania mogą one nie być w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości mocy biernej, a w najgorszym przypadku mogą ja nawet pobierać, co jest tym bardziej niekorzystne dla stabilności sieci energetycznej. W celu uniknięcia tego ostatniego warunku urządzenie oferuje dodatkową funkcję QU będącą kombinacją kierunkowego kryterium mocy biernej i elementów podnapięciowych z niezależnym czasem zwłoki.

Podsumowanie

Długo oczekiwana modernizacja istniejących od lat produktów Schneider z rodziny urządzeń EAZ na średnie napięcie doczekała się wreszcie realizacji. Modernizacja urządzeń ukierunkowana została na stworzenie nowej jakości w postaci nowych produktów. Serie Easergy P3 i P5 mają zastąpić bieżące rozwiązania dając klientowi nowe narzędzia w nowych technologiach. Prostota, łatwość konfiguracji oraz adaptacji po różne typy pól to elementy, które wyróżniają te urządzenia. Rozwiązany został temat wieloportowości interfejsów komunikacyjnych oraz dostępności różnych protokołów w tym samym czasie oraz nieubłagalnie zbliżający się problem ochrony sieci elektroenergetycznych przed cyberatakami. Easergy P5 został zaprojektowany dodatkowo z opcjonalnym pakietem Cyberbezpieczeństwa zgodnym z normą IEC62443. Dzięki specjalnemu uchwytowi P5 można szybko odłączyć lub wymienić urządzenie w celach ruchowych lub serwisowych. Po ponownym podłączeniu zabezpieczenie wznawia pracę zgodnie z zapisanymi danymi w jednostce bazowej. Pamięć zapasowa może automatycznie przywrócić ustawienia oraz kontynuować działanie w ciągu zaledwie 10 minut (współczynnik MTTR). Taka funkcjonalność może być bardzo istotna w przypadku szybkiego odtworzenia pola, gdzie użytkownik nie musi mozolnie wgrywać pakietów funkcyjnych i konfiguracji zarchiwizowanych na własnym PC do fabrycznie nowego zabezpieczenia. To innowacyjne rozwiązanie dostępne w P5 będzie pomocne przy tego typu akcjach. Urządzenie obsługuje 7 protokołów komunikacyjnych: IEC 61850 edycji 1 i 2, Modbus (szeregowy/TCP), IEC-60870-5-103, IEC 60870-5-101, Ethernet/IP, oraz DNP3 (szeregowy/TCP). Dodatkowo, dzięki modułowej konstrukcji P5, porty komunikacyjne mogą być dodawane w dowolnym momencie, w celu umożliwienia aktualizacji konfiguracji urządzenia zgodnie z przyszłymi zmianami w sieci. Istnieje możliwość przypisania dwóch protokołów komunikacyjnych do jednego interfejsu np. Modbus IP i IEC61850. Prezentowane zabezpieczenia Easergy P3 i P5 dedykowane są głownie do rozdzielnic SN w przemyśle jako zamienniki dobrze znanych urządzeń serii MiCOM i Sepam jednak rozbudowana ich funkcjonalność zabezpieczeniowa, sprzętowa i komunikacyjna otwiera drzwi przed aplikacjami w energetyce zawodowej przy różnych projektach związanych z energetyką odnawialną i szeroko pojętą integracją takich urządzeń do pracy w sieciach typu Smart Grid. Obecnie znajdują powszechnie zastosowanie w aplikacjach fotowoltaicznych PV montowane w głębi sieci SN. Z dużym zadowoleniem informujemy o wprowadzeniu do zabezpieczeń serii Px30 nowego panelu z dużym i kolorowym wyświetlaczem o dużej rozdzielczości. Wielofunkcyjny model Easergy MiCOM P139, który jest ważnym reprezentantem dla serii Px30 wychodzi naprzeciw wymogom klientów z energetyki zawodowej i przemysłu. Wysoki standard funkcjonalności oraz możliwości rozbudowy sprzętu w trybie „plug & play” stawia ten przekaźnik w czołówce rozwiązań oferowanych na polskim rynku energetycznym. Rozbudowane możliwości konfiguracji oraz szeroka gama protokołów komunikacyjnych dają gwarancję dopasowania tego przekaźnika do praktycznie każdej aplikacji zarówno na poziomie średniego jak i wysokiego napięcia. Dostępność protokołów ethernetowych w standardzie IEC61850 Ed.1/2 oraz opcjonalne systemy Cyberbezpieczeństwa z godne ze standardami IEC62443-4-2, BDEW, IEC62351, NERC CIP dają możliwość budowania chronionych układów zasilania na obiektach krytycznych wyróżnionych w ustawie o krajowym systemie cyberbezpieczeństwa. Sektor Energetyczny jest jednym z kluczowych obszarów, gdzie takie elementy ochrony komunikacyjnej będą nabierały coraz większego znaczenia w najbliższych latach. Ważnym elementem jest to, że zabezpieczenia typu P139 i P439 posiadają obecnie zaimplementowane funkcje, które spełniają wymogi stawie kodeksom sieciowym, które weszły w życie w 2016 zgodnie z rozporządzeniami Unii Europejskiej a do zastosowania w 2019 na polskim rynku energetycznym. Rozszerzenie tego tematu znajdziecie państwo w przyszłych publikacjach. Schneider Electric n

