1

UTJECAJ VELIKIH FN ELEKTRANA NA NAPONSKE PRILIKE I GUBITKE ENERGIJE U SN DISTRIBUCIJSKOJ MREŽI

SAŽETAK

Solarne fotonaponske (FN) elektrane su najbrže rastući izvori energije u svijetu, s godišnjim stopama rasta od 25-35% u posljednjih deset godina. Većina novih FN elektrana priključuje se na distribucijsku mrežu, kao distribuirana proizvodnje bitno mijenjajući karakteristike distribucijske mreže. Paralelno s porastom udjela FN elektrana u sustavu raste i zabrinutost zbog njihovog potencijalnog utjecaja na stabilnost i rad elektroenergetskog sustava.

U ovom radu analiziraju se učinci različitih nivoa integracije FN elektrana na naponske prilike i gubitke energije u SN distribucijskoj mreži. Analiza utjecaja FN elektrane provedena je na distribucijskoj mreži sa realnim podacima o proizvodnji FN elektrane i potrošnje u mreži.

Ključne riječi: FN elektrana, naponske prilike, gubici energije

IMPACT OF PV POWER PLANTS ON THE VOLTAGE CONDITIONS AND POWER SYSTEM LOSSES IN MV DISTRIBUTION NETWORK

SUMMARY

Solar photovoltaics (PV) are among the fastest growing energy sources in the world, with annual growth rates of 25-35% over the last ten years. Furthermore, most of the new PV capacity has been installed in the distribution grid as distributed generation brings new challenges to the grid. As the use of solar photovoltaics continues to expand, concern about its potential impact on the stability and operation of the electricity grid grow as well.

This study assesses the effects of different levels of PV penetration on the distribution system voltage conditions and power system losses. A representative distribution system feeder was selected to perform PV power plant influence analysis with realistic data for PV production and distribution network load.

Key words: PV power plant, voltage conditions, power losses

Doc dr. sc. Damir Jakus, dipl.ing Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje damir.jakus@fesb.hr

Tomislav Šarić, dipl.ing Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje

SO2 – 07 4. (10.) savjetovanje

Trogir/Seget Donji, 11. - 14. svibnja 2014.

HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNE

ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE - HO CIRED

2

1. UVOD

Svjetski trendovi popraćeni sve intenzivnijim priključkom fotonaponskih elektrana na distribucijsku

mrežu mijenjaju dosadašnja svojstva distribucijskih mreža, transformirajući dosadašnje „pasivne“ distribucijske mreže u „aktivne“ distribucijske mreže s dvosmjernim tokom energije. Dosadašnji problem regulacije napona u distribucijskim mrežama koji je uglavnom bio vezan za preniske napone u mreži, priključkom FN elektrana u velikom broju, proširuje se i na problem regulacije previsokih napona u mreži uslijed visoke proizvodnje FN elektrana. Osnovno svojstvo obnovljivih izvora energije pa tako i FN elektrana je i varijabilnost proizvodnje koja se preslikava i na pogonske prilike u distribucijskoj mreži u vidu većih i učestalih fluktuacija napona i tokova snaga. Problem regulacije napona i tokova snaga u distribucijskim mrežama s visokim udjelom FN elektrana je značajan i potrebno ga je uvažiti te pravovremeno definirati tehnička rješenja nužna za stvaranje uvjeta za veći prihvat FN elektrana u distribucijsku mrežu.

O ovom radu prikazan je utjecaj priključka FN elektrana na SN distribucijsku mrežu s aspekta naponskih prilika, sporih varijacija napona, gubitaka snage i energije te tokova snaga u razmatranoj 10 kV mreži za različite udijele FN elektrana u odnosu na potrošnju SN izvoda na kojeg je izvršen priključak na mrežu. Analiza je izvršena na osnovu raspoloživih 10-minutnih podataka o proizvodnji FN elektrane i potrošnje SN izvoda.

