a napelemek hatása a villamos elosztóhálózatra - eszk.org · a napelem a napból érkező...
Post on 29-Aug-2019
218 Views
Preview:
TRANSCRIPT
A villamos energia ellátás minőségi jellemzői A villamos energia rendszer (VER) üzemében a fogyasztásé a meghatározó szerep és a termelésnek követnie kell a mindenkori fogyasztói igényeket. Az egyensúly fenntartásához folyamatos felügyelet szükséges, amihez pedig az kell, hogy szabályozható termelő egységeink legyenek, amikkel a megadott határok között tartjuk a villamos energia ellátás minőségi jellemzőit. Frekvencia A nagyészt villamos forgógépekből álló VER termelésben, ha a fogyasztás és a termelés egyensúlya megbomlik, akkor a rendszer statikus energetikai egyensúlya is megbomlik, a frekvencia elmozdul a névleges értékétől, amit például a forgógépek mechanikai teljesítményének szabályozásával tudunk újra egyensúlyba hozni. Feszültség Magyarországon a fogyasztók csatlakozási pontján a feszültség változása nem haladhatja meg az előírt effektív érték (230 V) +/- 7,5% -át, amit az áramszolgáltatók a garantált szolgáltatás alapján biztosítanak. A napelemek villamos energia termelésükkel jelentősen beleszólnak a csatlakozási pontjuk környezetében lévő fogyasztók feszültég értékébe. Ezt a problémát tovább súlyosbítja a napelemek sztochasztikus termelése, amivel a feszültségemelkedésen kívül feszültségfluktuációt is okozhatnak.
Saját kutatás Az előzményekből látható, hogy mennyire fontos, hogy megfelelő napelemes rendszert építsünk ki, így kutatásom során megoldást próbálok találni a napelemes rendszerek megfelelő elhelyezésére, méretezésére és szabályozására Magyarországon, ahol szem előtt tartom a fogyasztók szükségleteinek kielégítésén kívül a napelemek hálózati hatásait.
Jelenlegi eredményeim szerint a lehetséges megoldás az alábbiakban rejlik: •Elhelyezés: koncentrált fogyasztókhoz (áruházak, iskolák, irodaépületek, stb.) kellene illeszteni a napelemes rendszereket. •Méretezés: a napelemes rendszer által termelhető maximális energia nagyságának a napelem termelési időszaka alatt kisebbnek kellene lennie, mint a hozzá csatlakozó fogyasztó által, ugyanazon időszak alatt felvehető minimális energia 70 – 85 %-a.
A napelem ≠ napkollektor A napelem a Napból érkező fotonok energiáját alakítja át a villamos berendezéseinket működtető villamos energiává. A Föld felszínére érkező sugárzás intenzitása jó közelítéssel 1000 W/m2, amit a napelemek a megadott hatásfokukkal, kb. 14-17%, tudnak hasznosítani. A napelem által termelt energia, a hatásfokán kívül, több más tényezőtől is függ. •Nem befolyásolható tényezők: nappálya, évszak, felhősség, hőmérséklet, páratartalom, légszennyezettség, stb. • Befolyásolható tényezők: dőlésszög, árnyékolás, inverter/rendszer méretezés, stb.
A napelemes rendszer soha nem térül meg A napelem modulok egyenáramot állítanak elő, ezért szükség van a napelemes rendszerhez egy egyenáramot váltóárammá alakító egységre, az inverterre. Emellett szükség van megfelelő DC és AC oldali védelmekre és a legtöbb esetben egy AD-VESZ mérőre is.
