IMPACTUL GENERĂRII DISTRIBUITE 1. Introducere Informaţiile prezentate în continuare au fost furnizate de către clusterul de cercetare al Uniunii Europ

Transcriere

1 IMPACTUL GENERĂRII DISTRIBUITE 1. Introducere Informaţiile prezentate în continuare au fost furnizate de către clusterul de cercetare al Uniunii Europene IRED Integration of Renewable Energy Sources and Distributed Energy Resources into European Electricity Grids (Integrarea Surselor Regenerabile de Energie şi a Resurselor de Energie Distribuită în Reţelele Europene de Electricitate), înfiinţat în scopul creşterii calităţii schimburilor de cunoştinţe între grupurile de cercetători din Europa. În acest sens, se prezintă concluziile desprinse pe baza analizei a 22 proiecte pilot, concretizate sub forma unor instalaţii pilot dezvoltate în statele membre ale UE în cadrul proiectului IRED. Aceste concluzii derivă din două categorii de proiecte: proiecte de conectare individuală la reţea şi proiecte de integrare a instalaţiilor de tip DG în reţelele existente. 2. Producători DG conectaţi individual la reţea Proiectele pilot în cadrul cărora instalaţiile producătorilor DG au fost conectate la reţea în mod individual, în scopul furnizării de energie în reţeaua existentă sunt indicate în Tabelul 1. Faptul că majoritatea acestor proiecte pilot folosesc sisteme de panouri PV este semnificativ, în sensul că în prezent, sistemele PV sunt cele mai răspândite soluţii de DG de mică putere amplasate în reţelele de distribuţie la joasă tensiune. Concluziile desprinse în cazul sistemelor PV sunt în general valabile şi pentru celelalte forme de GD, chiar dacă alte tipuri de surse de energie au alte caracteristici specifice şi particularităţi de exploatare. Principalele concepte pe baza cărora au fost monitorizate aceste proiecte sunt prezentate în Erge et al (2005). Principalele concluzii ale acestui studiu sunt rezumate în continuare: - Situaţia actuală a DG le este practic necunoscută operatorilor reţelelor de distribuţie. În cazul reţelelor cu un număr mic de generatoare de tip DG, cum este cazul majorităţii situaţiilor actuale, acest aspect nu are caracter critic. Pentru viitor se impune însă monitorizarea eficientă a unui număr mare de surse de mică putere distribuite în reţea, pentru a asigura performanţele generale ale reţelei şi calitatea energiei electrice.

2 - Faptul că generatoarele de tip DG sunt de regulă în proprietate privată impune dezvoltarea unor noi concepte pentru tehnologiile de instruire, informare şi comunicare şi noi tipuri de contracte. - Durata de viaţă a surselor de mică putere este între 10 şi 30 ani, poate chiar mai puţin dacă deţinătorii acestora decid închiderea lor din diverse motive. Totuşi, planificarea centralizată a producţiei şi a reţelei foloseşte şi ea o perspectivă de ani. Ca urmare, dacă se ajunge în situaţia în care sistemele electroenergetice europene vor folosi pe scară largă sursele regenerabile de mică putere, aspectele legate de incertitudinea planificării trebuie luate în considerare. - Atunci când mai multe generatoare furnizează energie în acelaşi segment de reţea, performanţele fiecăruia sunt influenţate de funcţionarea celorlalte. Evitarea acestor influenţe se poate asigura pe de o parte prin dialogul adecvat dintre operatorul reţelei şi operatorii generatoarelor DG pentru conectarea corectă la reţea, iar pe de altă parte prin corelarea inteligentă a sarcinilor cu producţia de energie în generatoarele DG. Tabelul 1 Proiecte pilot ale producătorilor DG conectaţi individual la reţea, conform Buchholz (2006). Instalaţia pilot, Numele proiectului Amersfoort - Nieuwland estate Carl-Benz Stadion Mannheim Freiburg - Schlierberg estate Categorie de consum / Tip de DG Rezidenţial / Panouri PV (1.3 MWp) divizate în unităţi de mici dimensiuni, pentru utilizarea în locuinţe individuale Stadion / Panouri PV (106 kwp) Ţara Olanda Rezidenţial şi comercial / Panouri PV (250 kwp) divizate în 40 unităţi Gelsenkirchen - Bismark estate Rezidenţial / Panouri PV (88 kwp) divizate în unităţi de 1.5 kw pentru fiecare locuinţă Mont Cenis Academy, Herne Colegiu / Panouri PV (1 MWp) PEM Oberhausen Comercial/ Celule de combustie, microturbine, generatoare UPS, cu o putere instalată de 400 kw. 3. Integrarea producătorilor DG în reţelele de distribuţie În Tabelul 2 se indică proiectele pilot monitorizate de IRED în cadrul cărora s-a urmărit integrarea DG în reţelele existente, conform Buchholz (2005). În cadrul acestor proiecte integrarea DG în reţeaua de distribuţie a fost monitorizată, urmărindu-se îmbunătăţirea calităţii integrării pe seama noilor tehnologii din domeniul ITC. Majoritatea acestor proiecte pilot folosesc noi sisteme de management al energiei sau tehnologii bazate pe agenţi inteligenţi în scopul îmbunătăţirii calităţii energiei electrice şi funcţionării economice a reţelei în ansamblu.

