Mikrosieć

„Stworzenie mikrosieci to nie tylko ważny krok dla Taurona, ale dla całej polskiej elektroenergetyki”
Powszechne zastosowanie tej technologii w przyszłości ma szansę zrewolucjonizować funkcjonowanie całej elektroenergetyki.

Jako największa firma dystrybucyjna w kraju, szukamy rozwiązań zapewniających stabilne dostawy energii elektrycznej wszystkim klientom, niezależnie od miejsca zamieszkania. W sytuacji gwałtownego rozwoju rozproszonych źródeł energii, mikrosieci mają ogromny potencjał szczególnie w miejscach trudnodostępnych, znajdujących się na końcach sieci elektroenergetycznej. wyjaśnia Artur Warzocha, Wiceprezes Zarządu TAURON Polska Energia S.A. ds. korporacyjnych .
Stworzenie mikrosieci to nie tylko ważny krok dla Taurona, ale dla całej polskiej elektroenergetyki – na bazie tego projektu będą w przyszłości przygotowywane rozwiązania regulacyjne, które ostatecznie mogą się pojawić w rozporządzeniach systemowych. Należy pamiętać, że nasz projekt jest pierwszym krokiem ku temu, żeby takie instalacje mogły wejść w fazę produkcyjną i stać się alternatywą chociażby dla rozbudowy sieci tam, gdzie jest ona zbyt uboga. dodaje Patryk Demski, Wiceprezes Zarządu TAURON Polska Energia S.A. ds. strategii i rozwoju .

O mikrosieci

Mikrosieć energetyczna to fizycznie wydzielony obszar zasilania w energię elektryczną. Obejmuje lokalne, odnawialne źródła energii (wiatrowe, słoneczne itp.) oraz skupionych wokół nich odbiorców tej energii. Bezprzerwowe zasilanie zapewniają magazyny energii lub/i źródła stabilizujące (np. generatory produkujące energię elektryczną z gazu ziemnego lub biogazownie). Są one kluczowe w sytuacjach, gdy dostępna moc źródeł odnawialnych jest niewystarczająca.

Wszystkie elementy mikrosieci połączone są siecią elektroenergetyczną. Nad bilansowaniem (równoważeniem) popytu i podaży energii elektrycznej czuwa dedykowany system zarządzania mikrosiecią. Instalacja może być połączona z lokalną siecią dystrybucyjną energii elektrycznej, ale może pracować również zupełnie niezależnie (wyspowo). Połączenie z siecią dystrybucyjną jest jednak korzystniejsze, ponieważ zapewnia dodatkowe bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej.

Na świecie funkcjonuje kilka tysięcy mikrosieci, przede wszystkim w Azji i Stanach Zjednoczonych. Przeważnie zasilają one jednostki badawcze, obszary dotknięte wykluczeniem energetycznym (np. wyspy geograficzne) oraz obiekty infrastruktury krytycznej (szpitale, ujęcia wody, oczyszczalnie ścieków etc.).
W Europie mikrosieci jest niewiele (zidentyfikowane oznaczono na mapie na portalu Microgrids Research) - z uwagi na młody wiek technologii są to przeważnie projekty badawczo – rozwojowe.

Mikrosieć TAURONA jest pierwszym tego typu projektem w Polsce i jednym z pierwszych w Europie. Faza badawczo rozwojowa zakończyła się sukcesem. Tauron pracuje obecnie nad wprowadzeniem produktu do swojej oferty.

Zalety

Mikrosieć jest przyłączona do sieci dystrybucyjnej i z nią współpracuje, stając się elementem Krajowego Systemu Elektroenergetycznego.

Mikrosieć jest odłączona od sieci krajowej; zapewnia zasilanie odbiorcom w oparciu o własne źródła i magazyn energii.

System Zarządzania Mikrosiecią monitoruje parametry w trybie sieciowym i poprawia je lokalnie (poziom napięcia, kąt mocy, stabilizacja wahań napięcia etc.).

Mikrosieć jest zdolna do szybkiego, samodzielnego uruchomienia i zasilenia swoich odbiorców nawet w przypadku rozległej awarii w sieci krajowej (tzw. blackout).