Literatura

[1] Easergy P1 Instrukcja obsługi, materiały SE [2] Easergy P3 instrukcja obsługi, materiały SE [3] Easergy P5 Instrukcja obsługi, Materiały SE [4] Easergy MiCOM P139 Instrukcja obsługi, materiały SE [5] ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) 2016/1447 z dnia 26 sierpnia 2016 r. ustanawiające kodeks sieci określający wymogi dotyczące przyłączenia do sieci systemów wysokiego napięcia prądu stałego oraz modułów parku energii z podłączeniem prądu stałego [6] ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) 2016/1388 z dnia 17 sierpnia 2016 r. ustanawiające kodeks sieci dotyczący przyłączenia odbioru [7] ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) 2016/631 z dnia 14 kwietnia 2016 r. ustanawiające kodeks sieci dotyczący wymogów w zakresie przyłączenia jednostek wytwórczych do sieci (RfG).

Systemy magazynowania energii i ich zastosowanie w nowoczesnych sieciach elektroenergetycznych

Nieodłączną częścią dzisiejszych sieci elektroenergetycznych są systemy magazynowania energii. Stosuje się je w bardzo szerokim zakresie m.in.: jako przyrządy kontrolne, bufory w przypadku pojawiających się szczytów obciążenia oraz jako długoterminowe systemy magazynowania energii. W rozwoju technologicznym składowanie energii odgrywa coraz większą rolę dlatego w poniższym artykule przyjrzymy się, w jakie systemy magazynowania energii są obecnie wykorzystywane i jaką rolę będą odgrywały w przyszłości.

Wszyscy znamy systemy magazynowania energii elektrycznej takie jak akumulatory i baterie jednorazowego użytku, które od ponad 100 lat powszechnie wykorzystuje się w gospodarstwach domowych, samochodach, narzędziach i maszynach. W sieciach elektroenergetycznych ze zmiennymi poziomami zasilania i zużycia, systemy magazynowania muszą radzić sobie również z wyjątkowo dużymi ilościami magazynowanej energii. Liczne zastosowania

System magazynowania energii w sieci elektrycznej musi być w stanie zarówno pobierać, jak i dostarczać energię. W przypadku gdy system jest odłączony od sieci, musi działać jako odizolowana jednostka. Jednym ze sposobów, w jaki użytkownicy mogą czerpać korzyści z zastosowania systemu magazynowania energii, jest optymalizacja zużycia w zamknię-

Rysunek 1: Systemy magazynowania energii - baterie.

