Dyplomant: Tomasz Tomaszewski Promotor: dr inż. Marta Martowska Temat magisterskiej pracy dyplomowej Analiza wytwarzania energii i mocy w mikroinstalacji fotowoltaicznej współpracującej z siecią niskiego napięcia The analysis of photovoltaic micro-installation connected to low voltage network Dyplomant: Tomasz Tomaszewski Promotor: dr inż. Marta Martowska Kierunek studiów: Elektrotechnika Studia stacjonarne Marian Sobierajski, Wilhelm Rojewski Katedra EnergoelektrykiPolitechniki Wrocławskiej Seminarium dyplomowe - r. akad. 2015/16 Semestr letni: s.406 D-20, środa 17.05-18.55 APE 2015 – Jastrzębia Góra 17-20 czerwca 2015 r Marian Sobierajski

Mikroinstalacja fotowoltaiczna na Wydziale Elektrycznym PWr Plan prezentacji Ustawa o OZE Mikroinstalacja fotowoltaiczna na Wydziale Elektrycznym PWr Wytwarzanie energii i mocy elektrycznej przez mikroinstalajcę fotowoltaiczną. Wytwarzanie energii i mocy przez farmy wiatrowe Struktura wytwarzania mocy w KSE Zalety i wady wytwarzania energii i mocy elektrycznej przez farmy wiatrowe i elektrownie fotowoltaiczne. Uwagi końcowe Wilhelm Rojewski Nałęczów 28-29.05.2007

Zapis prosumencki w Ustawie o OZE Zapis prosumencki w ustawie o OZE stwarza korzystne warunki rozwoju dla mikroinstalacji o mocy do 3 kW, wprowadzając wsparcie ok. 75 gr za kWh za nadwyżkę energii elektrycznej wprowadzanej do sieci dystrybucyjnej. Mikroinstalacja fotowoltaiczna o mocy 3 kW może wytwarzać ok.. 3 tys. kWh energii elektrycznej rocznie, co przy cenie 75 groszy za 1 kWh daje średni roczny dochód 2250 PLN. Koszt inwestycyjny mikroinstalacji fotowoltaicznej o mocy 3 kW może wynosić ok. 15 tys. PLN, czyli zwrot kosztów nastąpi po ok. 7 latach. Taka inwestycja może być atrakcyjna dla wielu właścicieli dachów. Wilhelm Rojewski Nałęczów 28-29.05.2007

Badawcza mikroinstalacja fotowoltaiczna o mocy 3 razy 5 kW na dachu bud. D-1 Wydziału Elektrycznego Politechniki Wrocławskiej

Schemat połączenia badawczej mikroinstalacji fotowoltaicznej o łącznej mocy 15 kW z siecią średniego napięcia Badawcza mikroinstalacja fotowoltaiczna została zbudowana na Wydziale Elektrycznym Politechniki Wrocławskiej, w listopadzie 2011 roku ze środków Funduszu Nauki i Technologii Polskiej. Moduł nr 3 zawiera panele polikrystaliczne POLY (21 szt.) o sprawności 15,5%, kącie nachylenia 40o (azymut południowo-zachodni 225o), powierzchni 36,7m2, mocy całkowitej 5,04 kW, współpracujące z falownikiem jednofazowym SMA Sunny Boy 5000 TL. Moduł nr 2 zawiera panele monokrystaliczne MONO (27 szt.) o sprawności 14,9%, kącie nachylenia 40o (azymut południowo-wschodni 135o), powierzchni 34,5 m2, mocy całkowitej 5,13 kW, Moduł nr 1 zawiera panele cienkowarstwowe CIGS (56 szt.) o sprawności 11,8%, powierzchni 42,6 m2, mocy całkowitej 5,04 kW, współpracujące z transformatorowym falownikiem jednofazowym SMA Sunny Mini Central 4.

Zmiany wytwarzanej mocy w typowych dobach 2014 roku: 26 lutego, 18 kwietnia i 8 lipca

Zmiany wytwarzanej mocy w typowych dobach 2013 roku: 26 lutego, 18 kwietnia, 23 lipca i 3 października 2013

Zmiany nasłonecznienia i wytwarzanej mocy 18 kwietnia 2013 r

Zmiany nasłonecznienia i wytwarzanej mocy 23 lipca 2013 r

Zmiany nasłonecznienia i wytwarzanej mocy 3 października 2013 r

Energia elektryczna wytworzona przez mikroinstalację fotowoltaiczną 15 kW w 2014 roku z podziałem na miesiące i rodzaje fotoogniw Miesiąc Monokrystaliczne (MONO) Polikrystaliczne (POLY) Cienkowarstwowe (CIGS) Mikroinstalacja – kWh styczeń 137,4 85,6 126,3 349,3 luty 373,7 253,0 365,2 991,9 marzec 501,9 391,4 494,3 1 387,6 kwiecień 539,3 438,8 531,8 1 509,8 maj 640,1 534,7 638,6 1 813,4 czerwiec 713,9 639,4 733,9 2 087,2 lipiec 757,5 617,0 776,2 2 150,7 sierpień 595,9 487,5 602,2 1 685,7 wrzesień 510,1 400,7 512,8 1 423,6 październik 383,6 294,7 378,4 1 056,7 listopad 158,7 120,7 148,2 427,6 grudzień 104,0 65,5 92,6 262,1 suma 5 416,1 4 329,0 5 400,5 1 5145,6 Wilhelm Rojewski Nałęczów 28-29.05.2007

