UL FE 2018/19; Razdelilna in industrijska omrežja

Karakteristike razpršenih virov električne energije Seminarska naloga

Domen Kodrič 18.5.2019

Vsebina Uvod ........................................................................................................................................................ 2

Uporabljene kratice ................................................................................................................................. 2

Razpršeni viri energije – definicija ........................................................................................................... 2

Prednosti ................................................................................................................................................. 2

Slabosti .................................................................................................................................................... 3

Karakteristike razpršenih virov energije .................................................................................................. 3

Sončne elektrarne ................................................................................................................................... 3

Predstavitev ......................................................................................................................................... 3

Karakteristike ....................................................................................................................................... 4

Sončne elektrarne v Sloveniji .............................................................................................................. 5

Vetrne elektrarne .................................................................................................................................... 7

Predstavitev ......................................................................................................................................... 7

Karakteristike ....................................................................................................................................... 7

Vetrne elektrarne v Sloveniji ............................................................................................................... 8

Napoved proizvodnje razpršenih virov električne energije .................................................................... 8

Hranilniki energije ................................................................................................................................... 8

Učinek RVEE na omrežje .......................................................................................................................... 9

Sprememba napetostnega profila omrežja ..................................................................................... 9

Zaščita omrežja ................................................................................................................................ 9

Otočno obratovanje ...................................................................................................................... 10

Kakovost električne energije ......................................................................................................... 11

Rezervne kapacitete ...................................................................................................................... 11

Problematika v praksi: slovenska distribucijska omrežja .............................................................. 11

Načrtovani ukrepi v slovenskih distribucijskih omrežjih ................................................................... 12

Povzetek ................................................................................................................................................ 12

Priloga: Vprašanja in naloga .................................................................................................................. 13

Vprašanje 1 ........................................................................................................................................ 13

Vprašanje 2 ........................................................................................................................................ 13

Vprašanje 3 ........................................................................................................................................ 13

Vprašanje 4 ........................................................................................................................................ 13

Naloga: Račja krivulja ........................................................................................................................ 14

Računske naloge ................................................................................................................................ 14

Odgovori ........................................................................................................................................ 14

Citirana dela .......................................................................................................................................... 16

Uvod Klasični koncept elektroenergetskega sistema je centralističen – zasnovan je vsebujoč velike

proizvodne enote, od koder se električna energija preko prenosnega in distribucijskih omrežij

prenaša do končnih odjemalcev. Novi, decentralizirani oz. razpršeni proizvodni viri, priključeni

neposredno na distribucijsko omrežje, pa v elektroenergetski sistem vnašajo nove značilnosti

obratovanja. S stališča doseganja zadostnosti proizvodnje električne energije, lažjega umeščanja v

prostor in načeloma manjših izpustov CO2 je vključevanje razpršenih virov dobrodošlo, vendar pa

lahko zaradi svoje številčnosti in nepredvidljivosti ogrozijo zanesljivo, varno in ekonomično oskrbo

odjemalcev z električno energijo.

Uporabljene kratice V sestavku nastopajo kratice, ki označujejo pojme:

RVEE – razpršeni viri električne energije;

EES – elektroenergetski sistem;

EE – električna energija;

FV – fotovoltaičen;

SODO – Sistemski operater distribucijskega omrežja.

Razpršeni viri energije – definicija Razpršeni viri energije so proizvodne enote navadno manjših moči od klasičnih elektrarn, locirane

bližje porabnikom. Razdelimo [1] jih lahko na neobnovljive (generatorji-motorji z notranjim

izgorevanjem, male turbine, gorivne celice) in obnovljive (veter, sonce, hidroelektrarne, biomasa).

Ob razpršenih virih energije velja omeniti tudi ostale razpršene energetske enote, kot so denimo

hranilniki energije ali pa lokalne kogeneracijske enote. Razpršene energetske enote so pogosto

priključene neposredno na distribucijsko omrežje, ali pa za števcem, direktno pri porabniku [2].

Prednosti Možne tehnične prednosti vključevanja razpršenih virov energije in razpršenih energetskih enot v

elektroenergetski sistem so:

izboljšana zanesljivost delovanja sistema [2];

manjše izgube prenosa [2];

večja kvaliteta napetosti v omrežju (napetostni profil) [2];

boljši nadzor jalove moči v omrežju [2];

večja zanesljivost oskrbe ključnih bremen [2];

zagotavljanje sistemskih storitev [2].