2. UTJECAJ PRIKLJUČKA FOTONAPONSKE ELEKTRANE NA NAPONSKE PRILIKE I GUBITKE ENERGIJE U MREŽI

U tzv. „pasivnoj“ distribucijskoj mreži tokovi radne i jalove snage u granama rezultat su isključivo potrošnje priključene ne izvodu, te gubitaka u mreži. Zbog toga se na radijalnom izvodu distribucijske mreže snage u granama smanjuju od pojne točke prema kraju izvoda, pa se i gubici koncentriraju na početnim granama, te opadaju prema kraju izvoda. Padovi napona u mreži se povećavaju s udaljenošću od pojne točke, a ovise o razini opterećenja (potrošnje) u mreži.

Ako se u nekom čvoru priključi elektrana, ona će u trenutku proizvoditi određenu radnu snagu i jalovu snagu, pa se takav dio mreže naziva „aktivna“ distribucijska mreža. U slučaju da nema potrošnje na izvodu, radna i jalova snaga koju proizvede elektrana ima tijek prema pojnoj točki i to u jednakom iznosu preko svih grana (zanemareni gubici). Superpozicijom tokova snaga u granama koje su rezultat potrošnje i tokova snaga koje su rezultat proizvodnje elektrane, dobije se situacija prikazana na slici 1. Pri tome je pretpostavljeno da je elektrana neutralna po pitanju jalove snage (cosφ=1). Općenito se može očekivati znatna promjena tokova snaga do mjesta priključka, te nikakva iza mjesta priključka elektrane.

Strujno opterećenje pojedinih dionica mreže rezultat je navedene promjene tokova snaga, tako da je redovita situacija povećano strujno opterećenje (u prosjeku) dionica mreže najbližih mjestu priključka elektrane, što je prikazano na slici 1.

Naponske prilike u mreži, tj. stacionarne varijacije napona u slučaju priključka male elektrane redovito su najveći ograničavajući faktor kod priključka na mrežu. Bez elektrane, naponi opadaju od početka izvoda prema kraju u ovisnosti o opterećenju mreže. Sva naponska stanja u mreži, egzistiraju između dvaju graničnih naponskih profila koji odgovaraju maksimalnom i minimalnom opterećenju mreže. Kad je elektrana u pogonu, tokovi radne snage od elektrane prema pojnoj TS x/10(20) kV su suprotnog smjera, što rezultira povećanjem napona, najviše na mjestu priključka, ali i u ostatku mreže. Zbog toga, pogotovo na slabo opterećenim dugim zračnim vodovima, čak i injektiranjem relativno male snage iz elektrane u mrežu (u odnosu na nazivnu snagu SN voda), može se očekivati znatno povećanje napona. S druge strane, ako elektrana ne proizvodi za vrijeme vršnih opterećenja u mreži problem niskih napona u mreži i dalje ostaje nepromijenjen.

U ovom slučaju, naponska stanja u mreži egzistiraju između dvaju graničnih naponskih profila koji odgovaraju maksimalnom opterećenju mreže bez angažiranja elektrane i minimalnom opterećenju mreže s maksimalnom snagom elektrane, što je prikazano na slici 1. Pozitivna specifičnost fotonaponske elektrane po pitanju varijacija napona, za razliku od npr. vjetroelektrane, je njena isključivo dnevna proizvodnja, tako da se ne mogu dogoditi najekstremniji slučajevi s minimalnom noćnom potrošnjom i

3

maksimalnom proizvodnjom. S druge strane, u turističkim mjestima, gdje su povoljniji uvjeti za izgradnju fotonaponskih elektrana manjih i većih snaga, vršna opterećenja javljaju se u ljetnim mjesecima i to razdobljima dana pred ili nakon zalaska sunca. S obzirom na to, nije za očekivati da će fotonaponske elektrane bitno popraviti sliku minimalnih napona u mreži osim ako ne postoji mogućnost skladištenja energije ili upravljanja jalovom snagom.