. Miesięczne wytwarzanie energii przez poszczególne moduły oraz sumarycznie przez mikroinstalację fotowoltaiczną 15 kW w 2014 roku Wilhelm Rojewski Nałęczów 28-29.05.2007

Produkcja energii elektrycznej wprowadzonej do sieci nN przez mikroinstalację PV na bud. D-1 Produkcja energii elektrycznej z fotoogniw silnie zależy od warunków atmosferycznych przede wszystkim od nasłonecznienia, wiatru i temperatury powietrza. W Tabeli podano wartości energii elektrycznej wytworzonej w poszczególnych latach. Rok 2012 r 2013 r 2014 r Energia wprowadzona do sieci, kWh 15540 13672 15146 Roczny czas wykorzystania mikroinstalacji, godz. 1036 911 1010 Wilhelm Rojewski Nałęczów 28-29.05.2007

Generacja fotowoltaiczna, a generacja wiatrowa Wytwarzanie mocy przez 3 mikroinstalcje fotowoltaiczne po 5 kW każda ma podobne uwarunkowania pogodowe, jakie będą miały wszystkie podobne mikroinstalacje fotowoltaiczne w kraju. Największa moc będzie generowana w godzinach południowych, a w nocy będzie to moc zerowa. Fakt ten można uznać za okoliczność korzystną z punktu widzenia bilansu mocy w KSE. W nocy w KSE jest bardzo małe zapotrzebowanie, często prawie równe minimum technicznemu pracujących bloków cieplnych elektrowni zawodowych. Ze względu na duży czas rozruchu, wynoszący ok. 6 godzin, duże bloki cieplne nie mogą być wyłączane na noc, dlatego generacja z wiatraków w nocy nie zawsze daje się wykorzystać.

Przebieg dobowy mocy wytwarzanej w KSE przez elektrownie wiatrowe 8 lipca 2014 roku /w nocy występują trudności z wprowadzeniem generacji wiatrowej do systemu/.

Jakość energii wprowadzanej do sieci niskiego napięcia przez 1-fazowe mikroinstalacje 3 razy po 5 kW Dotychczasowa obserwacja pracy mikroinstalacji fotowoltaicznej 15 kW pozwala stwierdzić, że nie powoduje ona przekroczenia dopuszczalnych wartości wskaźników jakości energii oraz że pracuje zgodnie z wymaganymi charakterystykami mocy biernej i mocy czynnej. Jeżeli chodzi o odkształcenia prądów i napięć, to zauważalna jest zależność poziomu harmonicznych w prądzie od wartości wytwarzanej mocy. Dla małych wartości mocy względny udział harmonicznych w prądzie jest znaczący. Wraz ze wzrostem mocy generowanej powyżej 20% mocy maksymalnej obserwuje się zmniejszenie odkształceń generowanego prądu. Przepływy odkształconego prądu wywołują na impedancjach sieci spadki napięć, zwiększając istniejące w sieci odkształcenia harmoniczne, ale nie powoduje to przekroczenia dopuszczalnej wartości THD. Zaobserwowano również występowanie asymetrii napięcia powodowane różnym bieżącym nasłonecznieniem i w związku z tym różną generacją poszczególnych modułów. Szczególnie widoczne jest to przy wysokich poziomach nasłonecznienia. Pojawiająca się asymetria nie przekracza jednak dopuszczalnej w sieci niskiego napięcia wartości 2%.

Standardowa charakterystyka cosfi(P) stosowana w mikroelektrowniach PV * przypadek instalacji wytwórczych o mocy Smax>13,8 kVA

Standardowa charakterystyka regulacji mocy czynnej w mikroelektrowni PV Ograniczenie wytwarzania mocy czynnej d P = 40 % M / Hz Charakterystyka P f ( ) sterowania mocy czynnej mikroźródła podczas zmian częstotliwości [ ] 47 . 5 4 2 50 51 6 8 1 , PM W ]) 48 47,5 Hz  f  50,2 Hz - wytwarzanie bez ograniczeń f < 47,5 Hz i f > 51,5 Hz - wymagane wyłączenie

Uwagi końcowe Komunikacja z prosumentami przez internet. Graficzne bazy danych rozmieszczenia mikroinstalacji. System kontroli równomierności przyłączania mikroinstalacji do poszczególnych faz sieci niskiego napięcia. Tworzenie i aktualizacja baz danych do obliczania rozpływów mocy. Oprogramowanie komputerowe do wyznaczania 3-fazowych rozpływów mocy w sieci niskiego napięcia. Wymiana transformatorów na transformatory z regulacją przekładni transformatorów pod obciążeniem w stacjach SN/nN. Wprowadzanie energoelektronicznych systemów regulacji napięcia w stacji transformatorowej.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Marian Sobierajski, Przyłączanie mikroinstalacji i małych instalacji do sieci rozdzielczej nN