3 Tabelul 2 Proiecte pilot care urmăresc integrarea generării distribuite în reţelele de distribuţie, conform Buchholz (2005). Instalaţia pilot, Numele proiectului. Adresa WEB a proiectului Categorie de consum / Tip de DG / Soluţia de management al energiei Ţara Am Steinweg estate, Buchholz and Pickhan (2005) / DISPOWER / Bad Schönborn, Buchholz and Vasold (2005) / EDISon DEMOTEC, Bendel (2005) / DINAR/ Energiepark Clausthal, Buchholz (2005) / Jühnde, Buchholz (2005) / Hofer, Buchholz (2005) Energy Park KonWerl 2010, Scholtes (2004) / Kythnos I, Buchholz (2005) Kythnos II, Hatziargyriou (2004) / MICROGRIDS/ Muehlbach & Hollersbach, Buchholz (2005) Power Matcher, EUR (2005) / CRISP/ San Agustín del Guadalix, Furones Fartos (2005) / DISPOWER/ Supply Centre East, Buchholz (2005) / DISPOWER/ Unna, Hennig (2005) Virtual FC Power Plant, Buchholz (2005) Virtuelles Kraftwerk Rheinland Pfalz Rezidenţial / Panouri PV, 35 kwp, Centrală CHP 28 kw, Baterii 100 kwh / PoMS (Power quality Management System) Comercial/ Celule de combustie şi central CHP 250 kwel / DEMS (Distribution Energy Management System) Rezidenţial / Panouri PV / BEMI Comercial, Industrial / Central CHP 55 kwel şi 20 kwel, turbină eoliană 80 kw, Panouri PV 8 kwp, MHC 30 kw, Motor Sterling 10 kwel Rezidenţial / Centrală CHP biogaz Rezidenţial, zonă de schi / Centrală CHP 600 kwel, Celule de combustoe 4.6 kwel Comercial, Rezidenţial, Industrial / Centrală CHP pe biomasă488 kwel, Panouri PV 12 kwp, turbină eoliană 1.8 MW / DEMS (Distribution Energy Management System) Rezidenţial, staţiune turistică / Turbină eoliană, panouri PV, baterii 2.75 MW / Funcţionare insularizată Rezidenţial, staţiune turistică / Panouri PV 12 kwp PV, Baterii 85 kwh/ MICROGRID Rezidenţial, zonă de schi / Centrală hidro 5 MW & 1.25 MW Rezidenţial / Turbine eoliene, centrale CHP / Power Matcher Rezidenţial, Comercial, Rural/ Panouri PV, turbină eoliană, agregat diesel / PoMS (Power quality Management System) Comercial / Centrală CHP 5 kw, Baterii 100 kwh / PoMS (Power quality Management System) Urban / Centală CHP 5.25 MW, turbină eoliană 100 kw, Baterii 400 kwh / MAXIMUS-EMS European hot spots / Celule de combustie 4.6 kw Comercial / Centrale CHP Austria Grecia Grecia Austria Olanda Spania