1

Minimalno opterećenje

-prije priključka FN elektrane-

U[V]Un+10%

Un-10%

Un

2 3 4 5

Moguće varijacije

napona s elektranomMoguće varijacije

napona bez elektrane

10(20) kV 0.4 kV

_1( )pP t

_1( )pQ t

_ 2 ( )pP t

_ 2 ( )pQ t

_ 3 ( )pP t

_ 3 ( )pQ t

_ 4 ( )pP t

_ 4 ( )pQ t

_ 5 ( )pP t

_ 5 ( )pQ t

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

~

( )GP t( )GQ t

1 ( ) 0P t

1 ( )Q t

2 ( )P t

2 ( )Q t3 ( )P t

3 ( )Q t

4 ( )P t

4 ( )Q t 5 ( )P t

5 ( )Q t

Mreža 10(20) kV

Tokovi radnih snaga

-prije priključka FN elektrane-

Tokovi jalovih snaga

1 2 3 4 5

Tokovi radnih snaga

-nakon priključka FN elektrane-

Strujno opterećenje grana

-prije priključka FN elektrane-

Strujno opterećenje grana

-nakon priključka FN elektrane-

In (dionice 1-2)

In (dionice 2-5)Smanjenje struje

Povećanje struje

P[kW]

Q[kVAr]

I[A]

Maksimalno opterećenje

-prije priključka FN elektrane-

Minimalno opterećenje

-nakon priključka FN elektrane-

Maksimalno opterećenje

-nakon priključka FN elektrane-

Slika 1. Tokovi snaga, struja i naponske prilike u granama aktivne distribucijske mreže (niski udio FN elektrana)

Utjecaj priključka fotonaponske elektrane, odnosno općenito distribuiranog izvora na distribucijsku mrežu može imati pozitivan i negativan učinak s obzirom na gubitke djelatne snage i energije. Naime, ukoliko je proizvodnja elektrane razmjerna iznosu potrošnje na izvodu, tokovi radnih snaga u tom dijelu mreže se smanjuju, pa sukladno tome i gubici snage. Međutim, u slučaju da je proizvodnja radne snage elektrane znatno veća od ukupne potrošnje radne snage na izvodu, dobiti će se obrnuti efekt, tj. povećanje ukupnih tokova radne snage po granama, tako da će ukupni gubici radne snage biti veći. Ipak nije realno za očekivati integraciju FN elektrana u distribucijsku mrežu u iznosu koji bi globalno negativno utjecao na gubitke radne energije u mreži

Na godišnjoj razini općenito je za očekivati smanjenje gubitaka radne energije u mreži, ali nije pravilo, te je realno moguće povećanje i smanjenje gubitaka radne energije. Povećanje gubitaka realno

4

se može očekivati na nekom lokalnom dijelu distribucijske mreže, dok se na razini cjelokupne distribucijske mreže može očekivati smanjenje gubitaka energije na godišnjem nivou.

1 2 3 4 5

Strujno opterećenje grana

-prije priključka FN elektrane-

Strujno opterećenje grana

-nakon priključka FN elektrane-

In (dionice 1-2)

In (dionice 2-5)

Povećanje struje

I[A]

1

Minimalno opterećenje

-prije priključka FN elektrana-

U[V]Un+10%

Un-10%

Un

2 3 4 5

Moguće varijacije

napona s elektranomMoguće varijacije

napona bez elektrane

10(20) kV 0.4 kV

_1( )pP t

_1( )pQ t

_ 2 ( )pP t

_ 2 ( )pQ t

_ 3 ( )pP t

_ 3 ( )pQ t

_ 4 ( )pP t

_ 4 ( )pQ t

_ 5 ( )pP t

_ 5 ( )pQ t

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

~

( )GP t( )GQ t

1 ( )Q t

2 ( )P t

2 ( )Q t

3 ( )P t

3 ( )Q t

4 ( )P t

4 ( )Q t 5 ( )P t

5 ( )Q t

Mreža 10(20) kV

Tokovi radnih snaga

-prije priključka FN elektrana-

Tokovi jalovih snaga

Tokovi radnih snaga

-nakon priključka FN elektrana-

P[kW]

Q[kVAr]

Maksimalno opterećenje

-prije priključka FN elektrana-

Minimalno opterećenje

-nakon priključka FN elektrana-

Maksimalno opterećenje

-nakon priključka FN elektrana-

~

( )GP t( )GQ t

~

( )GP t( )GQ t

P1(t)

