Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Priključak velikih fotonaponskihj pelektrana na distribucijsku mrežu
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
S d ž jSadržajUvod – pregled dosadašnjeg trenda iskorištavanja p g j g jfotonaponskog efekta u svijetu i Hrvatskoj Princip rada i osnovne komponente fotonaponskih elektranaPriključak fotonaponske elektrane na srednje naponsku distribucijsku mrežuAspekti priključka i prihvata električne energije iz FN l ktelektrana
Utjecaj priključka fotonaponske elektrane na pogonske prilike u mrežiprilike u mrežiZaključak
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
• Instalirana snaga fotonaponskih sustava u svijetu udvostručava seInstalirana snaga fotonaponskih sustava u svijetu udvostručava se svake dvije godine s prosječnim porastom od 48% od 2002.godine
• Do kraja 2008. godine ukupna instalirana snaga prelazi 16 GW, od č j 80% iklj č ž t t k či t t j i FN
18.000
čega je 80% priključeno na mrežu, a ostatak čine tzv. samostojni FN sustavi
Sustavi priključeni na mrežu
Ukupno
Samostojni sustavi
16.000
14.000
Samostojni sustavi12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
• Velike fotonaponske elektrane definirane su snagom iznad 200 kW, a najveće danas instalirane snaga su i do 60 MWp
• Hrvatska znatno ostaje za svjetskim prosjekom zbog nadekvatnog• Hrvatska znatno ostaje za svjetskim prosjekom zbog nadekvatnog regulatornog okvira za izgradnju takvih sustava
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
• Prema “Tarifnom sustavu za proizvodnju električne energije iz• Prema Tarifnom sustavu za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora i kogeneracije” utvrđen je limit od 1MW na ukupnu instaliranu snagu iz sunčanih elektrana koji imaju pravo na poticajnu cijenu električne energijecijenu električne energije
Tarifni sustav za OIE (“S č l kt ”)
2007.g. 2010.g. • Povećanje poticajnih mjera za izgradnju fotonaponskih(“Sunčane elektrane”) kn/kWh kn/kWh
Pints < 10 kW 3,40 3,77
izgradnju fotonaponskih sustava u Hrvatskoj najavljeno je novom energetskom strategijom (2008. g.), prema
10 kW <= Pints < 30 kW 3,00 3,33
strategijom (2008. g.), prema kojoj se Hrvatska do 2020.g. mora biti izjednačena sa Španjolskom gledano
Pints >= 30 kW2,10 2,33
instalirane snage po glavi stanovnika (11.7W/stanovniku), te Njemačkom do 2030. godine (preko 45 W/stanovniku)(preko 45 W/stanovniku)
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Strujno naponska karakteristika FN ćelije
uja
[A]
[W]
Stru
Snag
a
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
3.5
E=1000W/m2
E=800W/m22.5
3
E=600W/m2
E=400W/m2
E 200W/ 2
1
1.5
2
Utjecaj intenziteta zračenja i temperature na promjenu napona i
E=200W/m2
Napon [V]
0
0.5
0 5 10 15 20 25
na promjenu napona i struje FN modula
°C
2.5
3.5
3
50°C
25°C
75°C
1
1.5
2
0°C
-25°C
Napon [V]
0
0.5
0 10 20 30 40
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
FN moduli spajaju su na mrežu prekona mrežu preko invertera, u varijantama:
• Centralni inverter-a)• Inverter za niz FNInverter za niz FN
modula-b)• Inverter za više
i FN d lnizova FN modula• Inverter integriran u
FN modul-c))
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Načelna shema NN mreže za veliku FN elektranu i povezivanje s priključnomNačelna shema NN mreže za veliku FN elektranu i povezivanje s priključnom TS 0.4/10(20) kV za priključak na mrežu
DC
AC
+
-
R S T
N
DC
AC
+
-
R S T
N
R S TNPE
DC
AC
DC
AC
+
-
+
-
R S T
N
R S T
N
RAZVODNI ORMAR NRAZVODNI ORMAR N
NN kabel (izvod) N
NN kabel (izvod) 2NN kabel (izvod) 1
......