4 4. Impactul managementului energiei în reţelele de distribuţie 4.1. Calitatea energiei electrice Pentru operatorii reţelelor de distribuţie, variaţia în timp a producţiei şi consumului de energie electrică este un parametru critic, care necesită o tratare în strânsă interdependenţă. Proiectele pilot au arătat că o parte însemnată a componentei DG poate fi integrată în segmental de JT al reţelei de distribuţie. S-a constatat de asemenea că DG poate contribui la îmbunătăţirea calităţii energiei electrice în întregul sistem, dacă se asigură managementul corect al resurselor. Totuşi, în cazul în care pe viitor DG va avea o pondere însemnată în totalul producţiei de energie, performanţele generatoarelor, în special din punctul de vedere al întreruperilor (datorită exploatării, întreţinerii sau defectelor din reţea), trebuie îmbunătăţite. În prezent, majoritatea generatoarelor de mică putere joacă rolul unor echipamente opţionale (adică disponibilitatea şi funcţionarea lor continuă nu sunt necesare pentru securitatea alimentării cu energie electrică). Testele efectuate au luat în considerare două tipuri de management energetic: dispecerizarea centralizată de către operatorii de distribuţie sau dispecerizarea de către consumatori. În acest context, instalaţiile pilot au demonstrat că microreţelele electrice bazate pe tehnologia agenţilor cu control descentralizat (deci dispecerizarea la consumator) acţionează ca o sarcină complexă, agregată la nivelul transformatorului, putând oferi pe această cale servicii de management energetic reţelei de distribuţie Tehnologia Informaţiei şi comunicaţiilor Complexitatea diferitelor componente individuale care intră în structura microreţelelor electrice fac absolut necesare dezvoltarea unor interfeţe între componente şi a unei structuri centrale de control. În cadrul instalaţiilor pilot dezvoltate în proiectul IRED s-au utilizat o gamă largă de dispozitive şi echipamente din categoria DG, care necesită comunicarea între ele sau cu o unitate centrală. Pe piaţă există deja o serie de noi tipuri de interfeţe dezvoltate, care reprezintă soluţii adecvate pentru asigurarea comunicaţiilor standard pentru numeroase instalaţii de tip DG sau consumatori. În general, pentru managementul energiei în cadrul microreţelelor există două concepte: - Primul concept are la bază principiile pieţei de energie, de exemplu sistemul de management energetic poate acţiona pe baza informaţiilor preluate de pe piaţă, cum ar fi semnalele privind preţul energiei. Instalaţiile pilot au inclus simulatoare pentru exploatarea în condiţiile pieţei de energie,cu o unitate centrală de control pentru

5 dispecerizarea producătorilor şi consumatorilor, precum şi o serie de unităţi descentralizate de control, pe care fiecare participant la piaţă le poate folosi pentru a decide asupra opţiunilor de vânzare sau cumpărare a energie, pe baza aceloraşi informaţii de preţ. - Al doilea concept constă în utilizarea agenţilor inteligenţi, cum este exemplul proiectului CRISP, conform EUR (2005). 5. Concluzii Tendinţa evidentă este de trecere de la soluţiile DG de racordare individuală la reţea la cele care apelează la integrarea generării distribuite în reţeaua de distribuţie. Rezultatele obţinute în cadrul proiectelor pilot monitorizate în cadrul IRED sunt promiţătoare.

6 ANEXA Structura de principiu a unei microreţele cu DG. Micro CHP (trifazat, 30 kw) Centrală eoliană (trifazat, 15 kw) Micro CHP (trifazat, 30 kw) Alte plecări Consumator rezidenţial Blocuri de locuinţe Consumator rezidenţial izolat Sistem de acumulare Consumator rezidenţial Panouri PV (trifazat, 10 kw) Blocuri de locuinţe Celule de combustie (trifazat, 30 kw)

7 Bibliografie Bendel C., Nestle D., Kleinlütke S., Malcher S., Energieerzeugung im Niederspannungsnetz, Proceedings of 10th Kasseler Symposium Energy Systems Technology, pp , Kassel, Germany, November 10/11, Buchholz B., et al, Lessons learned: European pilot installations for distributed generation - an overview by the IRED cluster, CIGRE, C6-302, 2006 Buchholz B., Overview of European Pilot Installations for Integration of Distributed Generation into Electricity Grids, IRED Deliverable , Mannheim, Germany, January 2005 Buchholz B., Pickhan R., Hollstein J., Lessons Learned Today for Distributed Generation of Tomorrow, Proceedings of 10th Kasseler Symposium Energy Systems Technology, pp , Kassel, Germany, November 10/11, 2005 Buchholz B., Vasold M., Co-ordination of Pilot Installation Activities, IRED Deliverable , Mannheim, Germany, January Erge T., Kroeger-Vodde A., Thoma M., Realization of Monitoring, (DISPOWER Deliverable 10.4b, Freiburg, November 2005). EUR Towards Smart Power Networks Lessons learned from European research FP5 projects, European Commission, 2005, ISBN Furones Fartos I., Summary Report on Experiences in Pilot Installations: San Agustin del Guadalix, DISPOWER Deliverable 10.2b, Madrid, December Hatziargyriou N., MICROGRIDS Large Scale Integration of Micro-Generation to Low Voltage Grids, First International Conference on the Integration of Renewable Energy Sources and Distributed Energy Resources. Brussels. pp , December Hennig E., Virtual Power Stations Not only of Interest for Power Suppliers, Energiewirtschaft ew jg 104 (2005), Heft 1. Scholtes J., Schwaegerl C., Energy Park KonWerl: Energy Management of a Decentralized Supply System. Concept and First Results, First International Conference on the Integration of Renewable Energy Sources and Distributed Energy Resources. Brussels. December 1-3, pp