Previsoki naponi

Povećanje strujePreopterećenje

Slika 2. Tokovi snaga, struja i naponske prilike u granama aktivne distribucijske mreže (visoki udio FN elektrana)

3. ANALIZA UTJECAJA FOTONAPONSKIH ELEKTRANA NA NAPONSKE PRILIKE I GUBITKE RADNE ENERGIJE

U ovom dijelu analiziran je utjecaj priključka tri fotonaponske elektrane na pogonske prilike u 10 kV mreži na koju je izvršen priključak slika 3). Sabirnica 0 predstavlja sekundar TS 110/10 kV i pretpostavlja se da se na sekundaru trafostanice održava nazivni napon (10 kV). Tri fotonaponske elektrane priključene su preko odgovarajućih podizvoda, redom na sabirnice 11, 22 i 27. Snage transformatora 10/0.4 kV kao i duljine dionica 10 kV mreže prikazane su na slici 3. U tablici 1 prikazani su osnovni podaci za tri fotonaponske elektrane. U svim razmatranim varijantama simulacije, pretpostavljeno je da su FN elektrane neutralne po pitanju proizvodnje/potrošnje jalove snage odnosno da FN elektrane rade sa faktorom snage cosϕ=1. Podaci o instaliranim snagama FN elektrana, danim u tablici 1. odgovaraju slučaju u kojem ukupno instalirana snaga svih FN elektrana odgovara vršnoj potrošnji na razmatranom izvodu.

5

Tablica 1. Osnovni podaci fotonaponskih elektrana

Fotonaponska elektrana FNE1 1000 11 0,43 0

Fotonaponska elektrana FNE2 630 22 0,27 0

Fotonaponska elektrana FNE3 1000 27 0,43 0

Transformator

(kVA)Sabirnica

Qg

(kVAr)

Pinst

(kW)

1000

kV

AF

NE

15

0 k

VA

4 k

m

50 k

VA

100 k

VA

0,8 km0,9 km 1,8 km 2 km

100 k

VA

1000

kV

A

0,5

km

FN

E3

50 k

VA

160 k

VA

1,1 km 1,1 km

160 k

VA

100 k

VA

12

718

20

23

30

39

41

44

46

51

53

0,3

km

3,9

km

0,7

km

0,3

km

1,4

km

1,4

km

2,9

km

0,9

km

1,9

km

2,8

km

0,5

km

0,9

km

2,4

km

10 k

V

100 k

VA

160 k

VA

0,5 km 1,2 km1

60 k

VA

50 k

VA

100 k

VA

0,6 km 2,9 km 1,8 km 1,1 km

100 k

VA

100 k

VA

100 k

VA

100 k

VA

1,5 km

100 k

VA

630 k

VA

0,2 km 0,2 km

100 k

VA

100 k

VA

0,9 km1,9 km

0,5 km

160 k

VA

630 kVAFN

E2

54

0R

EG

. E

L.

55

4 6

11

10

15

17

13

27

26

9

19

24

29

32

34

36

38

40

43

45

52

56

58

48

50

22

21

3 5

25

8

14

16

28

31

33

35

37

42

47

49

57

12

Slik

a 3

. S

hem

a d

istr

ibucijs

ke m

reže 1

0 k

V s

priklju

čen

im F

N e

lektr

an

am

a

Za razmatranu 10 kV distribucijsku mrežu napravljena je analiza naponskih prilika, tokova snaga i gubitka u mreži za tri analizirana scenarija:

Scenarij 0 % FN elektrana – odnosi se na „pasivnu“ distribucijsku mrežu u kojoj nema priključenih fotonaponskih elektrana.