tym środowisku. Alternatywnie systemy magazynowania mogą służyć do obsługi rynku w sieci multiregionalnej – na przykład poprzez dostarczanie energii bilansującej. Trzecim przykładem jest stabilizacja napięcia w sieci. Na dużą skalę energia magazynowana jest od blisko 100 lat w elektrowniach szczytowo – pompowych. Nadmiar energii wytwarzany w tym procesie wykorzystywany jest do pompowania wody z jezior położonych na niższych wysokościach do tych wyżej. Jako przykład może tu posłużyć Elektrownia Szczytowo – Pompowa Limberg II w Kaprun w Austrii. Niemniej jednak rozwiązanie to nie jest optymalnym sposobem i dużo lepszym rozwiązaniem jest projekt Mira Loma składający się z 396 akumulatorów, z których każdy może przechowywać 80 MWh i wytwarzać 20 MW mocy. Energia elektryczna musi być dostarczana, gdy jest zużywana Dzisiejsze zintegrowane sieci obsługują sieć prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz (w Europie, dużej części Azji i Australii) lub 60 Hz (Ameryka Północna i część Ameryki Południowej). Jeśli wytwarzanie i zużycie energii jest takie same, częstotliwość pozostaje stabilna na takim samym poziomie, co za tym idzie jeśli wytwarzanie jest wyższe niż zużycie, częstotliwość wzrośnie, a z kolei jeśli wytwarzanie jest mniejsze niż zużycie, częstotliwość spadnie. Operatorzy systemów przesyłowych są podmiotami odpowiedzialnymi za utrzymanie częstotliwości w określonym przedziale tolerancji. W tym celu wykorzystują pierwotną i wtórną energię bilansującą, aby przeciwdziałać wahaniom częstotliwości. Systemy energii bilansującej pierwotnej są montowane bezpośrednio do turbin elektrowni, gdzie mierzą częstotliwość i natychmiast zwiększają lub zmniejszają moc turbiny, jeśli częstotliwość odbiega od 50 Hz. Wtórna energia bilansująca działa w podobny sposób, ale jest wykonywana w centrum sterowania, a nie w turbinie. W takim przypadku sygnał sterujący jest wysyłany z centrum sterowania do wielu elektrowni i sterowników turbin w celu utrzymania stabilnej częstotliwości. Dodatkowo w elektrowniach gazowych czy wodnych wykorzystywana jest trzeciorzędna energia bilansująca. Odbywa się to poprzez uruchomienie lub wyłączenie turbin w ciągu kilku minut. Trzy rodzaje równoważenia działają równolegle i służą do zapewnienia stabilności częstotliwości poprzez precyzyjne dopasowanie wytwarzania energii do poboru prądu. Systemy magazynowania energii mogą być wykorzystywane do dostarczania pierwotnej energii bilansującej – a także przynosić interesujące korzyści ekonomiczne.

Magazynowanie energii dla inteligentnych sieci

Sieć inteligentna to taka sieć, która wykorzystuje sterowanie i komunikację w określony sposób, aby uniknąć konieczności kosztownej rozbudowy istniejącej infrastruktury kablowej lub liniowej. Jeżeli jednak sterowanie generatorami prądu rozproszonego nie daje pożądanych wartości lub na przykład, przekroczone są tolerancje napięcia albo transformatory są przeciążone, wówczas można zastosować system magazynowania energii. Przechowuje on nadmiar energii, a tym samym może zapobiec konieczności wyłączania rozproszonego generatora energii (lub przynajmniej opóźnić taką ewentualność). Ten rodzaj magazynowania energii może być wykorzystany do optymalizacji samozaopatrzenia, magazynowania szczytów energii oraz zapewnienia, iż gospodarstwo domowe może działać poza siecią.

