10/14/2020Huawei Confidential1
HUAWEI FUSION SOLARROZWIĄZANIA SMART PV WSPIERAJĄCE SIEĆ EE
Przygotował: Szymon Witoszek
10/14/2020Huawei Confidential2
Doświadczenie stojące za marką
+130 GW
Skumulowanych mocy falowników dostarczonych w latach 2013-2020
1 GW Ningxia, Chiny
175 MW Sewilla, Hiszpania
220 MW Tlaxcala, Meksyk
315 MW Jujuy, Argentyna
300 MW Pavagada, Indie
100 MW Phnom
Penh, Kambodża
55 MW Karumai East Solar, Japonia
• Europa: 80+• Ameryka Płd.: 35+ • Bliski Wschód i Afryka: 25+
• Projektowanie algorytmów• Modelowanie stabilności• Testowy laboratoryjne i polowe
Ekspertów ds. analizywpływu na sieć
Wsparcie dla 6 profesjonalnych modeli symulacyjnych EMT
Modeli falowników(dedykowane rynki)
6
240+
50+
• Australia: 15+• Chiny: 10+
10/14/2020Huawei Confidential3
Doświadczenie stojące za marką – kreowanie trendów
Nr 1
2015 – 2016 – 2017 – 2018 – 2019
Globalne dostawy w latach
Falowniki łańcuchowe stają się WIODĄCYM trendem w przemyśle
FusionSolar Smart PV 118GWSkumulowanych mocy dostarczonych
falowników PV do końca 2019
38%
2016 2017 2018 2019 2020E
50%51% 53% 57% 59%
CEN
TRA
LNE
ŁAŃ
CU
CH
OW
E
10/14/2020Huawei Confidential5
Wprowadzenie do zagadnienia
Konwencjonalny generator synchroniczny (s-PGM)
Energia pierwotna: Może być magazynowana
Energia wtórna:Może być sterowana
Energia pierwotna: Nie może być magazynowana
Energia wtórna:Ograniczone sterowanie (cyfrowe)
vs
Generacja z odnawialnych źródeł energii (non-s PGM / PPM)
DSPIGBT Drive
System podłączony do sieci przez konwertery EE. Ogranicza stabilność sieci.
Wzbudnica + generator synchroniczny + turbina
(Utarte) Założenia dla źródeł PV: Falownik nie jest w stanie
pracować stabilnie ze „słabą siecią” elektroenergetyczną, silna infrastruktura oparta o generatory synchroniczne jest konieczna.
Konstrukcja mechaniczna.Zapewnia stabilny poziom napięcia i częstotliwości w sieci
Generator synchroniczny Falownik jako interfejs
Źródło Napieciowe Prądowe
Stabilność częstotliwości
Wysoka bezwładnośćBrak bezwładności
(wirtualna)
Sygnał Sinusoidalny (pełny) Sinusoidalny + harmoniczne
Metody sterowania
Wzbudnica (kontrola mocy)Stabilizator systemowy PSS (tłumienie)
AVR (stab. U, wsp. przy zwarciach)Regulator-governor (kontrola f)
Kontrola mocy (P/Q)Funkcje FSM
FRT (Fault Ride Through)„przechodzenie przez zwarcia”
10/14/2020Huawei Confidential6
Współczynnik zwarciowy (SCR)
Falownik PV
Falownik PV
Falownik PV
Gen. Synch.
Falownik PV
Falownik PV
Falownik PV
Falownik PV
Obciążenie
Moc źródeł konwencjonalnychObciążenie
Gen. Synch.
Gen. Synch.
Gen. Synch.
Sieć / linie przesyłoweImpedancja sieci przesyłowej
POC
Moc źródeł słonecznych
Linie HVDC wpływają na ograniczenie SCR
Impedancja
Gen. Synch.
Gen. Synch.
Gen. Synch.
PV plants are located remotely.
Moc źródeł PV rośnieMoc źródeł tradycyjnych spada
SCR =Moc źródeł słonecznych
Kwadrat napięcia w POC
Impedancja zastępcza sieci w POC
...
Dłuższe odcinki linii przesyłowych przekładają się na
większą impedancję zastępczą w POC
Mniejsze moce źródeł tradycyjnych przekładają się
na większą impedancję zastępczą w POC
1
2
1
2
Uproszczona analiza zagadnienia
10/14/2020Huawei Confidential7
Trend dla SCR – rosnący udział PPM
...