6

Scenarij 50 % FN elektrane- odnosi se na varijantu u kojoj ukupno instalirana snaga fotonaponskih elektrana odgovara polovici vršnog opterećenja razmatranog izvoda

Scenarij 100 % FN elektrane- odnosi se na varijantu u kojoj ukupno instalirana snaga fotonaponskih elektrana odgovara vršnom opterećenju razmatranog izvoda

U provedenim analizama korišteni su istovremeni 10-minutni podaci o potrošnji distribucijske mreže i proizvodnji stvarane fotonaponske elektrane u razdoblju od cca. 6 mjeseci. Budući da se raspolagalo s podacima za samo jednu FN elektranu, pretpostavljeno je da sve fotonaponske elektrane proizvode jednako u svakom trenutku tj. pretpostavljena je savršena korelacija proizvodnje sve tri FN elektrane. Kronološki podaci o proizvodnji fotonaponskih elektrana za različite instalirane snage dobiveni su jednostavni skaliranjem podataka. Podaci o potrošnji na razini pojedine TS 10/0.4 kV dobiveni su raspodjelom vršnog opterećenja na razini cjelokupne 10 kV mreže prema nazivnoj snazi transformacije u TS 10/0.4 kV za svaki vremenski trenutak.

Na slici 4. prikazana je potrošnja distribucijske mreže i proizvodnja fotonaponskih elektrana u razmatranom šestomjesečnom razdoblju. Radi se o kronološkim krivuljama potrošnje distribucijskog konzuma i proizvodnje FN elektrana koje su izražene relativno u odnosu na vršno opterećenje 10 kV izvoda, odnosno u odnosu na instaliranu snage FN elektrane.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1

1099

2197

3295

4393

5491

6589

7687

8785

9883

10981

12079

13177

14275

15373

16471

17569

18667

19765

20863

21961

23059

24157

25255

26353

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1

1099

2197

3295

4393

5491

6589

7687

8785

9883

10981

12079

13177

14275

15373

16471

17569

18667

19765

20863

21961

23059

24157

25255

26353

Potrošnja [%Pmax] FN proizvodnja [%Pinst]

Slika 4. Potrošnja distribucijske mreže i proizvodnja fotonaponskih elektrana u razmatranom

šestomjesečnom razdoblju

Na slici 5. prikazan je prosječni dnevni dijagram potrošnje i prosječni dnevni dijagram proizvodnje fotonaponske elektrane u promatranom periodu sa rasponima standardne devijacije. Iz slike se vidi da na vršnu potrošnju distribucijske mreže, za dano razdoblje, ne utječe proizvodnja fotonaponskih elektrana budući da se vršno opterećenje mreže javlja u trenutku kada FN elektrane ne rade.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Po

tro

šnja

[P

max

]

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pro

izvo

dn

ja[P

n]

Slika 5. Potrošnja u mreži i proizvodnja FN elektrana za šestomjesečno razdoblje

3.1. Rezultati simulacije – naponske prilike

Na slici 6 prikazan je naponski profil glavnog izvoda za vrijeme ekstremnih pogonskih stanja koje rezultiraju pojavom maksimalnih i minimalnih iznosa napona u promatranom razdoblju. Naponski profil prikazan je za različite nivoe integracije fotonaponskih elektrana u mrežu. Kao što se i moglo očekivati,

7

većom integracijom FN elektrana dolazi do pojave sve viših napona u mreži, međutim kao što je vidljivo sa slike, maksimalni iznos napona koji se javlja u mreži ne premašuje dozvoljeni maksimalni iznos napona Un+10 %.

Slika 6. Naponski profil glavnog izvoda u ekstremnim pogonskim uvjetima

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

Nap

on

(p.u

.)

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

Nap

on

(p.u

.)

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

Nap

on

(p.u

.)

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10N

apo

n(p

.u.)

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

Nap

on

(p.u

.)

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

Nap

on

(p.u

.)

SABIRNICE 5 SABIRNICE 53

Sc

en

ari

j 0

% F

NE

Sc

en

ari

j 5

0%

FN

ES

ce

na

rij 1

00

% F

NE

Slika 7. Prosječni dnevni dijagram napona na čvorovima 5 i 53 za različite udjele FN elektrana