Egyéb gyakori tévhitek a napelemekről •Több energia szükséges az előállításukhoz, mint amennyit megtermelnek. •A napelemek alacsony hatásfokúak, így ezen tényező javítása kiemelten fontos. •A napelemek nagy területigényűek a többi energiatermelőhöz képest. •Csak támogatásokkal tud megtérülő lenni egy napelemes rendszer. •Csak a valódi délnek néző napelemek jelentenek jó elrendezési megoldást. •A napelemes rendszer zavaróan hangos, ezért pl. családi háznál el kell rejteni.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0:0
0
0:5
0
1:4
0
2:3
0
3:2
0
4:1
0
5:0
0
5:5
0
6:4
0
7:3
0
8:2
0
9:1
0
10:
00
10:
50
11:
40
12:
30
13:
20
14:
10
15:
00
15:
50
16:
40
17:
30
18:
20
19:
10
20:
00
20:
50
21:
40
22:
30
23:
20
Telje
sítm
ény
[W/m
2]
Idő [h:min]
Napfényintenzitási görbék
Nyár napos
Nyár felhős
Tél napos
Ennek egyik oka, hogy a hálózatra csatlakozó rendszerek esetében a villamos elosztóhálózat energiatárolóként viselkedik. Ezt az eltárolt energiát egy okos mérő segítségével (ad-vesz mérő) az áramszolgáltató nyomon tudja követni az éves fogyasztást és termelést, ezzel az évszaktól függő villamos energia termelését a napelemeknek ki lehet kompenzálni. Így összességében 8-10 éves megtérülési időről beszélhetünk, miközben a napelemek 25-30 éves garantált élettartammal rendelkeznek.
Forrás: www.siemens.com
0,375
0,38
0,385
0,39
0,395
0,4
0,405
0:0
0
1:3
0
3:0
0
4:3
0
6:0
0
7:3
0
9:0
0
10:
30
12:
00
13:
30
15:
00
16:
30
18:
00
19:
30
21:
00
22:
30
Fesz
ült
ség
[KV
]
Idő [h:min]
Feszültségváltozások
PV nélkül
Napos
Felhős
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0:0
0
2:0
0
4:0
0
6:0
0
8:0
0
10:
00
12:
00
14:
00
16:
00
18:
00
20:
00
22:
00
Telje
sítm
ény
[kW
]
Idő[h:min]
Fogyasztás és termelés
Fogyasztás
Termelés
Hálózati csatlakozás módja szerint csoportosíthatjuk: •Szigetüzemű •Hálózatra csatlakozó
Méret szerint csoportosíthatjuk: •Kis méretű (<10kWp) •Közepes méretű (10-1000 kWp) •Nagy méretű (1-10 MWp)
A legelterjedtebb megoldást jelenleg a kis és közepes méretű, hálózatra csatlakozó napelemes rendszerek adják. Magyarországon például jelenleg nincs is nagy méretű napelemes rendszer.
Forrás: www.sma.de -30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
0:0
0
1:1
0
2:2
0
3:3
0
4:4
0
5:5
0
7:0
0
8:1
0
9:2
0
10:
30
11:
40
12:
50
14:
00
15:
10
16:
20
17:
30
18:
40
19:
50
21:
00
22:
10
23:
20
Telje
sítm
ény[
%]
Idő [h:min]
KÖF/KIF transzformátor energiaáramlás A vizsgált hálózati hatások közé tartoznak: •A feszültségemelkedés és a feszültségfluktuáció kordában tartása. •A KIF/KÖF transzformátoron visszaáramló energia minimalizálása. •Az elosztóhálózat veszteségének csökkentése. •A frekvenciaszabályozás kisegítése.
A napelemek szabályozható teljesítményükkel bevonhatók a frekvenciaszabályozásba, amit a németországi villamos energia rendszerben már fel is ismertek: •50,2 Hz és 51,5 Hz között a termelőegységeknek képesnek kell lenniük növelni vagy csökkenteni az aktuális hatásos teljesítményüket •51,5 Hz felett a termelő egységnek azonnal le kell kapcsolnia.
A vizsgált feszültségszabályozást segítő megoldások közé tartoznak: • fix stratégia: egy adott teljesítménytényezőn működik az inverter • feszültségvezérelt stratégia: a helyi túlfeszültségmérésektől függően változtatja az inverter a teljesítménytényezőjét vagy a hatásos teljesítményét
A napelemekről általánosságban, tévhitek a napelemekről A napelemek hatása a villamos elosztóhálózatra
top related