Realizacja systemu sterowania aktywną kompensacją oraz monitorowania stanu wyłączników i zdalnego zarządzania po stronie nn dla farmy fotowoltaicznej
Farmy fotowoltaiczne to kluczowy element przechodzenia na zrównoważoną energię, jednak ich wydajność i stabilność energetyczna wymagają zaawansowanych rozwiązań technologicznych. Projekt realizacji systemu sterowania aktywną kompensacją mocy biernej oraz monitorowania stanu wyłączników i zdalnego zarządzania po stronie nn przeprowadzony przez ANIRO to przykład innowacyjnych rozwiązań w obszarze zarządzania energią i kompensacji mocy biernej w farmach fotowoltaicznych. Poniższe case study opisuje główne wyzwania, zastosowane technologie oraz korzyści, jakie przyniosła realizacja systemu.
Opis Projektu
Farmę fotowoltaiczną połączono z zakładem przemysłowym dwoma kablami średniego napięcia (SN) 15 kV o długości przekraczającej 1 km. Farma generuje energię o maksymalnej mocy 2 x 7,5 MW, która przesyłana jest do zakładu w celu bezpośredniego wykorzystania. Ze względu na charakter instalacji oraz wymogi efektywnego zarządzania mocą, wdrożony system miał na celu zapewnienie kompensacji mocy biernej i utrzymania odpowiedniego współczynnika mocy, a także monitorowanie stanu wyłączników i możliwość zdalnego sterowania.
Wyzwania Techniczne
1. Zarządzanie mocą bierną na dużą skalę
Energia generowana przez farmę fotowoltaiczną często wprowadza nadmiar mocy biernej, co może obniżać efektywność całego systemu zasilania. W celu jej kontroli, zaprojektowano system kompensacji aktywnej, który odpowiada na zmiany obciążenia po stronie farmy i zakładu.
2. Duża odległość przesyłu energii
Ze względu na dużą odległość (ponad 1 km) pomiędzy farmą a zakładem, projekt wymagał stabilnego systemu komunikacji umożliwiającego sprawne monitorowanie i kontrolę parametrów elektrycznych w czasie rzeczywistym.
3. Konieczność utrzymania parametrów mocy czynnej i biernej
Wysoki współczynnik mocy (z ang. power factor) jest kluczowy dla zapewnienia stabilności sieci. System miał nie dopuszczać do przekroczenia wartości współczynnika tg φ zarówno w kierunku obciążenia pojemnościowego, jak i indukcyjnego, aby uniknąć dodatkowych kosztów i zwiększyć efektywność energetyczną.
Zastosowane Rozwiązania
1. Aktywna kompensacja mocy biernej SVG
W celu kompensacji mocy biernej, zastosowano cztery kompensatory aktywne o mocy 110 kvar na każdą linię SN, co łącznie daje 880 kvar na linii. Kompensatory pracują bezpośrednio na napięciu 800VAC (nie wymagają zastosowania dodatkowego transformatora dopasowującego parametry zasilania) i są połączone za pomocą komunikacji RS-485 z centralnym sterownikiem PLC LS Electric. Kompensatory reagują dynamicznie na zmiany obciążenia, zapewniając stabilność współczynnika mocy i redukując koszty związane z przesyłem nadmiarowej mocy biernej.
2. Zaawansowany system sterowania i monitorowania
Sterownik PLC odbiera dane z przekaźników zabezpieczających SN e2Tango zainstalowanych w rozdzielni zakładu, które mierzą parametry elektryczne w punkcie rozliczeniowym z Operatorem Systemu Dystrybucyjnego (OSD). Dzięki temu system monitoruje w czasie rzeczywistym wartości takich parametrów jak napięcie, prąd oraz tg φ. Pozwala to na precyzyjne sterowanie mocą bierną i dostosowywanie działania kompensatorów do bieżących potrzeb.
3. Zdalna komunikacja przez łącza światłowodowe
Ze względu na odległość między farmą a zakładem, komunikacja systemu sterowania z zakładem odbywa się poprzez dwa łącza światłowodowe. Pozwala to na bezpieczny i szybki transfer danych, który jest niezbędny do monitorowania i zarządzania parametrami energii w czasie rzeczywistym.
Wyniki i Korzyści
Dzięki zastosowanym rozwiązaniom, wdrożony system przyniósł szereg korzyści zarówno operacyjnych, jak i ekonomicznych:
1. Poprawa efektywności energetycznej
System aktywnej kompensacji umożliwił utrzymanie wartości współczynnika mocy na optymalnym poziomie, eliminując koszty związane z przesyłem nadmiarowej mocy biernej. Efektywne zarządzanie mocą bierną przyczynia się również do przedłużenia żywotności infrastruktury elektrycznej.
2. Stabilność i niezawodność
Monitorowanie parametrów elektrycznych w czasie rzeczywistym zapewnia stabilną pracę systemu, minimalizując ryzyko awarii. Szybkie reagowanie na zmiany obciążenia pozwala na bieżące dostosowywanie parametrów i utrzymanie stabilności sieci.
3. Zdalne zarządzanie i oszczędność czasu
Dzięki zdalnemu dostępowi do danych oraz możliwości zarządzania urządzeniami przez światłowodowe łącza komunikacyjne, system pozwala na szybkie podejmowanie decyzji i diagnostykę bez konieczności fizycznej obecności na miejscu.
Zrealizowany projekt systemu aktywnej kompensacji mocy biernej oraz zdalnego monitorowania i zarządzania parametrami farmy fotowoltaicznej to doskonały przykład innowacyjnego i zaawansowanego podejścia do zarządzania energią odnawialną. Dzięki zastosowaniu kompensatorów aktywnych, zaawansowanego sterownika PLC oraz wydajnych połączeń światłowodowych, możliwe było osiągnięcie wysokiej efektywności energetycznej, obniżenie kosztów operacyjnych oraz zapewnienie stabilnej pracy systemu. Tego typu wdrożenia nie tylko podnoszą konkurencyjność przedsiębiorstw, ale także przyczyniają się do rozwoju zrównoważonych źródeł energii.
Poprzedni