S druge strane, u razmatranoj 10 kV mreži, dolazi do pojave preniskih napona u varijanti proračuna bez FN elektrana. Niski iznosi napona (van dozvoljene granice Un-10%) javljaju se za vrijeme vršnih opterećenja u razmatranoj 10 kV mreži. Kao što je vidljivo sa slike 6, minimalni naponski profil glavnog izvoda ostaje nepromijenjen bez obzira na nivo integracije FN elektrana. Razlog ovomu već je prethodno objašnjen, a vezan je za činjenicu da se vršno opterećenje u razmatranoj mreži javlja u trenucima kada je proizvodnja FN elektrane jednaka nuli, odnosno vrlo je mala. S obzirom na to, neovisno o nivo integracije FN elektrana u mrežu, vršno opterećenje i pogonska stanja u mreži ostaju nepromijenjena. Ovu neće uvijek biti slučaj, i u onim dijelovima mreže u kojim se vršno opterećenje javlja u trenucima kada je

8

sunčevo zračenje relativno visoko, može se očekivati pozitivan utjecaj FN elektrana na naponske prilike u mreži. Na slici 7 prikazan je graf kretanja prosječnih dnevnih napona na sabirnicama 5 i 53 za različite scenarije koji su razmatrani u analizi. Kao što je vidljivo sa slike, sabirnice 5 koje se nalaze bliže pojnoj TS 110/10 kV u kojoj se vrši regulacija napona, imaju ujednačenije naponske prilike na razini dana. S druge strane na udaljenijim sabirnicama 53, tokom dana u prosjeku naponi se kreću u većem rasponu. Utjecaj FN elektrana na prosječne dnevne napone, očituje se kroz podizanje napona u dijelu dana kada FN elektrane proizvode električnu energiju, pri čemu povišenje napona u prosjeku raste s povećanjem udjela FN elektrana u mreži. 3.2. Rezultati simulacije – tokovi snaga

U sklopu provedene analize, ispitan je i utjecaj FN elektrana na tokove snaga u razmatranoj distribucijskoj mreži. Na slici 8 prikazani su rezultati tokova radne snage kroz početnu dionicu razmatranog 10 kV izvoda (grana 0-1). Rezultati prikazani na slici 8 odnose se na kronološko kretanje toka radne snage kroz granu 0-1, te na krivulje trajanja opterećenja prve grane za različite udijele FN elektrana. Priključkom FN elektrana, za razmatrane udijele, nije došlo do povećanja toka snage kroz prvu granu što se moglo i očekivati budući da je razmatran slučaj integracije FN elektrana maksimalno u iznosu koji odgovara vršnom opterećenju razmatranog 10 kV izvoda. Da bi došlo do povećanja maksimalnog toka snage kroz prvu dionicu 10 kV mreže, potrebno je značajno veći nivo integracije FN elektrana u sustav, budući da se njihova maksimalna dnevna proizvodnja poklapa visokim dnevnim opterećenjima distribucijskog konzuma. Do povišenja maksimalnih tokova snage može doći na podizvodima na koje je izvršen priključak FN elektrana, ukoliko njihova snaga značajno premašuje iznos vršne potrošnje potrošača priključenih iza njihova mjesta priključka. Upravo na takvim mjestima i u takvim uvjetima moguće je očekivati pojave zagušenja u distribucijskoj mreži. U oba razmatrana scenarija koji uključuju FN elektrane, dolazi do pojave negativnih tokova snage kroz početnu dionicu 10 kV mreže. Negativni tokovi snage pojavljuju se u trenucima dana kada je proizvodnja FN elektrana visoka. Također ukoliko se promatraju rezultati tokova snaga na početnoj dionici za razmatrano šestomjesečno razdoblje, vidljivo je da se negativni tokovi snaga većeg iznosa pojavljuju u zimskim razdobljima, kada je u promatranoj mreži potrošnja značajno niža (slika 8).