Razpršeni viri električne energije prinašajo številne pozitivne učinke za zadostnost in varnost oskrbe z

električno energijo. Vpliv je odvisen od zmožnosti RVEE, da ob okvarah glavnega sistema zagotavlja

stalno proizvodno moč. [2].

Eden pomembnejših razlogov za vključevanje razpršenih virov električne energije v elektroenergetski

sistem je zmanjšanje izgub pri prenosu električne energije. Izgube v vodu so odvisne od električnega

toka in od razdalje. Če se RVEE v distribucijsko omrežje postavi strateško, tako da zmanjšajo tok po

določenih vodih, se lahko izgube v električnem omrežju zmanjšajo. Učinek integracije RVEE na

zmanjšanje izgub je odvisen od velikosti in lokacije RVEE, obremenitve in strukture omrežja. [2]

Razpršeni viri električne energije lahko izboljšajo napetostni profil v distribucijskem omrežju. RVEE

namreč blizu porabnikom zagotavljajo tako delovno kot jalovo moč. Integracija RVEE v omrežje

prinaša tudi zmanjšanje preobremenitev sistema in izboljšanje regulacije napetosti, za kar pa je

potrebno izračunati največjo dopustno moč RVEE in določiti njihov način obratovanja. V radialnih

omrežjih lahko RVEE obrnejo smer pretoka moči in tako izboljšajo napetostni profil sistema. [2]

Slabosti Med slabostmi oziroma potencialnimi težavami, ki jih prinašajo RVEE so:

sprememba profila napetosti na omrežju [1];

sprememba delovanja zaščitnih elementov [1];

zmanjšanje kakovosti električne energije (višji harmoniki napetosti [3], fliker [1]);

težave pri napovedovanju proizvodnje [1];

nestalnost in nepredvidljivost RVEE.

Učinki so podrobneje predstavljeni v poglavju Učinek RVEE na omrežje.

Karakteristike razpršenih virov energije Vir električne energije lahko označimo s kazalniki: spremenljivost, nestalnost, predvidljivost in

možnost dispečiranja. [4]

Spremenljivost vira električne energije opisuje, do kakšne mere se proizvodna moč vira

nenadzorovano in neželeno spreminja.

Nestalnost vira električne energije opisuje, kolikšen del časa je vir energije nenamerno ugasnjen

(zaradi denimo odsotnosti sončnega sevanja, vetra ipd.).

Predvidljivost vira električne energije opisuje, do kakšne mere je proizvodnjo vira mogoče napovedati

vnaprej. Odvisna je od lastnosti vira in kvalitete modelov napovedi.

Možnost dispečiranja vira električne energije pomeni, da je proizvodnjo vira mogoče upravljati po

želji. Praviloma imajo fosilni viri električne energije večje možnosti dispečiranja od denimo vetrnih ali

sončnih elektrarn.

Sončne elektrarne

Predstavitev Sončne elektrarne v električno energijo pretvarjajo svetlobno energijo Sonca. Praktično uporabne

sončne elektrarne v grobem delimo na termalne sončne elektrarne (pri katerih sončno sevanje

segreva nek medij, s toploto pa nato ženemo parno turbino) in fotovoltaične elektrarne (ki delujejo

na principu fotovoltaičnega efekta in sončno energijo pretvarjajo neposredno v električno energijo) –

za ozemlje Slovenije so relevantne slednje.

Osnovni del fotovoltaičnih elektrarn so iz silicijevih celic sestavljeni fotonapetostni moduli. V uporabi

so celice iz rezin monokristalnega silicija (črne barve, izkoristek od 14 do 18 %), celice iz

multikristalnega silicija (modre barve, izkoristek od 13 do 15 %) ter tankoplastne celice iz (poleg

ostalih materialov) amorfnega silicija (izkoristek od 6 do 11 %).

Karakteristike Fotovoltaične elektrarne nimajo možnosti dispečiranja – njihove proizvodne moči ni mogoče

upravljati. Hkrati so FV elektrarne variabilne.

Sončne elektrarne so razmeroma predvidljiv vir energije – z računskimi modeli se lahko vnaprej

natančno določi maksimalno moč elektrarne ob določeni časovni točki v letu, kratkoročne napovedi

dejanske proizvodne moči pa so odvisne od pravilnosti lokalnih vremenskih napovedi (obsevanje,

temperatura, padavine).