Mikrosieć dysponuje funkcjonalnością awaryjnego przełączenia swoich odbiorców na zasilanie własne (wyspowe) – w przypadku awarii w sieci krajowej.

Źródła wytwórcze mikrosieci mogą pracować optymalnie do zadanego kryterium. Dostępne kryteria: ekonomiczne (maksymalizacja przychodów); ekologiczne (zwiększenie udziału energii z OZE); techniczne (jak największa samowystarczalność).

Mikrosieć zorientowana jest na priorytet wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych; pozostałe źródła uruchamiane są, gdy OZE nie pokrywa zapotrzebowania odbiorców podobszaru.

Magazyn energii elektrycznej gromadzi nadwyżki energii z OZE, której na bieżąco nie zużyli odbiorcy; energia ta zostanie pobrana, gdy produkcja OZE będzie mniejsza od zapotrzebowania.

Mikrosieć zarządza swoimi zasobami w oparciu o predykcję zapotrzebowania i produkcji energii, aby zapewnić ciągłość zasilania odbiorców.

Film

O projekcie

Projekt „Model funkcjonowania energetyki rozproszonej 2.0 – samobilansujące się obszary sieci elektroenergetycznej” został dofinansowany środkami przyznanymi przez NCBiR w ramach działania 1.2. „Sektorowe programy B+R” Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.

Celem projektu było praktyczne przetestowanie procesu projektowania, budowy i eksploatacji mikrosieci z wykorzystaniem własnej instalacji pilotażowej.
Wyniki projektu posłużą wypracowaniu know-how oraz późniejszemu skonstruowaniu oferty dopasowanej do indywidualnych potrzeb klienta.

W ramach projektu została zbudowana instalacja pilotażowa mikrosieci w Bytomiu. Mimo znacznego elementu inwestycyjnego projekt zaliczany jest
do przedsięwzięć badawczo-rozwojowych. Szczególnie istotnym aspektem jest wysoki stopień złożoności zagadnień związanych ze współpracą poszczególnych komponentów mikrosieci, odbiorców i sieci dystrybucyjnych.

Przebieg projektu

  • ETAP 1: NARZĘDZIE DO KONFIGURACJI MIKROSIECI

    Projekt rozpoczął się od stworzenia informatycznego narzędzia analitycznego. Program ten został napisany w celu wyboru lokalizacji projektu oraz doboru poszczególnych komponentów ich wstępnych parametrów. Program pozwala na uwzględnienie uwarunkowań lokalnych takich jak: miejscowe warunki pogodowe, dostępność OZE i konwencjonalnych sposobów wytwarzania energii elektrycznej, miejscowe regulacje prawne, zapotrzebowanie na energię elektryczną i cieplną w danej lokalizacji.

     
  • ETAP 2: POTWIERDZENIE LOKALIZACJI

    W oparciu o wyniki przeprowadzonej analizy wybrano lokalizację najlepszą z perspektywy celów projektu B+R. Na tym etapie przeprowadzono badania stanu technicznego infrastruktury energetycznej oraz modernizację sieci dystrybucyjnej, a także wykonano pomiary jakości energii. Istotnym elementem było przebudowanie stacji transformatorowej, aby mogła działać synchronicznie i asynchronicznie z siecią dystrybucyjną.

     
  • ETAP 3: PROJEKTOWANIE I BUDOWA

    Trzeci etap obejmował zaprojektowanie oraz budowę instalacji pilotażowej. Etap ten pozwolił konsorcjum na zdobycie istotnej wiedzy z zakresu technologii mikrosieci. Opracowane zostały modele symulacyjne oraz przeprowadzono obliczenia numeryczne w celu zapewnienia najlepszej efektywności technicznej i ekonomicznej.
    Dużym wyzwaniem tego etapu była koordynacja współpracy konsorcjantów oraz integracja komponentów mikrosieci z infrastrukturą sieci dystrybucyjnej.

     
  • ETAP 4: KAMPANIA TESTOWA

    Etap objął weryfikację systemów automatyki, sterowania oraz monitoringu w warunkach rzeczywistych. W tej fazie skupiono się na optymalizacji opracowanych systemów i eliminacji problemów technicznych. Przeprowadzono testy źródeł wytwórczych w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. Dane pozyskane podczas testów zostały wykorzystane w celu poprawy żywotności i wydajności mikrosieci: zarówno jej poszczególnych elementów, jak i instalacji jako całości.