DC
AC
+
-
R S T
N
DC
AC
+
-
R S T
N
R S TNPE
0.4 kVRAZVODNI ORMAR 2
NN kabel (izvod) 1
DC
AC
DC
AC
+
-
+
-
R S T
N
R S T
N
Vlastita potrošnja
TransformatorSN(NN)/0 4 kV
NN postrojenje
RAZVODNI ORMAR 2
DC
AC
+
-
R S T
N
DC
AC
+
-
R S T
N
SN(NN)/0.4 kV
R S TNPE
RAZVODNI ORMAR 1
DC
AC
DC
AC
+
-
+
-
R S T
N
R S T
N
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Priključka i prihvata el energije iz FN elektranaPriključka i prihvata el. energije iz FN elektrana1. Utjecaji na pogonske prilike u okolnoj distribucijskoj (prijenosnoj)
mreži• Opterećenja elemenata mreže• Statičke varijacije napona• Gubici snage i energijeg g j• Dinamičke promjene napona, flikeri, viši harmonici• Utjecaj na kratkospojne prilike• Otočni pogonp g• Raspoloživost opskrbe električnom energijom
2. Izgradnja i rekonstrukcija okolne mreže u slučaju priključka veće snageg
3. Eventualni sistemski utjecaji• Nisu aktualni do značajnije penetracije u lokalnoj distribucijskoj
mreži• Na razini EES-a ne znače gotovo ništa, dok god se radi o “malim”
distribuiranim sustavima pojedinačne snage do nekoliko MW
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Jednopolna shema priključkashema priključka
po sistemu ulaz/izlaz
Jednopolna shema
priključka radijalnog (T)
priključka
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
_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( )GP t
Utjecaj priključka FN elektrane na naponske_1p _ 2p _ 3p _p ( )G
( )GQ t
4 ( )P t
elektrane na naponske prilike strujna opterećenja u SN mreži:a) struje: najčešće
1 ( ) 0=P t
1 ( )Q t
2 ( )P t
2 ( )Q t3 ( )P t
3 ( )Q t4 ( )Q t 5 ( )P t
5 ( )Q t
nebitno, budući da su varijacije napona ograničavajući faktor
b) naponi: povišenjeb) naponi: povišenje napona u kombinaciji visoke proizvodnje i niske potrošnje naniske potrošnje na izvodu, pogotovo u slučaju priključka pri kraju SN izvoda manjeg presjeka
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Povoljna okolnost za fotonaponske2,5 Potrošnja na SN izvodu Pv (zima)Povoljna okolnost za fotonaponske
elektrane (po pitanju povišenja napona):a) Isključivo “dnevna” proizvodnja
(minimumi potrošnje i visoki naponi u 1,5
2
j Pv (zima)
Pv (proljeće)
mreži se dešavaju noću)b) Mjerodavna je analiza u sezoni
minimalne potrošnje (proljeće/jesen), sa cca. 40-60% vršnog opterećenja 0,5
1
P(MW)
Treća srijeda, SIJEČANJ
Treća srijeda, SVIBANJ
Pmin (proljeće)
Potr. pr max. proizvodnji FN elektrane
g p jizvoda
c) Max. proizvodnja FN elektrane na pragu distribucijske mreže je cca. 85% instalirane snage FN panela
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24t(h)
č ( / )85% instalirane snage FN panela
Za razliku od vjetroelektrana:- Nema brzih varijacija proizvodnje
(napona) 800
1000
1200 Proizvodnja FN elektrane Intenzitet zračenja (W/m2)
Snaga na pragu distr.mreže (kW)
(napona)- Učestalost varijacija proizvodnje
(napona) je znatno manja400
600P(W/m2)P(kW)
0
200
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23t(h)
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
ZaključakZaključak• Glavna prepreka u ostvarivanju većeg udjela električne energije
proizvedene u fotonaponskim sustavima prije svega je u visokoj cijeniproizvedene u fotonaponskim sustavima, prije svega je u visokoj cijeni fotonaponskih panela (1.5-2.5 €/Wp), te ukupnim investicijskim troškovima (2-3 €/W).
• Trend daljnjeg napretka tehnologije temelji se razvoju tzv. tanko-slojnih ćelija ilj t j j kti t ij l li i č k j i d lj ju cilju znatnog smanjenja aktivnog materijala, ali i se očekuje i daljnje
smanjenje cijena neovisno o tehnologiji• Izgradnja FN elektrana u RH trenutno je subvencionirana do ukupne kvote
1MW tako da se kratkoročno može očekivati izgradnja samo malih (kućnih)1MW, tako da se kratkoročno može očekivati izgradnja samo malih (kućnih) sustava, ali se očekuje povećanje kvote i izgradnja većih FN elektrana (do nekoliko MW) koje će se priključivati na SN mrežu.
• FN elektrana općenito nema značajnijeg negativnog utjecaja na mrežu: proizvodnja je isključivo danju, te nema velikih i čestih varijacija proizvodnje.
• Osnovno ograničenje priključka na mrežu je povećanje napona, posebno u slučaju priključka na krajevima SN izvoda manjeg presjeka.
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.
Priključak velikih fotonaponskih elektrana na distribucijsku mrežuRanko Goić, Jakov Krstulović Opara, Damir Jakus, Ivo Zlatunić, Ivan Penović
Od it j tOdgovor na pitanja recenzenata
DRUGO SAVJETOVANJEHRVATSKOG OGRANKA MEĐUNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE
Umag, 16. ─ 19. svibnja 2010.