Neki karakteristični aspekti priključenja i paralelnog rada ME sa mrežom EES Crne Gore

1. Neki karakteristični aspekti priključenja i paralelnog rada ME sa mrežom EES Crne Gore dipl. el. ing. Vidak Vućić EPCG – Sektor za razvoj i inženjering Nikšić

2. Uvod • Tokom posljednje decenije prošlog vijeka i početkom ovog vijeka ubrzan je razvoj distribuiranih proizvodnih kapaciteta koji koriste potencijale obnovljive energije (mali vodotokovi, vjetar, sunce, biomasa, biogas i dr.), naročito u zemljama EU. • U Crnoj Gori je identifikovan značajan potencijal za izgradnju kapaciteta obnovljivih izvora, naročito MHE i VE. • U nadležnim institucijama ubrzano se radi na tehničkoj i pravnoj regulativi radi stvaranja povoljnih uslova za izgradnju ME (do 10MW). • ME se, najčešće, priključuju na mrežu srednjeg i niskog napona (35 kV, 10 kV, 0,4 kV).

3. U područjima sa većom koncetracijom potencijala obnovljive energije, proizvodne jedinice ME se grupišu i priključuju centralizovano, na prenosnu mrežu, • Priključenjem ME distributivna mreža dobija aktivnu ulogu, što se ispoljava promjenom pogonskih i drugih performansi mreže. • Nema generalnih pravila/preporuka za priključenje i pogon ME. • Relevantna regulativa je nepotpuna i značajno se razlikuje u različitim zemljama i distributivnim kompanijama;

4. Efektipriključenja distribuirane proizvodnje na mrežu i EES • Efekti promjena u mreži, zbog interakcije ''ME-mreža'', uglavnom, se odnose na: -tokove aktivnih i reaktivnih snaga, nivo i alokaciju gubitaka snage, -naponske prilike, regulaciju napona i kompenzaciju reaktivne snage, -nivoe snaga/ struja kratkog spoja, -sisteme zaštite, podešavanje i selektivnost zaštita, -pouzdanost i efikasnost rasklopnih uređaja, -automatsko ponovno uključenje,

5. -parametre kvaliteta el.energije, -način i mjesto mjerenja el.energije i snage, -aspekte ugaone i naponske stabilnosti, -daljinsko upravljanje prenosnom i distributivnom mrežom, -pokazatelje pouzdanosti distributivne mreže sa ME, -aspekte razvoja lokalnih mreža sa ME, -ekonomske efekte pogona i razvoja distributivne i prenosne mreže sa ME.

6. Tokovi snaga, naponske prilike i gubici u mreži sa ME • Uticaj ME na tokove snaga, naponske prilike i gubitke u mreži zavisi od konfiguracije mreže, parametara njenih elemenata, nivoa, tipa i raspodjele opterećenja, vrste i snage generatora i lokacije tačke priključenja generatora.

7. Raspodjela tokova snaga u mreži sa priključenom VE prikazana je na slici:

8. Gubici u (napojnoj) prenosnoj mreži se smanjuju zbog prisustva snage proizvodnje. • U lokalnoj distributivnoj mreži može doći do: -smanjenja ili povećanja gubitaka, -porasta napona i varijacija napona iznad dozvoljenih granica • Proračuni tokova snaga, naponskih prilika i gubitaka u radijalnim mrežama sa ME, provode se za sljedeće (granične) slučajeve: -maksimalno opterećenje u čvorištima mreže kada na istu nije priključena ME, -maksimalno i minimalno opterećenje (potrošačkih) čvorišta kada ME injektira maksimalnu snagu u mrežu. 

9. Uticaj ME na snage (struje) kratkih spojeva • Priključeni generatori doprinose povećanju snage (struje) kratkog spoja. • Tokom trajanja kvara, ponašanje sinhronih i asinhronih generatora je različito. • Doprinos generatora struji kvara može se smanjiti na različite načine. • (Detaljnije- u integralnoj verziji rada)

10. Kvalitet el.energije u mreži sa ME • Uticaj na kvalitet el.energije zavisi od vrste ME (MHE, VE i dr.), parametara ME i lokalne mreže na koju je priključena. • Negativan uticaj Ispoljava se preko: -varijacija napona i flikera napona, -pojave viših harmonika i harmonijske distorzije napona. • Potrebno je ograničiti flikere i varijacije napona u mreži sa ME. • Međunarodni standardi različito definišu ograničenja vezana za kvalitet el.energije. • Povećanjem snage kratkog spoja, priključeni generatori poboljšavaju kvalitet el.energije.