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

To

k s

na

ge

kro

z g

ran

u 0

-1 [M

W]

Vrijeme [%]

Scenarij 0% FNE

Scenarij 50% FNE

Scenarij 100% FNE

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

To

k s

na

ge

kro

z g

ran

u 0

-1 [

MW

]

Slika 8. Krivulje trajanja opterećenja i kronološke krivulje toka snage kroz granu 0-1

3.3. Rezultati simulacije – gubici radne snage i energije

Na slici 9 prikazani su rezultati proračuna gubitaka radne snage za različite nivo integracije. Prilikom analize utjecaja FN elektrana na gubitke snage u mreži razmatrao se samo utjecaj na varijabilne tehničke gubitke energije. Ukoliko se promotre rezultati proračuna prikazani na slici 9, očit je pozitivan utjecaj

9

proizvodnje FN elektrana na gubitke u mreži. Naime, u scenariju 50% FNE dolazi do redukcije varijabilnih tehničkih gubitaka energije u iznosu od 18% u odnosu na varijantu bez priključenih FN elektrana (na slici 9 označena crvenom linijom) za razmatrani period od 6 mjeseci. Daljnjim povećanjem instalirane snage FN elektrana, utjecaj na gubitke i dalje ostaje pozitivan, ali u manjoj mjeri. Naime,u scenariju 100% FNE redukcija varijabilnih tehničkih gubitaka energije iznosi 11%, dakle manje nego u scenariju 50% FNE. Daljnjim povećanjem instalirane snage FNE elektrana, njihov pozitivan utjecaj na gubitke energije bi nastavljao opadati, odnosno postao bi negativan.

Slika 9. Gubici radne snage za različite nivoe integracije FN elektrana

Kao što je prikazano na slici 9, FN elektrane ne smanjuju gubitke snage u svim pogonskim stanjima. U određenoj kombinaciji proizvodnje FN elektrana i potrošnje u sustavu gubici postaju veći nego što bi bili kada u sustavu ne bi bilo FN elektrana. Ipak, za razmatranu distribucijsku mrežu i razmatrane udijele FN elektrana takva stanja ne prevladavaju, pa je učinak FN elektrana za razmatrani period pozitivan. Utjecaj FN elektrana na gubitke energije ovisiti će i o mjestu njihova priključka na mrežu, pa se odabirom optimalnog mjesta priključka mogu dodatno smanjiti gubici energije za isti udio FN elektrana u sustavu.

Tablica 2. Gubici radne energije za različite nivoe integracije FN elektrana

4. ZAKLJUČAK

U ovom radu izvršena je analiza utjecaja priključka više fotonaponskih elektrana na naponske prilike, tokove snage i gubitke u srednjenaponskoj 10 kV mreži. Za razmatranu mrežu, rezultati pokazuju da priključak fotonaponskih elektrana uzrokuje porast maksimalnog napona na mjestu priključka s tendencijom opadanja udaljavanjem od točke priključka. Minimalni naponi koji se javljaju za vrijeme vršnih opterećenje u mreži ostaju nepromijenjeni priključkom FN elektrana neovisno o njihovom udjelu, iz razloga što se vršno opterećenje u razmatranom periodu javlja u noćnom razdoblju kad fotonaponske elektrane ne proizvode električnu energiju. Priključak fotonaponskih elektrana utječe i na smjer tokova snaga, pa u određenim pogonskim situacijama smjer tokova snaga ide iz distribucijske mreže u

10

prijenosnu mrežu. U razmatranoj mreži, priključkom fotonaponskih elektrana dolazi do značajnog smanjenja gubitka energije u razmatranom vremenskom periodu, pri čemu smanjenje ovisi o udjelu FN elektrana u sustavu, ali i njihovom mjestu priključka na distribucijsku mrežu.

LITERATURA

[1] Šarić, T.:“Utjecaj FN elektrane na naponske prilike i gubitke radne energije u SN mreži“, diplomski rad, FESB, 2013.

[2] Goić, R., Krstulović Opara, J., Penović, I., Jakus D., Zlatunić I.:''Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežu'', Hrvatski ogranak međunarodne distribucijske konferencije, HO CIRED, Umag, svibanj 2010.

[3] Jakus D.: „Utjecaj fotonaponskih elektrana na naponske prilike u niskonaponskoj mreži“, FESB, Split, 2013.

[4] „PV GRID INITIAL REPORT“, version 2.1, July 2013

[5] Robert J. Broderick, Jimmy E. Quiroz, Matthew J. Reno, Abraham Ellis, Jeff Smith, and Roger Dugan: „Time Series Power Flow Analysis for Distribution Connected PV Generation“, Sandia National Laboratories, 2013.