System magazynowania energii odnawialnej

Energia pozyskiwana ze słońca i wiatru z przyczyn naturalnych podlega dużym wahaniom, stwarzając potencjalnie ogromny problem ze zbilansowaniem w sieci elektroenergetycznej. Przykładowo – jeśli wiatr przestanie wiać lub słońce zostanie przysłonięte przez chmury siłą rzeczy zmniejszy się ilość energii dostarczanej z tych źródeł. Z tego powodu natychmiastowy wzrost lub spadek mocy w instalacjach wiatrowych lub słonecznych jest tłumiony przez zmagazynowaną energię. Jeśli wiatr się wzmaga lub promieniowanie słoneczne wzrasta, wytwarzanie energii gwałtownie wzra-

Rysunek 2: Magazynowanie i dostarczanie energii oraz kontrola częstotliwości.

sta i ta nadwyżka energii jest wykorzystywana do ładowania akumulatorów. Zmniejsza to skowy wzrost produkcji, dając pierwotnym i wtórnym systemom kompensującym wystarczająco dużo czasu i wydajności, aby skompensować dalszy wzrost. Z drugiej strony, jeśli energia wiatrowa lub słoneczna gwałtownie spadnie, akumulatory kompensują spadek mocy, dostarczając energię do sieci.

Długoterminowe przechowywanie energii

Nieustająco rośnie zapotrzebowanie na systemy, które mogą składować energię przez dłuższy czas. Jednym z terminów, który obecnie zyskuje popularność w tym kontekście, jest „przesunięcie sezonowe”, które odnosi się do przechowywania energii przez kilka miesięcy. Wykorzystywana jest do tego technologia „power-to-gas” lub „power-to-liquid”. Zamienia ona energię elektryczną w gaz, który jest wytwarzany latem z energii z instalacji słonecznych i wykorzystywany zimą do ogrzewania lub wytwarzania energii przy użyciu turbin gazowych. Systemy te są mniej wydajne niż akumulatory energii, ale za to bardziej trwalsze. Przykładowo: akumulatory litowo – jonowe mogą miesięcznie tracić nawet do 30% swojej pojemności.

Magazynowanie energii: melodia przyszłości

Biorąc pod uwagę nasze zmieniające się podejście do źródeł energii, akumulatory mogą mieć do odegrania sporą rolę, ponieważ duże wahania mocy, którym podlegają odnawialne źródła energii, można zrównoważyć właśnie za ich pomocą. Póki co największą przeszkodą rozwoju tej dziedziny jest fakt, że technologia ta nie jest jeszcze w pełni opłacalna, co uniemożliwia jej powszechne wdrożenie. Pomoc finansowa ze strony państw i instytucji, połączone z odpowiednimi regulacjami są w tej kwestii niezbędne, aby pomóc w przeprowadzeniu transformacji, jak to miało miejsce choćby w Korei Południowej. W ostatnich latach rząd koreański zainwestował około pięciu miliardów dolarów w projekty dotyczące systemów magazynowania energii opartych na akumulatorach. W rezultacie systemy te są obecnie włączane do planowania każdego nowego projektu inwestycyjnego i adaptowane w projektach rozwoju budynków użyteczności publicznej w całym kraju.

Chcesz dowiedzieć się jak zenon Energy realizuje magazynowanie energii? Skontaktuj się z COPA-DATA Polska Sp. o.o. (sales.pl@copadata.com, 12 290 10 45).

Fakty:

Systemy magazynowania energii w skrócie: Przykłady stosowanych systemów magazynowania energii: y Systemy magazynowania energii cieplnej - Zbiorniki ciepłej wody - Sieciowe systemy magazynowania ciepła - Akumulatory pary - Cegły ogniotrwałe y Systemy magazynowania energii chemicznej: - Baterie - Akumulatory - Systemy magazynowania wodoru y Mechaniczne systemy magazynowania - Elektrownie szczytowo-pompowe - Zbiorniki sprężonego powietrza - Koła zamachowe y - Akumulatory sprężynowe y Elektryczne systemy magazynowania - Kondensatory Inne systemy magazynowania energii, takie jak np.: wind-gas, solar-gas lub systemy termochemiczne, są obecnie opracowywane, bądź w fazie testów testowane i nie stosuje się ich jeszcze na dużą skalę.

Copa Datan