Sončne elektrarne so nestalen vir energije. Zaradi orbitalnih značilnosti sistema Zemlja-Sonce in

podnebnih značilnosti lokacije je proizvodnja fotovoltaičnih elektrarn praviloma nestalna. Slika 1

prikazuje gostoto sončnega sevanja skozi izbrani dan na izbrani lokaciji (južni Egipt) [4]. Ob

predpostavljeni neposredni zvezi med proizvodnjo močjo FV elektrarne in gostoto sončnega

obsevanja bi sončna elektrarna na tej lokaciji dobršen del dneva (ponoči) ne bila zmožna proizvajati

električne energije. Spremenljivost sončne elektrarne kaže Slika 2, kjer vidimo spremembo gostote

sevanja skozi leto.

Slika 1. Dnevni diagram gostote sončnega obsevanja. [4]

Slika 2. Sončno obsevanje skozi leto. [4]

Sončne elektrarne v Sloveniji V Sloveniji je trenutno nameščenih 259,5 MW sončnih elektrarn [5]. Letno globalno obsevanje na

enoto površine se po lokacijah v državi razlikuje; največje je v priobalnem pasu. Slika 3 prikazuje letno

obsevanje ozemlja Slovenije.

Slika 3. Letno sončno obsevanje, Slovenija.

Slika 4. Lokacije sončnih elektrarn v Sloveniji.

Letno število novih priključitev sončnih elektrarn v Sloveniji upada, kot kaže Slika 5.

Slika 5. Rast števila sončnih elektrarn v Sloveniji skozi leta.

Vetrne elektrarne

Predstavitev Vetrne elektrarne v električno energijo pretvarjajo kinetično energijo vetra. Obstaja več vrst vetrnih

turbin glede na os in obliko vetrnice, najbolj pogoste so trokrake vetrnice s horizontalno osjo.

Karakteristike Vetrne elektrarne so razmeroma spremenljiv vir električne energije. Sliki prikazujeta primer

spreminjanja hitrosti vetra na različnih časovnih skalah [4]. Spreminjanje hitrosti vetra (in s tem

posledično proizvodne moči elektrarne) je sicer odvisno od lokacije in prevladujočega tipa vetra.

Slika 6. Spreminjanje hitrosti vetra. [4]

Slika 7. Spreminjanje hitrosti vetra na daljši časovni skali. [4]

Vetrne elektrarne v Sloveniji Povprečno hitrost vetra 10 metrov na tlemi v Sloveniji prikazuje Slika 8.

Slika 8. Povprečna hitrost vetra v Sloveniji.

V Sloveniji (stanje maj 2019) obratujeta dve vetrni elektrarni. Pri Senožečah obratuje vetrna

elektrarna z nazivno močjo 2,3 MW, ob Razdrtem vetrna elektrarna z močjo 910 kW.

Napoved proizvodnje razpršenih virov električne energije Večja vključenost RVEE v omrežje zaradi njihove nestalnosti in spremenljivosti prinaša večjo

negotovost v uravnavanju proizvodnje in porabe in s tem tveganje za zanesljivost sistema. [5]

Operaterji sistemov morajo ta tveganja ovrednotiti.

Primer spremenljivega in nestalnega vira električne energije so vetrne elektrarne. Obstajajo [6] [7]

orodja za napoved proizvodnje vetrnih elektrarn, ki v rezultate vključijo negotovost proizvodnje.

Tovrstne modele ponekod že vključujejo v elektroenergetske sisteme. [8]

Hranilniki energije Zaradi nestalnosti in spremenljivosti proizvodnje razpršenih virov električne energije velja v vedno

bolj decentraliziran elektroenergetski sistem vključiti tudi druge razpršene energetske enote, kot so

razpršeni hranilniki električne energije. Razpršeni hranilniki energije lahko v EES blažijo konične moči,

izboljšajo stabilnost sistema in odpravljajo motnje v kakovosti električne energije. [9]

Poznamo več tipov hranilnikov energije:

baterije;

črpalne hidroelektrarne;

hranilniki energije v stisnjenem zraku;

regenerativne gorivne celice;

vztrajniki;

superkondenzatorji;

vodik;

termalni hranilniki.

