Spis treści
W obliczu globalnych wyzwań związanych ze zmianami klimatycznymi i potrzebą realizacji zasad zrównoważonego rozwoju, transformacja energetyczna jest kluczowym elementem przyszłości technologii energetycznych. Jednym z nowoczesnych podejść do efektywnej dystrybucji energii jest cable pooling , czyli współdzielenie infrastruktury sieciowej przez wiele źródeł energii. Firma WAGO, światowy lider w dziedzinie automatyki i techniki połączeń elektrycznych, oferuje zaawansowane rozwiązania, które wspierają ten proces. Jednym z przykładów ich zastosowania jest wdrożenia systemu regulacji mocy WAGO Power Plant Control w układzie cable pooling złożonym z farm fotowoltaicznej i wiatrowej o mocy ok. 100 MW każda.
Dlaczego warto
Cable pooling pozwala na zwiększenie efektywności sieci energetycznych poprzez umożliwienie współdzielenia infrastruktury sieciowej między wieloma źródłami generacji energii, takimi jak farmy wiatrowe, instalacje fotowoltaiczne oraz systemy magazynowania energii. Dzięki temu podejściu można osiągnąć większą elastyczność i optymalizację wykorzystania dostępnych zasobów, co prowadzi do redukcji kosztów przyłączenia nowych instalacji OZE oraz zwiększenia opłacalności tego typu projektów.
Wyzwania
Jednak wdrożenie tego rozwiązania z sukcesem w praktyce wiąże się z szeregiem wyzwań – zarówno od strony formalno-prawnej, jak i technicznej.
Najważniejsze z nich to:
- Umowy między wytwórcami (właścicielami instalacji OZE), które regulują wzajemne zobowiązania oraz zasady współpracy
- Warunki przyłączenia i rola operatora sieci dystrybucyjnej – kluczowe dla realizacji projektu.
- Rozliczenia i pomiary, zasady korzystania ze zmagazynowanej energii czy kwestie związane z prawem budowlanym i planowaniem przestrzennym.
Bardzo ważnym aspektem funkcjonowania wytwórców w ramach cable poolingu jest odpowiedzialność za nieprzekraczanie mocy umownej. Chociaż umowa między wytwórcami powinna regulować te kwestie, w praktyce ich egzekwowanie może być wyzwaniem. Z jednej strony trzeba zagwarantować, że system sterowania zadziała prawidłowo i sprawiedliwie ograniczy produkcję, a z drugiej – jasno określić, kto ponosi finalną odpowiedzialność wobec OSD, bo w umowie przyłączeniowej zwykle wskazany jest jeden podmiot.
Praktyczna realizacja
Między innymi z tego typu wyzwaniami mierzyli projektanci i wykonawca oraz dostawcy rozwiązań w projekcie, w którym wspólną infrastrukturę przyłączeniową (cable pooling) będą wykorzystywać farma wiatrowa Marszewo oraz fotowoltaiczna Postomino. Został tam między innymi zaimplementowany system regulacji moc, bazujący na rozwiązaniu WAGO Solar Park Management.
Zgodnie z założeniem wdrożone układy regulacji mocy są zdolne do wykonywania indywidualnych funkcji sterowania, ale razem muszą być skoordynowane jako ujednolicony nadrzędny system regulacji, aby pojawić się jako pojedyncze źródło w punkcie połączenia.
Podstawowym wyzwaniem jest sytuacja, w której suma mocy chwilowej generowanej przez wszystkie podłączone źródła przekracza dopuszczalną moc przyłączeniową w punkcie przyłączenia. To mogłoby prowadzić do naruszenia warunków umowy przyłączeniowej z operatorem sieci i skutkować karami, a nawet odłączeniem. Efektem przekroczenia mocy może być też przeciążenie infrastruktury (kabli, transformatorów) i potencjalna destabilizacji lokalnego fragmentu sieci elektroenergetycznej.
Zaimplementowany układ regulacji mocy ma więc tak „ograniczać” produkcję, aby całkowita moc wypływająca z układu nigdy nie przekroczyła wartości dozwolonej zgodnie z tzw. implementacją logiki ograniczeń.
W przypadku konieczności ograniczenia produkcji system decyduje, które źródło ograniczyć i o ile. Może to być realizowane według różnych strategii:
- Proporcjonalnie – redukcja mocy rozłożona proporcjonalnie do aktualnej generacji każdego źródła.
- Priorytetowo – np. preferencja dla źródła o niższych kosztach zmiennych (często PV) lub większym potencjale produkcji (np. wiatr w nocy). Może to być też oparte o umowy między właścicielami instalacji.
- Ekonomicznie – optymalizacja pod kątem minimalizacji strat przychodów spowodowanych ograniczeniem.
Logika docelowo ma być konfigurowalna i zależy od specyfiki projektu systemu nadrzędnego oraz umów formalno-prawnych. W przypadku projektu Marszewo/Postomino, biorąc pod uwagę pracę połączonych źródeł wytwórczych, a także responsywność oraz techniczne możliwości generacji, priorytetem jest praca farmy wiatrowej Marszewo (zadecydował aspekt ekonomiczny). W związku z tym, uwzględniając moc przyłączeniową, w sposób autonomiczny ograniczana jest moc czynna farmy PV. Istniej też możliwość zmiany priorytetów regulacji. Wracamy wówczas do regulacji zgodnie z możliwościami technicznymi jednostek wytwórczych.
Jeśli chodzi o moc bierną, priorytetowo działają jednostki statyczne zainstalowane w FW Marszewo. Po przekroczeniu zdolności generacyjnych famy wiatrowej do STATCOM wysyłana jest nastawa z systemu regulacji mocy potrzebna do utrzymania zadanej mocy biernej w punkcie przyłączenia. W przypadku fizycznej niedostępności urządzeń STATCOM, korzystamy z możliwości generacji mocy biernej falowników.
Bezpieczeństwo i niezawodne działanie
System regulacji WAGO działa w układzie redundantnym – zapewnia podwójne zasilanie dla dwóch identycznych, pracujących równolegle układów regulacji w trybie gorącej rezerwy, synchronizacji danych między sterownikami i automatycznego przełączania w trakcie awarii. Dzięki temu przejęcie kontroli odbywa się bez przerw w pracy i bez utraty danych.
