Dispečerské řízení větrných elektráren

Společnost EGÚ Praha Engineering, a.s. se dlouhodobě věnuje instalaci technických a programových prostředků pro zajištění dispečerského řízení větrných elektráren v České republice a Rumunsku.

V případě zájmu o spolupráci nebo o konzultaci kontaktujte:

Ing. Petr ČECH – , tel. 603247976

Dále jsou uvedeny základní otázky a odpovědi související s problematikou dispečerského řízení větrných elektráren.

Otázka č.1 – Jak je přesně formulována zákonná povinnost v oblasti činného výkonu?

Energetický zákon (č. 458/2000 Sb.) :

Vybavit výrobnu elektřiny s instalovaným výkonem 100 kW a více zařízením umožňujícím dispečerské řízení výrobny elektřiny a udržovat toto zařízení v provozuschopném stavu; tato povinnost se nevztahuje na výrobny elektřiny využívající obnovitelné zdroje elektřiny poprvé uvedené do provozu do roku 2000 o instalovaném výkonu do 10 MW včetně a na průtočné malé vodní elektrárny s instalovaným výkonem do 10 MW včetně. 

Výrobce elektřiny je povinen vybavit výrobnu elektřiny s instalovaným výkonem 2 MW a více uvedenou do provozu před nabytím účinnosti tohoto zákona zařízením umožňujícím dispečerské řízení do 30. června  2012.

Výrobce elektřiny je povinen vybavit výrobnu elektřiny s instalovaným výkonem od 100 kW do 2MW uvedenou do provozu před nabytím účinnosti tohoto zákona zařízením umožňujícím dispečerské řízení do 30. června 2013.

Otázka č. 2 – Jak je zákonná povinnost v oblasti činného výkonu vysvětlena?

Pravidla provozování distribučních soustav - příloha č. 4 (připojení výroben)

9.2.2 Řízení činného výkonu v závislosti na provozních podmínkách

Výrobna musí být provozovatelná se sníženým činným výkonem. Provozovatel distribuční soustavy (PDS) je ve smyslu energetického zákona oprávněn ke změně činného výkonu v následujících stavech sítě:
·        Potenciální ohrožení bezpečného provozu systému (např. při předcházení stavu nouze a při stavech nouze).

·        Nutné provozní práce popř. nebezpečí přetížení v síti PDS.

·        Nebezpečí vzniku ostrovního provozu.

·        Ohrožení statické nebo dynamické stability.

·        Vzrůst frekvence ohrožující systém.

·        Údržba nebo provádění stavebních prací.

V těchto případech má PDS právo vyžadovat automaticky působící přechodné omezení dodávaného činného výkonu nebo odpojení zařízení. PDS nezasahuje do řízení výrobny, nýbrž zadává požadovanou hodnotu. 

Snížení dodávaného výkonu na hodnotu požadovanou PDS v přípojném bodě sítě (např. na 60, 30  a 0 % instalovaného výkonu) musí být provedeno neprodleně, maximálně v průběhu jedné minuty. Přitom musí být technicky možné snížení až na hodnotu 0 % bez automatického odpojení výrobny od sítě. 

Činný výkon může být opět zvyšován teprve po návratu kmitočtu na hodnotu f ≤ 50,05 Hz, pokud aktuální kmitočet nepřekročí 50,2 Hz. Rozsah necitlivosti musí být do 10 mHz.

Poznámka k otázce č. 2:

Výrobna musí zůstat připojena do soustavy z důvodu napájení její vlastní spotřeby.

Otázka č. 3 - Jak je zákonná povinnost v oblasti jalového výkonu vysvětlena?

Pravidla provozování distribučních soustav – příloha č. 4 (připojení výroben)

9.3.2 Zdroje v sítích vn a 110 kV

Jalový výkon výrobny musí být od instalovaného výkonu 100 kVA řiditelný. Dohodnutý rozsah jalového výkonu musí být využitelný v průběhu několika minut a libovolně často. 

Při dodávce činného výkonu je nastavení jalového výkonu zadáváno provozovatelem distribuční soustavy (PDS) buď pevnou hodnotou nebo, když to provoz sítě vyžaduje, dálkově nastavitelnou žádanou hodnotou.

Žádaná hodnota je buď:

·        Pevná hodnota zadaného účiníku cos fí

·        Hodnota účiníku cos fí = f (P)

·        Zadaná hodnota jalového výkonu

·        Zadaná hodnota napětí

·        Charakteristika Q (U)

Pokud je PDS zadána charakteristika, musí být automaticky nastavena odpovídající hodnota jalového výkonu.