Učinek RVEE na omrežje Možni učinki integracije razpršenih virov na elektroenergetsko omrežje so [3]:

sprememba napetosti v omrežju oz. napetostnega profila vzdolž voda;

povečanje kratkostične moči omrežja;

potreba po zamenjavi opreme(odklopniki);

sprememba sistemske zanesljivosti (kompleksnost izračuna) in stabilnosti sistema;

slabša kakovost električne napetosti (višji harmoniki, odstopanja frekvence in napetosti…);

dodatne termične obremenitve opreme;

težave pri vodenju sistema ob velikih spremembah moči zaradi naglih sprememb vremenskih

razmer.

Sprememba napetostnega profila omrežja Razpršeni viri spremenijo pretoke moči po vodih, s tem pa tudi njihov napetostni profil. V običajnem

(radialnem) distribucijskem omrežju se nadzor nad napetostjo izvaja s spremembami izvodov

transformatorjev, tako da napetosti pri porabnikih ostajajo znotraj zahtevanih meja. Težave lahko

nastanejo, kadar je vod visoko obremenjen, razpršeni viri pa ne proizvajajo moči, ali pa obratno. [1]

Slika 9. Napetostni profil omrežja z razpršenim virom in brez njega.

Zaščita omrežja Električno omrežje mora zagotavljati zanesljivost oskrbe, tako da izolira in odpravlja napake. [1] Če so

v omrežje priključeni razpršeni viri energije, lahko pride do primerov, ko se zaščita elementov

omrežja vklopi po nepotrebnem (Slika 10) oziroma se ne vklopi, ko bi se morala (Slika 11).

Slika 10 prikazuje primer, ko se napaka na vodu 2 omrežja napaja tudi iz razpršenega vira na vodu 1.

Če tok, ki na mesto napake teče prek voda 1, presegel izklopni tok zaščite voda 1, se bo ta zaščitni

element po nepotrebnem vklopil.

Slika 10. Nepotreben vklop zaščite. [1]

Slika 11. Ob napaki nevklopljena zaščita. [1]

Slika 11 prikazuje scenarij, ko je napaka na vodu 1. Če se napaka napaja primarno iz razpršenega vira,

se zaščita voda 1, ki je v okvari, ne bo vklopila, dasiravno bi se morala.

Možne rešitve obravnavanih problemov so koordinacija zaščite, uporaba smerne zaščite, povezave

generatorjev na SN zbiralko z ločenimi vodi. [1]

Otočno obratovanje Otočno obratovanje nastopi, kadar del omrežja izgubi električni stik s preostalim omrežjem, razpršeni

viri v odklopljenem delu omrežja pa še naprej proizvajajo električno energijo. [10] Tak način

obratovanja je navadno nesprejemljiv. [1] Nepredvideno otočno obratovanje predstavlja nevarnost

električnega udara, spremembe napetosti pa lahko poškodujejo tudi opremo. Dasiravno je otočno

obratovanje navadno neželeno, lahko prispeva k stalnosti oskrbe z električno energijo ob napakah.

Primerna zaščita omrežja mora v primeru nastanka otoka ustrezno izklopiti tudi razpršene vire. [1]

Kakovost električne energije Četudi lahko razpršeni viri energije na splošno izboljšajo kakovost električne energije, se ob večjem

deležu RVEE v omrežju kakovost poslabša. [1] Ob vklopu ali izklopu RVEE se lahko denimo pojavijo

tranzientne napetosti. Vetrne turbine lahko povzročajo fliker, ki je zaznaven še daleč od vira. [1] Če so

generatorji vetrnih turbin asinhronski, lahko zahtevajo visoke induktivne tokove, posledica katerih je

sesedanje napetosti na delu omrežja.

Rezervne kapacitete Zaradi nestalnosti, spremenljivosti in nezmožnosti dispečiranja RVEE prinašajo dodaten izziv pri

napovedi proizvodnje električne energije, ki se mora vseskozi ujemati s porabo. V omrežju z večjim

deležem razpršenih virov energije bo morda potrebnih več rezervnih kapacitet in prilagajanja

proizvodnje elektrarn z možnostjo dispečiranja, potrebo po katerih pa lahko zmanjšajo natančnejši

modeli napovedovanja proizvodnje iz RVEE. [1]