Odnawialne źródła energii zaczynają dominować, ale wpływają na stabilność systemu
0
1
2
3
4
5
6
7
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70%
SCR PV w sieciach „silnych”
SCR
@P
OC
(in
terf
ejs
falo
wn
ika)
SCR PV w sieciach „słabych”
Udział źródeł odnawialnych w KSE
2020
2020
2020
2020
2020
2020
20252025
2025
2030
2025
Stabilność (siła) sieci jest silnie uzależniona od stopnia nasycenia systemu źródłami odnawialnymi
Estymacja SCR na podstawie danych o nasyceniu źródłami odnawialnymi Bloomberga
Time
Ob
ciąż
en
ie/G
ener
acja
(G
W)
Generacja netto (źródła tradycyjne)
Dominuje PV i wiatrNiski SCR
Dominują Gen Syn.Wysokie SCR
Charakterystyka systemu EE zmienia się w czasie w zależności od udziału poszczególnych źródeł
Źródło: AEMO Victorian Annual Planning Report, dzienna prognoza (Australia)
Profil obciążenia
Generacja ze źródeł wiatrowych
Generacja z PV
Dominują Gen Syn.Wysokie SCR
Dominuje wiatrNiski SCR
10/14/2020Huawei Confidential8
Przykłady „osłabionych” sieci (wysoki udział OZE)
Pd-Zach. ChinySilny wpływ interfejsów HVDC w PD-ZACH Chinach (SCR od strony wysyłającej ~2-4)
Pn-Wsch. Chin Hiszpania
Silna sieć regionalna
Hiszpania – Francja:możliwości transferowe
na poziomie 2-4 GW.
AustraliaOgraniczone moce przesyłowe i długie linie WN, niezależne sieci poszczególnych stanów
Zakres SCR
1.5 42
SCR estimated based on Australian grid data Źródło: Dane symulacyjne z CEPRI
Rzeczywisty projekt Źródło: ENTSO-E
Czas: 100 ms
130% Un
Czas: 80 ms
135% Un
Moc zwarciowa= 253MVA
Etap I100MWSCR=2,17
Etap II120MWSCR=1,85
Statystyki z 2017 roku
Stan Udział OZE Słabe sieci Moce PV
Nowa Południowa Walia
14% 16% 500 MW
Queensland 20% 22% 1000 MW
Victoria 14% 18% 500 MW
Południowa Australia 50% 44% 300 MW
220 kV
35 kV POC
10/14/2020Huawei Confidential9
Przykłady „osłabionych” sieci (wysoki udział OZE)
Zapad napięcia
Zapad częstotliwości
Blackout – Australia, rok 2016 (50 godzin)Ekstremalna pogoda…
Źródło: China Electric Power Research Institute
Wiatr + PV
Udział ~50%Wiatr + PV
Udział ~38%
Źródło: PSD
Awaria Little Barford(730 MW w systemie)
Odstawia 244 → 730 MW
Elektrownia wiatrowa off-shore Hornsea 1,2GW.
Odstawia 737 MW
Blackout – Anglia i Walia rok 2019Efekt lawinowy w efekcie awarii i złej strategii FRT
Wyładowanie atmos-feryczne w linię 400 kV
Zapad częstotliwości<48,8 Hz (LFDD)
Zanim nastąpiła odpowiedź częstotliwościowa systemu
Detekcja przesunięcia fazowego napięcia (VVS) Odstawia 500 MW OZE
10/14/2020Huawei Confidential10
Ewolucja wymagań wobec przyrostu OZE
Uproszczona analiza zagadnienia
ChinyGB/Z 19963-2005GB/Z 19964-2005
NiemcyBDEW-2008
NiemcyTrans-2007
NiemcyVDEW-2001
ChinyGB/Z 19963-2011GB/Z 19964-2012
CREP SR Chiny
Nowe normy (oraz normy w przygotowaniu)Zaawansowane metody sterowania i kontroli
Wczesne normyPodstawowe bezpieczeństwo
Niemcy VDE41xx Australia NER V120-201904
Chiny FRT Requirement2019.05
Chiny ModelingRegulation 2016
Niemcy ModelingGuideline 2018
Niemcy TestingGuideline 2018
2001 2005 2007 2008 2011 2012 2016 2018 2019 2020 2021
EN 50549-10CENELEC
Kodeks Sieci RfG (UE)
10/14/2020Huawei Confidential12
Pełna kontrola pracy z siecią elektroenergetyczną
Stabilność
Fault Ride Through
Tłumienie harmonicznych
Analiza
Algorytm dopasowania impedancji
Adaptacyjna kompensacja szeregowa
Broadband Oscillation Mode Damping