11. Zaštita i upravljanje • Priključenjem ME na distributivnu mrežu mijenjaju se koncepcija, način podešenja i obezbjeđenja selektivnosti zaštite. • Zaštitne funkcije se mogu značajno razlikovati, u zavisnosti od instalisane snage ME, naponskog nivoa priključka na mrežu, vrste ME i sistema zaštite u postojećoj mreži.. • U većini pravila/preporuka predviđene su, kao osnovne: sistemska zaštita (nadnaponska, podnaponska, nadfrekventna i podfrekventna) i zaštita priključnog voda (preopterećenje, kratki spoj i zemljospoj u mreži).

12. Problemi koji se mogu pojaviti u vezi sa djelovanjem zaštite u distributivnoj mreži sa ME, uglavnom, se odnose na: detekciju kvara, selektivnost isključenja izvoda, gubitak glavnog napajanja (''gubitak mreže''- ostrvski rad) i nesinhrono ponovno uključenje. • Standard IEEE 1547 definiše opsege podešavanja i maksimalna vremena djelovanja podnaponske/ prenaponske i zaštite od gubitka mreže. • Funkcije daljinskog upravljanja sada su ograničene na komandovanje prekidačem za odvajanje i signalizacije uklopnog stanja prekidača, prorade zaštita i režima rada ME (paralelni rad, van pogona, ostrvski rad i dr.). • Integraciji distribuiranih izvora ide u prilog modernizacija tehničkog sistema upravljanja distributivnih mreža i uvođenje modernih informacionih tehnologija u poslovanje distributivnih kompanija (DMS, GIS i dr.).

13. Aspekti uticaja ME na stabilnost napona i ugla • Injektiranjem reaktivne snage od strane (prepobuđenih) sinhronih generatora ME u tački priključenja poboljšava se naponski profil i smanjuju gubici u lokalnoj mreži.

14. Proširenje margine naponske stabilnosti:

15. Inercija generatora je, najćešće, mala, uz relativno dugo vrijeme prorade zaštite u distributivnoj mreži • Ugaona i naponska stabilnost mogu predstavljati značajan problem pri znatnom injektiranju ME u mrežu

16. Uslovi za priključenje ME na mrežu prema tehničkim pravilima/ preporukama • Uključenjem ME poboljšava se ''čvrstoća'' mreže (odnos dP/dU). • Osnovni kriterijumi za priključenje i bezbjedan paralelni rad ME sa distributivnom mrežom su (TP br.16 -JP EPS Direkcija za distribuciju, Beograd, maj, 2003): -kriterijum dozvoljene snage ME koja se može jednovremeno priključiti na mrežu -kriterijum flikera -kriterijum dozvoljenih struja viših harmonika -kriterijum snage kratkog spoja (nakon priključenja ME).

17. Kriterijum dozvoljene snage provjerava se preko odnosa stvarne snage kratkog spoja (Sks) i maksimalne snage generatora (Sgm) ME koja se može jednovremeno priključiti na mrežu. • U pravilima/preporukama različitih zemalja odnos Sks/Sgm se kreće u širokom rasponu. • Za određene snage generatora na lokacijama u ruralnim područjima ponekad je teško zadovoljiti kriterijum dozvoljene snage ME.

18. Konačna odluka o uslovima priključenja i paralelnog rada ME na takvim lokacijama može da se donese tek nakon detaljnijih studijskih analiza • Kriterijum dozvoljene snage MEobavezno se provjerava se za sve vrste ME (MHE, VE, solarne i dr.) • Provjera kriterijuma flikera i dozvoljenih struja viših harmonika posebno je značajna za VE i solarne elektrane (SE). • Uslovi sinhronizacije sa mrežom, u zavisnosti od snage generatora prema standardu IEEE 1547.