Problematika v praksi: slovenska distribucijska omrežja Že leta 2017 [3] je sistemski operater distribucijskega omrežja (SODO) opažal težave pri

priključevanju in obratovanju razpršenih virov. Za posebej problematična označuje ruralna območja,

kjer je omrežje razvejano in relativno na število porabnikov veliko. Nadalje SODO ugotavlja, da

krajevna zmogljivost distribucijskega omrežja ne sovpada s krajevnim potencialom za proizvodnjo

električne energije iz obnovljivih virov energije. Obseg proizvodnje električne energije je v

problematičnih delih omrežja namreč že tolikšen, da v določenih obdobjih (visoki pretoki rek, ugodno

osončenje, obdobja nizke porabe) presega porabo, kar privede do pretokov moči iz

nizkonapetostnega v srednjenapetostno in tudi visokonapetostno omrežje.

Problematika v praksi: Račja krivulja

Račja krivulja (»duck curve«) [11] je oznaka za pojav v elektroenergetskih omrežjih z visokim deležem

fotovoltaičnih razpršenih virov energije, kjer dnevni diagram neto odjemne moči (npr. s prenosnega

omrežja) izkazuje padec neto moči v urah okoli poldneva, v poznopopoldanskih in večernih urah pa

neto moč strmo naraste (Slika 12). Glavna razloga za pojav sta spremenljivost proizvodnje

fotovoltaičnih elektrarn in karakteristika odjema. Padec neto moči sredi dneva je posledica velike

proizvodne moči fotovoltaičnih elektrarn ob največji gostoti sončnega sevanja, hkrati pa se odjem

električne energije v času okoli poldneva malenkost zmanjša. Vzroka strme rasti v večernih urah sta

izpad proizvodnje fotovoltaičnih elektrarn ob odsotnosti sončnega sevanja, ki se mu superponira

značilen večerni skok porabe električne energije (predvsem gospodinjskih odjemalcev). Pojav je

najbolj opazen v sončnih dneh pomladi (razmeroma visoka gostota sončnega sevanja ob relativno

nizkih temperaturah).

Slika 12. Račja krivulja.

Pojav je problematičen zaradi nezmožnosti ali neučinkovitosti ostalih proizvodnih enot, da se

prilagodijo spremembam zahtevane proizvodne moči. Med možnimi načini reševanja problema sta

večje število hranilnikov energije že v distribucijskem sistemu in mehanizmi prilagajanja porabe

proizvodnji (demand side management).

Načrtovani ukrepi v slovenskih distribucijskih omrežjih SODO [3] med ukrepi za učinkovito vključevanje razpršenih virov električne energije v omrežje

navaja:

zagotovitev ustreznega modela distribucijskega omrežja;

posodobitev načina in kriterijev načrtovanja omrežja ob upoštevanju razpršenih virov

energije;

definiranje nabora podatkov o razpršenih virih energije, ki so potrebni za načrtovanje razvoja

omrežja ter njega obratovanje in vzdrževanje;

namestitev merilnih naprav na ključne točke v omrežju (pridobitev podatkov o realnem

stanju pretokov moči in obremenitvi omrežja);

zagotovitev medsebojnega povezovanja sistemov vodenja in nadzora kakovosti napetosti;

izdelava vrednotenja tehničnih in ekonomskih možnosti vključevanja razpršenih virov v

distribucijsko omrežje po lokacijah in periodično posodabljanje tega vrednotenja glede na

dejansko in predvideno stanje v omrežju.

Povzetek Vključevanje razpršenih virov v omrežje prinaša tako koristi, kot potencialne težave za

elektroenergetski sistem. V seminarski nalogi sem predstavil koncept razpršenih virov energije (ter

ostalih razpršenih energetskih enot), naštel in opisal sem nekatere prednosti in izzive, ki jih prinašajo.

Podrobneje sem okarakteriziral vetrne in fotovoltaične elektrarne, ki sta obnovljiva razpršena vira

energije, ki sem ju največkrat zasledil v slovenskem medijskem prostoru kot zaželen vir električne

energije v prihodnosti. Če politična ali tehnična želja po vključevanju več RVEE v slovenska omrežja

obstaja, je predpogoj za to vnaprejšnje in sprotno soočanje s potencialno problematičnimi učinki, ki

jih imajo razpršeni viri električne energije lahko na elektroenergetski sistem.

Priloga: Vprašanja in naloga

Vprašanje 1 Pojasni razliko med konceptoma centraliziranega in decentraliziranega elektroenergetskega sistema!