AI + FRT Wygaszanie wtórnych oscylacji (ROD)
Analiza stanu sieci (health detecion)
Wykrywanie, identyfikacja i klasyfikacja zwarć
Analiza widma harmonicznych
…
FRT Recovery Spike Suppression(RSS)
…
Wirtualna kalibracja
impedancji
WirtualnyAktywny Filtr
Mocy (APF)
Algorytm selektyw. wygaszania
harmonicznych
Adaptacyjna kompensacja
Stabilna praca w zmiennych warunkach
Jakość energii
THDi < 1%
Wsparcie „słabych sieci”
SCR nawet do 1.5Zwarcia w „słabych sieciach”
Funkcje FRT
Wsparcie stabilnego działania sieci elektroenergetycznej
1
2
3
4
Analiza stanu sieci
+ Zaawansowane sterowanie
10/14/2020Huawei Confidential13
Zaawansowana kontrola stanu w punkcie przyłączenia
Wsparcie stabilnego działania sieci elektroenergetycznej
Analiza harmonicznych w słabych sieciach (THDu~4%)
Napięcie w POC
Prąd wyjściowyInnego falownika
Prąd wyjściowy SUN2000-185KT
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
30,00% 50,00% 100,00%
Other String Huawei, w/ control
>9%
>6%>5%
<1%<1%<1%
Napięcie sieci
Prąd falownika Prąd falownika
Wyłączenie
Falownik Huawei
Przechodzi przez zwarcie
Test porównawczy w „słabej sieci” @SCR=1.5
Inne falowniki wyłączają się (df/dt) w sieciach o SCR=1.5,
Falownik Huawei SMART zachowuje ciągłość pracy.
Funkcja FRT w „słabej sieci” @SCR=1.5
vs
vs
Inne falowniki wyłączają się w efekcie
wtórnych oscylacji napięcia.
Voltage
Current
Voltage
Current
Analiza stanu sieci
+
Stabilna praca w zmiennych warunkach
Zaawansowane sterowanie
THDi < 1%
dla SCR = 1,5
Wsparcie „słabych sieci”
SCR → 1,5Stabilne FRT
dla SCR = 1,5
10/14/2020Huawei Confidential14
Rozwiązania gotowe na przyszłe wyzwania
Wsparcie stabilnego działania sieci elektroenergetycznej
HuaweiStandardowe rozwiązania
Potencjalne ryzyka i zalety SMART PV Huawei
Dopuszczalny SCR 1,5 3
• Nasycenie OZE rośnie → SRC maleje (bezwładność sieci)• Rośnie koszt modernizacji sieci (magazynowanie energii)• Przyłączanie nowych źródeł będzie utrudnione• Nowe wymagania (strategie) będą wymagane
THDi falownika < 1% ~ 3%
15% dla SRC < 3
• Poprawne modelowanie THDi dla niskich SRC• Adaptacyjne mechanizmy filtracji poprzez zmianę G(s) PLL• Analiza amplitudowo fazowa (!) i modelowanie sieci• Ulepszone algorytmy PLL (mieszane – szybkie/dokładne/filtrujące)
Czas detekcji zwarcia 5 ms 10 ms• Algorytmy detekcji powiązane z PLL (szybka → dokładna)• Pełna analiza wektorowa składowych symetrycznych• Pełna odpowiedź szybkim prądem biernym (<20 ms)• Odtworzenie mocy po zwarciu z wysokim gradientem (200% In/s)Odtworzenie mocy
(pozwarciowe) < 100 ms < 300 ms
1
2
3
4
Copyright©2018 Huawei Technologies Co., Ltd.
All Rights Reserved.
The information in this document may contain predictive
statements including, without limitation, statements regarding
the future financial and operating results, future product
portfolio, new technology, etc. There are a number of factors that
could cause actual results and developments to differ materially
from those expressed or implied in the predictive statements.
Therefore, such information is provided for reference purpose
only and constitutes neither an offer nor an acceptance. Huawei
may change the information at any time without notice.
Huawei Confidential
Bring digital to every person, home, and organization for a fully connected, intelligent world.Dziękuję.