Pro charakteristiku cos fí = f (P) v průběhu      10 s

Pro charakteristiku Q(U) nastavitelně mezi       10 s a jednou minutou (udá PDS)

Stejně jako zvolený způsob řízení, tak i žádané hodnoty zadává PDS podle potřeb provozu sítě  individuálně pro každou výrobnu.

Poznámka k otázce č. 3:

Podle § 23 odst. 1 písm. a) energetického zákona č. 458/2000 Sb., v platném znění, má výrobce elektřiny právo připojit své zařízení k elektrizační soustavě, pokud splňuje podmínky připojení k přenosové soustavě nebo k distribučním soustavám a obchodní podmínky stanovené Pravidly provozování přenosové soustavy nebo Pravidly provozování distribuční soustavy. Pravidla provozování distribuční soustavy určují podle bodu 9.3.2, že při dodávce činného výkonu je nastavení jalového výkonu zadáváno provozovatelem distribuční soustavy, nikoli výrobcem, a to buď pevnou hodnotou nebo, když to provoz sítě vyžaduje, dálkově nastavitelnou žádanou hodnotou. Žádné další právní předpisy tuto problematiku neupravují, záleží tedy vždy na posouzení konkrétního případu připojení výrobny a řešení problematiky účiníku v daném místě sítě ze strany odpovědného pracovníka distribuční společnosti.

Nejpravděpodobnější požadavek PDS bude asi pevný účiník nebo zadané napětí.

Otázka č. 4 – Jak bude v rámci ES ČR systém omezování činného výkonu organizačně provozován?

K dané problematice bude vydána odpovídající vyhláška.

Otázka č. 5 – Jak bude v rámci distribuční soustavy ČEZ Distribuce omezování činného výkonu technicky realizováno?

Jako hlavní prostředek k regulaci činného výkonu bude ze strany ČEZ Distribuce, a.s. instalován přijímač HDO. Jako záložní prostředek k tomuto účelu bude využita jednotka RTU v majetku výrobce. Přijímač HDO bude přednostně instalován v elektroměrovém rozvaděči s možností zaplombování. Pokud bude přijímač HDO umístěný jinde, musí být k němu smluvně zajištěn přístup pro pracovníky skupiny ČEZ. Pro instalaci je třeba připravit napájení 230 V AC s chráněním jističe 2A. Vybavení regulace v oblastech bez signálu HDO je stejné jako v oblastech se signálem HDO, pouze řízení regulace je provedeno jednotkou RTU. Signalizace stupně regulace činného výkonu na dispečink provozovatele DS bude provedena přes jednotku RTU. Při výpadku datové komunikace RTU musí být zachováno ovládání regulace činného výkonu přes přijímač HDO.

Poznámky k otázce č. 5:

·  V případě distribučních soustav ostatních provozovatelů v rámci ČR lze předpokládat technicky podobné řešení.

·  HDO se bude používat pro hromadné omezení výroby činného výkonu a RTU pro omezení jednotlivých výroben (např. v případě lokální poruchy) a jako záložní cesta.

·  Při konkrétním technickém řešení na objektu je nutné ošetřit možnou kolizi povelování změny od HDO a RTU.

Otázka č. 6 – Jaké jsou technické požadavky na provozovatele větrné elektrárny?

·   Na dispečink provozovatele DS musí být zajištěn přenos měření a signalizace v rozsahu specifikovaném v příloze č. 4. Pravidel provozování distribuční soustavy (platná verze těchto pravidel je zveřejněna na internetových stránkách společnosti ČEZ Distribuce, a.s.). K této regulaci, přenosu měření a signalizace bude použita jednotka RTU v majetku výrobce. Přenos informací bude realizován přes GSM/GPRS (ČEZ Distribuce, a.s. dodá SIM kartu) protokolem IEC 60870-5-104. Žadatel je povinen pro tento přenos informací zajistit příslušné technické, ovládací a organizační předpoklady. Je nutné osadit zařízení kompatibilní a odzkoušené s koncovým zařízením v dispečerském centru provozovatele DS. Standardně je v ČEZ Distribuci, a.s. osazována jednotka RTU7M. Rozsah přenášených informací bude následující:

- dvoubitová signalizace stavů všech silových prvků vývodového pole

- suma působení ochran

- výpadek jističů pro ochrany a měření

- signalizace ovládání činného výkonu

- fázová nebo sdružená napětí na straně vn

- proud I2 na straně vn

- činný výkon

- jalový výkon

- měření slunečního záření (jiná terminologie: osvit, oslunění) – FVE od 400 kW

- měření rychlosti větru – VtE od 100 kW

- povely pro záložní ovládání činného výkonu výrobny

Přenos měřených hodnot bude ve formátu „Measured value, short floating point number“. Doporučený rozsah pro přenos: měření teploty: - 30 až + 40 st. C, měření slunečního záření: 0 až 1000 W/m2, měření rychlosti větru: 0 až 30 m/s.