Odgovor:

- Centraliziran elektroenergetski sistem: manjše število proizvodnih enot večjih moči in kapacitet,

električna energija se od njih prenaša prek prenosnega in distribucijskih omrežij do porabnikov.

- Decentraliziran elektroenergetski sistem: večje število proizvodnih enot manjših moči in kapacitet,

priključenih neposredno na distribucijska omrežja ali direktno k porabniku.

Vprašanje 2 Naštej nekaj vrst razpršenih virov električne energije (namig: neobnovljivi, obnovljivi)!

Odgovor: Razdelimo [1] jih lahko na neobnovljive (generatorji-motorji z notranjim izgorevanjem,

male turbine, gorivne celice) in obnovljive (veter, sonce, hidroelektrarne, biomasa).

Vprašanje 3 Naštej 3 potencialne prednosti in 3 potencialne slabosti vključevanja razpršenih virov električne

energije v omrežje!

Odgovor:

izboljšana zanesljivost delovanja sistema [2];

večja kvaliteta napetosti v omrežju (napetostni profil) [2];

manjše izgube prenosa [2];

boljši nadzor jalove moči v omrežju [2];

večja zanesljivost oskrbe ključnih bremen [2];

zagotavljanje sistemskih storitev [2].

Med slabostmi oziroma potencialnimi težavami, ki jih prinašajo RVEE so:

sprememba profila napetosti na omrežju [1];

sprememba delovanja zaščitnih elementov [1];

zmanjšanje kakovosti električne energije (višji harmoniki napetosti [3], fliker [1]);

težave pri napovedovanju proizvodnje [1];

nestalnost in nepredvidljivost RVEE.

Vprašanje 4 Kako se delovanje na distribucijsko omrežje priključenih fotovoltaičnih elektrarn odraža na dnevnem

diagramu prevzete moči iz prenosnega omrežja?

Odgovor: Račja krivulja (»duck curve«) [11] je oznaka za pojav v elektroenergetskih omrežjih z

visokim deležem fotovoltaičnih razpršenih virov energije, kjer dnevni diagram neto odjemne moči

(npr. s prenosnega omrežja) izkazuje padec neto moči v urah okoli poldneva, v poznopopoldanskih in

večernih urah pa neto moč strmo naraste (Slika 12). Glavna razloga za pojav sta spremenljivost

proizvodnje fotovoltaičnih elektrarn in karakteristika odjema. Padec neto moči sredi dneva je

posledica velike proizvodne moči fotovoltaičnih elektrarn ob največji gostoti sončnega sevanja, hkrati

pa se odjem električne energije v času okoli poldneva malenkost zmanjša. Vzroka strme rasti v

večernih urah sta izpad proizvodnje fotovoltaičnih elektrarn ob odsotnosti sončnega sevanja, ki se

mu superponira značilen večerni skok porabe električne energije (predvsem gospodinjskih

odjemalcev). Pojav je najbolj opazen v sončnih dneh pomladi (razmeroma visoka gostota sončnega

sevanja ob relativno nizkih temperaturah).

Naloga: Račja krivulja Imamo elektroenergetski sistem, kjer prevzem električne energije s prenosnega omrežja, kadar RVEE

niso vključeni, opišemo s funkcijo

𝑝 [𝑀𝑊] = 1550 + 300 ∗ sin (𝜋

36∗ (ℎ − 1)) + 220 ∗ sin (

𝜋

7∗ (ℎ − 3))

kjer je h ura dneva (0-24), argument sinusa pa v radianih.

Neposredno na distribucijo so priključene razpršene sončne elektrarne, ki na tipičen sončen pomladni

dan proizvajajo električno energijo po funkciji:

𝑔[𝑀𝑊] = 260 + 260 ∗ sin (𝜋

7∗ (ℎ − 9)) ; 5,5 ≤ ℎ ≤ 19,5

𝑔 = 0; ℎ < 5,5 ||ℎ > 19,5

Računske naloge 1) Določi, kakšna je največja proizvodna moč elektrarn in kdaj je dosežena.

2) Izračunaj, koliko energije v enem dnevu (h = 0-24) proizvedejo sončne elektrarne.

3) Kolikšne morajo biti rezervne kapacitete v omrežju, če želimo biti pripravljeni na najbolj neugoden

scenarij, da lahko zaradi oblaka moč sončnih elektrarn pade na 20 % nazivne (predpostavimo, da se

to zgodi v trenutku in da se rezervne kapacitete odzovejo v trenutku).