     
  • ETAP 5: OPERACJONALIZACJA

    Z uwagi na szerokie możliwości mikrosieci Grupa TAURON skoncentrowała się na wypracowaniu i określeniu odpowiednich procedur i standardów umożliwiających skonstruowanie oferty „szytej na miarę”, czyli takiej, która bierze pod uwagę potrzeby, wymagania i możliwości klienta. Docelowa oferta obejmuje trzy kluczowe funkcjonalności: bezpieczeństwo energetyczne (pewność zasilania), maksymalizacja wykorzystania OZE, optymalizacja ekonomiczna.

     

Grupy docelowe klientów:

Klienci indywidualni

Deweloperzy

Klastry energii

Spółdzielnie energetyczne

Dla kogo mikrosieć?

Centra handlowe

Zakłady i strefy przemysłowe

Uczelnie i jednostki badawcze

Infrastruktura krytyczna

Parametry techniczne

Łączna moc PV: 2 x 95 kW Moc maksymalna modułu: 450W Wymiary modułu: 2094 x 1038 x 35mm Waga: 23,5kg Wydajność modułu: 20,7% Ogniwa: 6 x 12 x 2mm ogniwa solarne monokrystaliczne

Panele fotowoltaiczne
Pojemność: 200 Ah / 250 kWh (ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe) Moc czynna 200 kW Zarządzanie termiczne na poziomie modułu i szafy Testowane i certyfikowane zgodnie z normami UL i IEC Kompensacja chwilowych wahań niezbilansowania popytu i podaży mikrosieci Utrzymanie parametrów jakości energii elektrycznej w mikrosieci – podczas pracy wyspowej i sieciowej

Magazyn energii
Kluczowe funkcjonalności SZM: Predykcja możliwości produkcyjnych PV, turbin wiatrowych, źródła gazowego oraz stopnia wykorzystania magazynu energii; Śledzenie produkcji w czasie rzeczywistym, sterowanie i koordynacja pracy wszystkich komponentów mikrosieci tj. fotowoltaiki, turbin wiatrowych, magazynu energii, generatora synchronicznego z silnikiem gazowym, automatyki sieciowej; Możliwość zmiany trybów pracy i kształtowania charakterystyk regulacji poszczególnych źródeł; Generowanie automatycznych raportów, szczegółowa analiza zgromadzonych informacji z możliwością automatycznego i ręcznego wprowadzania danych; Uruchomienie mikrosieci ze stanu awarii zasilania bezpośrednio do pracy wyspowej (tzw. black start); Automatyczne i intencjonalne oraz bezprzerwowe przechodzenie pomiędzy trybami pracy wyspowej oraz synchronicznej (zasilanie z sieci OSD); Samoczynne przełączanie mikrosieci z pracy wyspowej na pracę synchroniczną w przypadku prognozy niewystarczającej mocy w mikrosieci do utrzymania pracy

System zarządzania mikrosiecią
Moc: 5 x 9,8 kW (łącznie 49 kW) Pionowa oś obrotu Wymiary turbiny (średnica x wysokość): 4,3 x 5,6 m Waga całkowita: 870kg Skrzydła i ramiona: konstrukcja aluminiowa testowana wytrzymałościowo w warunkach ekstremalnych Jednakowa praca niezależnie od kierunku wiatru Cicha praca

Turbiny wiatrowe
Rodzaj generatora: synchroniczny Moc generatora: 40 kW Sprawność generatora elektrycznego: 88,9% Wymiary: 1900 x 640 x 1500 mm Waga: 975kg Rodzaj silnika: tłokowy Rodzaj paliwa: LPG Zbiornik paliwa
Biały kontener z zabudowanym wewnątrz agregatem gazowym, na kontenerze czarna rura odprowadzenia spalin, obok kontenera biały zbiornik paliwa LPG, w tle fragmenty farmy słonecznej i mikroturbin wiatrowych oraz szyb kopalniany.

Galeria