19. Mogućnost i uslovi priključenja MHE Otilovići, MHE Zaslapnica i VE 500 kW • MHE Otilovići, projektovana je sa dva sinhrona generatora: -glavni- 3,2 MVA koji je u blok spoju sa transformatorom 3,2 MVA, 6,3/35 kV, -pomoćni (izvor napajanja sopstvene potrošnje)- 0,5 MVA, vezan sa transformatorom 630 kVA, 0,4/35 kV. • Priključenje ME predviđeno je po sistemu ulaz-izlaz, povezivanjem sabirnica 35 kV MHE, (dvostrukim DV 35 kV, cca 2 km) sa postojećim DV 35 kV Židovići-Guke-Otilovići-Mataruge

20. Stvarna snaga kratkog spoja na mjestu priključenja, bez MHE Otilovići, je cca 185-200 MVA • Prema TP br.16 (JP EPS Direkcija za distribuciju, Beograd, maj, 2003), generatori se mogu jednovremeno priključiti na mrežu 35 kV za snagu kratkog spoja cca 170-180 MVA. • Iako je uticaj MHE značajan, povećana snaga kratkog spoja je mnogo manja od maksimalno dozvoljene. • Neophodna je rekonstrukcija DV Guke-Mataruge da bi se stvorili povoljniji uslovi za plasman snage MHE

21. Za vodotok Zaslapnicu (Nudo, kod Grahova), preliminarna procjena instalisane snage MHE je na nivou cca 1MVA (sa sinhronim generatorima). • Stvarna snaga kratkog spoja na sabirnicama 10 kV napojne TS 35/10 kV Vilusi (2,5 MVA), je cca 33 MVA. • Maksimalno opterećenje napojne TS 35/10kV je oko 1MVA. • Mrežu 10 kV karakterišu velike dužine izvoda Al-Fe 35 mm² i relativno niska opterećenja TS 10/0,4 kV. • Potrebno je uraditi studijsku analizu za različite varijante priključenja: postojeći/ novi vod 10 kV/ novi vod 35 kV.

22. Za VE 500 kVA na lokaciji Ilino Brdo-Vilusi(sa asinhronim generatorima 2x250kVA), maksimalna snaga koja se može jednovremeno priključiti na sabirnice 10 kV napojne TS 35/10 kV, je cca 330 kVA (prema TP br.16). • Vrijeme između priključenja dva limitirana iznosa snage, oko 2 min. • Ovi uslovi su bili zadovoljeni, pošto su generatori bili izvedeni sa dvostrukim statorskim namotom i različitim brojem pari polova (3/2), pa su mogli da rade u dva brzinska moda, razvijajući snagu od 2x130 do 2x 250 kW. • (VE je, kao što je poznato, demontirana zbog velike havarije od atmosferskih pražnjenja koja su se desila februara 2005. god.)

23. Z a k lj u č c i • Pored pozitivnih efekata, priključenje ME može da bude praćeno problemima obezbjeđenja zadovoljavajućeg kvaliteta el.energije, selektivnosti i pouzdanosti zaštite, efikasnosti upravljanja, a, u određenim slučajevima, i stabilnosti. • Ne postoje jedinstvene međunarodne norme za priključenje i paralelan rad ME. • Zbog specifičnosti karakteristika i pogonskih režima lokalnih mreža, distributivnim kompanijama se često ostavlja mogućnost da definišu tehničke zahtjeve za priključenje i paralelni rad ME sa mrežom.

24. U Crnoj Gori je regulativa, vezana za problematiku priključenja i rada na mreži, tek u fazi razvoja. • Potrebna je izrada sveobuhvatne studije koja će, primjenom relevantnih modelskih proračuna i analiza, izučiti i kvantifikovati efekte interakcije ’’ME-mreža’’ za nekoliko karakterističnih opcija priključenja ME na lokalne mreže u područjima sa potencijalnim lokacijama ME. • Urađene analize i rezultati studije bili bi osnova za buduća, pojedinačna, elaboriranja uslova priključenja konkretnih objekata ME, izradu projekata priključenja na mrežu, kao i za regulisanje međusobnih odnosa vlasnika ME i EPCG AD u vezi sa režimom rada i isporukom/preuzimanjem el.energije. • Ovakva studija bi imala i značajnu edukativnu ulogu.

25. Hvala na pažnji!