4) Izračunaj, kakšen je prevzem električne energije s prenosnega omrežja ob h = 13, za dva primera:

a) sistem ne vsebuje sončnih elektrarn;

b) sistem vsebuje sončne elektrarne.

5) Kolikšna je sprememba proizvodnje, ki jo mora zagotavljati prenosno omrežje, med h = 15 in h = 16

za dva primera:

a) sistem ne vsebuje sončnih elektrarn;

b) sistem vsebuje sončne elektrarne.

Odgovori 1) g je največja, kadar je sin(x) = 1

gmax = 260+260 = 520 MW

kdaj?

d/dh(g) = 0

(cos (𝜋

7∗ (ℎ − 9)) = 0

𝜋

7∗ (ℎ − 9) =

𝜋

2.

h-9 =7/2

h = 12,5

2) W = ∫ g dh = (260 ∗ ℎ − 260 ∗7

𝜋∗ cos (

𝜋

7∗ (ℎ − 9)))

19,5ℎ

5,5 = 3640 MWh

3) Največja proizvodnja sončnih elektrarn = 520 W

Padec = 520*80% = 416 MW rezervnih kapacitet

4) h = 13

a) 𝑝 [𝑀𝑊] = 1550 + 300 ∗ sin (𝜋

36∗ (13 − 1)) + 220 ∗ sin (

𝜋

7∗ (13 − 3)) = 1595 𝑀𝑊

b) p = 1595 MW

𝑔 = 260 + 260 ∗ sin (𝜋

7∗ (13 − 9)) = 513,5 𝑀𝑊

p – g = 1081,8 MW

5)

Scenarij p – g ob h = 15 p – g ob h = 16 ∆(p – g)

brez sončnih elektrarn (g = 0) 1660 MW 1744 MW 84 MW

s sončnimi elektrarnami 1287 MW 1484 MW 197 MW

Citirana dela

[1] B. Blažič in I. Papič, „Large-scale integration of distributed energy resources in power

networks,“ Elektrotehniški vestnik, Izv. 75(3), pp. 117-122, 2008.

[2] T. Adefarati in R. Bansal, „Integration of renewable distributed generators into the distribution

system: a review,“ IET Renewable Power Generation, pp. 874-884, 2016.

[3] Sistemski operater distribucijskega omrežja z električno energijo, d. o. o, Razvojni načrt

distribucijskega omrežja električne energije v Republiki Sloveniji za desetletno obdobje od leta

2017 do 2026, 2017.

[4] M. EL-Shimy, „Operational Characteristics of Renewable Sources, Challenges, and Future

Prospective,“ Economics of Variable Renewable Sources for Electric Power Production, pp. 63 -

97, 2017.

[5] Y. V. Makarov in P. V. Etingov, „Incorporating Uncertainty of Wind Power Generation Forecast

Into Power System Operation, Dispatch, and Unit Commitment Procedures,“ IEEE

TRANSACTIONS ON SUSTAINABLE ENERGY, Izv. 2, 2011.

[6] J. Zack, „An analysis of the errors and uncertainty in wind power production forecasts,“ Proc.

WINDPOWER Conf. Exhibition 2006, pp. 4-7, 2006.

[7] J. Lerner, M. Grundmeyer in M. Garvert, „The role of wind forecasting in the successful

integration and management of an intermittent energy source,“ ” Energy Central, Wind Power,

Izv. 3, pp. 1-6, 2009.

[8] J. Kehler, M. Hu, M. McMullen in J. Blatchford, „ISO Perspective and Experience with

Integrating Wind Power Forecasts into Operations,“ Proc. IEEE General Meeting, Minneapolis,

2010.

[9] A. Mohd, E. Ortjohann, A. Schmelter, N. Hamsic in D. Morton, „Challenges in Integrating

Distributed Energy Storage Systems into Future Smart Grid,“ 2008 IEEE international

symposium on industrial electronics, pp. 1627-1632, 2008.

[10] R. Bründlinger in B. Bletterie, „Unintentional islanding in distribution grids with high

penetration of inverter-based DER: Probability for islanding and protection methods,“

Powertech 2005, 2005.

[11] M. Burnett, „Energy Storage and the California "Duck Curve",“ 2016.