Přijímač HDO a jednotka RTU musí být instalovány tak, aby zůstaly pod napětím (funkční) i po odpojení výrobny z paralelního provozu s distribuční soustavou.

U zdroje může být taktéž požadována regulace napětí, nebo jalového výkonu podle pokynů dispečinku, nebo systémem automatické regulace. Případné upřesňující požadavky na regulaci jalového výkonu a napětí budou z naší strany specifikovány dodatečně a v dostatečném časovém předstihu k předpokládanému požadovanému termínu realizace.

Poznámky k otázce č. 6:

·  Ovládání pomocí HDO umožňuje omezit velikost Pmax výroben v rozsáhlé oblasti distribuční  soustavy pomocí vyslání jednoho pulzu a následně pomocí dalšího toto omezení zase zrušit.

·  Ovládání pomocí HDO nebude použito pro regulaci U a Q.

·  Měření slunečního záření nebude v případě větrných elektráren potřeba.

· VtE zapojená do regulace napětí a jalových výkonů není vhodné omezovat při dodávce činného   výkonu,neboť by se tím omezila její regulační schopnost.

Otázka č. 7 – Jaký je navrhovaný postup implementace požadovaných úprav?

·  Technická jednání s dodavatelem technologie větrných elektráren a odborným zástupcem PDS.

·  Zpracování potřebné projektové dokumentace.

·  Implementace datového rozhraní v ŘS VP a případně dalších technických úprav.

·  Implementace programových úprav do nadřazeného ŘS.

·  Implementace komunikace ŘS VP a nadřazeným ŘS dle aktuální disposice .

·  Dodávka zařízení na stavbu a montážní práce.

·  Ověřování, zkoušky a zkušební provoz.

 Poznámka k otázce č. 7:

·   Nutno také uvažovat následné náklady naprůběžný servis a úpravy instalovaného zařízení.

 
Otázka č. 8 – Jaké jsou potenciální problémy realizace požadovaných úprav?

 Potenciální problémy:

 Časově a technicky náročné jednání s některými zahraničními dodavateli technologie VtE.

 Omezené technické možnosti regulace P u starších rypů VtE.

 Technická uzavřenost některých ŘS VtE a z toho vyplývající nemožnost připojení externího ŘS.

 Vzdálenost mezi předávacím místem VtE v distribuční soustavě a řídícím systémem VtE.

 Slabý signál HDO v některých místech distribuční soustavy.

Otázka č. 9  –  Jak často se bude provádět omezování činného výkonu?

Nelze přesně určit a omezování činného výkonu bude záviset na aktuálních provozních podmínkách v rámci ES ČR.

Aktuální výrobu elektřiny v ČR rozdělenou podle jednotlivých typů výroben lze průběžně sledovat     v zajímavém grafickém formátu na těchto webových stránkách:

www.ceps.cz/CZE/Data/Vsechna-data/Stranky/Vyroba.aspx

Otázka č.10 – Jak bude zajištěna finanční náhrada za nevyrobený činný výkon?

Jsou k dispozici dvě reálné varianty:

1) vypočte se na teoretický výkon  - na základě údajů z anemometrů o síle větru a výkonové křivky

2) vezme se poslední výkon před omezením a ten se bude počítat po dobu po omezení

V obou případech se samozřejmě odečte od částky náhrady případný neregulovaný výkon.

Lze předpokládat, že vyhláškou úřad stanoví jako výchozí variantu 1 a doplňkovou/záložní           variantu 2 (podobný proces vývoje v této problematice je v SRN). Ještě je v záloze varianta vypočítávaní teoretického výkonu na základě sousedících VtE (ty ovšem budou ve většině případů pravděpodobně rovněž regulovány).

Otázka č. 11- Lze regulaci jalového výkonu větrnou elektrárnou považovat za podpůrnou službu ? 

V  současné době nelze.

Otázka č. 12 - Lze regulaci činného výkonu staršího zařízení nahradit vypnutím?

O tom bude nutné jednat s odpovědným zástupcem PDS a lze předpokládat,že se nebude jednat o jednoduché jednání .