Mikrogeneracja w obiektach budowlanych - wpływ przyłączenia jednostki wytwórczej na warunki zasilania odbiorców w sieci niskiego napięcia

Inne aspekty techniczne mikrogeneracji w instalacjach elektroenergetycznych niskiego napięcia 

Zastosowanie lamp wyładowczych w urządzeniach oświetlenio­wych, w zależności od konstrukcji lampy i zastosowanego osprzętu wpływa na kształt przebiegu prądu pobieranego z sieci. W pracy [7] przedstawiono analizę widmową prądu pobieranego przez lam­py wyładowcze oraz zasady doboru zabezpieczeń i przekroju prze­wodów w instalacjach oświetleniowych. W przypadku stosowania świetlówek kompaktowych ze statecznikiem indukcyjnym należy brać pod uwagę występowanie 3. harmonicznej prądu na poziomie kilkunastu procent (przy mocy kilkunastu watów). Dla świetlówek kompaktowych ze statecznikiem elektronicznym spektrum wyż­szych harmonicznych nieparzystych poszerza się: ok. 70% trzecia, ok. 40% piąta, ok. 30% siódma i dziewiąta, ok. 10% trzynasta.

Wyższe harmoniczne w prądzie zasilającym występują również w innych urządzeniach elektrycznych, które zasilane są z zasilaczy impulsowych z niedostatecznym układem filtracji. Wśród urządzeń tego typu należy wymienić zestawy komputerowe. Problem wyż­szych harmonicznych prądu może mieć bardzo istotne znaczenie zwłaszcza w biurowcach, w których pracuje równocześnie często kilkaset zestawów komputerowych i kilkaset opraw oświetlenio­wych. W tych przypadkach przyłączanie jednostki wytwórczej przez przekształtnik energoelektroniczny, który również musi mieć odpowiednie filtry, staje się zagadnieniem wrażliwym pod wzglę­dem negatywnego wpływu na jakość energii elektrycznej w zakre­sie wyższych harmonicznych napięcia sieci. Jednak przekształtnik pośredniczący między przetwornikiem energii a siecią nie musi być elementem pogarszającym jakość energii elektrycznej w poda­nym wyżej zakresie. Wprost przeciwnie, przekształtnik może być tak sterowany, żeby oprócz roli dopasowania elektrycznego pełnił funkcję filtra aktywnego. Wówczas prądy jednostki wytwórczej są generowane tak, aby wyeliminować wpływ (skompensować) np. 3. harmonicznej prądu pobieranego przez zestawy komputerowe i lampy oświetleniowe na przebieg napięcia w sieci. Takie funkcje przekształtnika energoelektronicznego jednostki wytwórczej nale­ży rozpatrywać w kategoriach dodatkowych usług instalacyjnych i sieciowych.

Podsumowanie

Nowe uregulowania formalno-prawne, których wprowadzenie w Polsce jest planowane w roku 2013, mają ułatwić przyłączanie jednostek wytwórczych o mocach znamionowych kilku kilowatów (mikrogeneracja) do sieci elektroenergetycznych niskiego napięcia, z preferencją wykorzystania energii słońca. Ma to zachęcić prywat­nych odbiorców energii elektrycznej do instalowania jednostek wy­twórczych w domkach jedno- i wielorodzinnych. Celem lokalnym tego typu przedsięwzięć jest wykorzystanie miejscowych zasobów energii odnawialnej oraz zwiększenie efektywności energetycznej obiektu. Efektem globalnym ma być optymalne wykorzystanie re­gionalnych zasobów energii odnawialnej oraz zwiększenie efektyw­ności energetycznej sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia. Umieszczenie źródeł w pobliżu odbiorców może zwiększyć ich świadomość dotyczącą użytkowania energii, wpływu na środowisko i w konsekwencji kształtować podejście energooszczędne i proeko­logiczne [2, 8], Żeby realizować skutecznie przyłączanie jednostek wytwórczych do sieci elektroenergetycznej, w ramach mikroge­neracji, wymagane jest uświadomienie wszystkich użytkowników systemu elektroenergetycznego na poziomie niskiego napięcia o korzyściach wynikających z zastosowanych rozwiązań i braku re­alnych zagrożeń dla indywidualnych podmiotów przyłączonych do wspólnej sieci elektroenergetycznej.

Doświadczenia z przyłączania jednostek wytwórczych do sieci elektroenergetycznej średniego i wysokiego napięcia pozwolą na wykonywanie analiz możliwości przyłączania jednostek wytwór­czych do sieci niskiego napięcia z zapewnieniem bezpiecznego ich funkcjonowania. Wypracowano symulatory komputerowe stanów pracy systemów elektroenergetycznych, które w stopniu adekwat­nym pozwalają analizować stany statyczne systemów elektroener­getycznych z generacją rozproszoną, w tym również sieci niskiego napięcia. Aspekty modelowania procesów przejściowych w tych systemach są przedmiotem prac prowadzonych m.in. w Instytucie Inżynierii Elektrycznej Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodni- czego w Bydgoszczy. Prowadzone są prace związane z zastosowa­niem komputerowych symulatorów układów elektroenergetycznych współpracujących w czasie rzeczywistym z obiektami realnymi (np. regulatory w układach kompensacji mocy biernej, regulatory napięcia generatorów synchronicznych, cyfrowa automatyka zabez­pieczeniowa).

Wyniki prac z wykorzystaniem komputerowych symulatorów układów elektroenergetycznych pozwalają na wieloaspektową ana­lizę wpływu przyłączanej jednostki wytwórczej na warunki zasila­nia wszystkich użytkowników systemu elektroenergetycznego.

LITERATURA

[1] Bieliński K., Bieliński W.: Procedury dyspozytorskiego wyłączania linii średniego napięcia w stanach deficytu mocy. Rynek Energii 2010 nr 6

[2] Bieliński K.: Monitorowanie jako narzędzie wspomagające zarządzanie energią. Rynek Energii 2012 nr 6

[3] Cieślik S.: Digital Simulators as an Assessment Tool of the Impact of Distributed Generation on Power Grid Infrastructure.Przegląd Elektrotechniczny 2010 nr 8

[4] CieślikS.,MaridewiczA.: Ocena wpływu elektrowni wiatrowych małej mocy na elektroenergetyczną sieć dystrybucyjną średniego napięcia. XV Międzynarodowa Konfe- rencja Naukowa, Aktualne Problemy w Elektroenergetyce”, Jurata 2011

[5] Cieślik S.: Przyłączanie mikrogeneracji do istniejących instalacji elektroenergetycz­nych niskiego napięcia w obiektach budowlanych. XV Sympozjum „Współczesne urządzenia oraz usługi elektroenergetyczne, telekomunikacyjne i informatyczne”, Poznań 2012

[6] Cieślik S., Siegert J.: Generacja rozproszona w elektroenergetycznych sieciach dys­trybucyjnych - wczoraj - dziś - jutro. Rynek Energii 2011 nr 1

[7] Czapp S.: Odkształcenie prądu pobieranego przez urządzenia oświetleniowe i jego wpływ na instalację zasilającą. Acta Energetica 2009 nr 1

[8] Kacejko P.: Generacja rozproszona w systemie elektroenergetycznym. Wydawni­ctwa Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 2004

[9] Korniluk W., Woliński K.W.: Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej, Białystok 2009

[10] Paska J.: Wytwarzanie rozproszone energii elektrycznej i ciepła. Oficyna Wydawni­cza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2010

[11] Winkler W. (red.): Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa w przykła­dach i zadaniach. Tom 1. Zakłócenia w pracy systemu elektroenergetycznego i jego elementów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2006