Akumulační systém pro skladování elektrické energie v distribuční soustavě ABB PowerStoreTM

• Foto

Výhody

Jednou z velkých výhod, kterou distributorům elektrické energie přináší možnost skladování energie, je schopnost vykrývat odběrové špičky a díky tomu provozovat distribuční síť efektivněji.

Snižování odběru elektrické energie z distribuční sítě v době špiček nebo přesun spotřeby mimo špičky snižuje riziko přetížení sítě. V dlouhodobém horizontu může snížit nebo odložit potřebu investice do zvýšení kapacity vedení, která by byla využita pouze během špiček. Uchovávání energie nabízí i řadu dalších důležitých výhod, jako je vyšší spolehlivost sítě a řízení dopadu nových trendů a technologií např. distribuované instalace fotovoltaických elektráren.

Mezi hlavní výhody, které ocení jak distribuční společnosti, tak i koncový zákazníci patří:

• Řízení špičkové spotřeby v síti a snížení rizik možných výpadků u zákazníků;
• Odložení nebo snížení investičních nákladů do sítě;
• Snížení provozních nákladů (např. za pronájem generátorů na pokrytí špičkové spotřeby);
• Zvýšení kvality dodávek energie pomocí regulace účiníku a napěťové hladiny;
• Možnost dodávek energie v ostrovním režimu během výpadku distribuční sítě;
• Vyrovnávání nestabilních dodávek energie z obnovitelných zdrojů energie (např. solárních a větrných elektráren).

Instalace

Instalovaný systém ABB PowerStore^TM se skládá z:

• Bateriového úložiště 1MW/1MWh s chytrým invertorem: systém ukládá energii do lithium-iontových baterií a v návaznost na provozní stavy sítě nabíjí a vybíjí baterie pomocí invertoru, který řídí 4 kvadranty činného a jalového výkonu. Systém řízení energie je naprogramován tak, aby řídil chování celého PowerStore^TM.
• Dieselového generátoru 1MW: který efektivně navyšuje kapacitu baterie a umožňuje plné pokrytí doby špičkového zatížení.
• Ostatní komponenty: oddělovací transformátor 3MVA 22/0,4kV, rozváděč vn, měřící a řídicí systém SCADA RTU

Systém pro skladování energie ABB PowerStore^TM (viz Obr. 2) je uložen do 7 kontejnerů, většinou se jedná o standardní 20‘ dopravní kontejnery. Ve 4 kontejnerech jsou uloženy baterie a v samostatných kontejnerech je pak instalován invertor, generátor, rozváděč vn a oddělovací transformátor. Celkově může systém dosáhnout jmenovitého výkonu přes 2 MW a je možné jej provozovat jak v síťovém režimu (připojený k distribuční síti), tak v ostrovním režimu (nezávisle na distribuční síti). Kontejnerové řešení podporuje mobilitu a umožnuje, aby byl systém v případě potřeby, přemístěn i na jiná místa distribuční sítě společnosti AusNet Services.

Požadované funkce

Vykrývání špiček
Primární funkcí instalovaného systému je snižování špičkového odběru na lokálním vedení distribuční sítě tím, že ve špičkách přímo napájí zákazníka na konci distribučního vedení.

Ostrovní režim
Společnost AusNet Services také prověřovala možnosti ostrovního režimu systému PowerStoreTM s cílem zvýšit spolehlivost dodávek v případě poruch nebo výpadků v síti.

Na Obrázku 3 je zobrazen systém připojený k distribuční síti a systém v ostrovním režimu. V případě výpadku sítě přejde systém do ostrovního režimu tak, že dojde k vypnutí vypínače na straně distribuční sítě (reprezentován zeleně). Tím vznikne ostrovní mikrosíť, kterou může systém PowerStoreTM zásobovat až do vyčerpání akumulované energie nebo do obnovení provozu distribuční sítě. Po obnovení dodávek ze sítě je systém schopen se automaticky připojit k síti. Dobíjení baterií pak probíhá podle předem nastaveného harmonogramu, aby byly připraveny pro další případný výpadek nebo jinou mimořádnou událost v síti.

Kvalita dodávek energie

Požadavek na kvalitu dodávek energie ze systému ABB PowerStoreTM lze zajistit jedním ze dvou níže uvedených způsobů:

• Stabilizace napěťové hladiny: Systém udržuje napětí v síti v rozmezí +/-3 % od předem nastavené hodnoty. Rozdíl zjištěný porovnáváním napětí sítě s nastavenou hodnotou, se používá k určení jalového výkonu dodaného nebo absorbovaného do sítě střídačem Powerstore za účelem stabilizace napětí v síti.
• Korekce účiníku (cos φ): Systém pomocí čtyřkvadrantního invertoru PowerStore udržuje aktuální účiník systému na předem nastavené hodnotě.

Výše uvedené funkce neovlivňují stav nabití baterií, protože nevyžadují žádný činný výkon z baterií.

Zkušenosti z provozu

Systém PowerStoreTM zajišťuje zákazníkům nepřerušenou dodávku energie
2. února 2016, v důsledku poruchy sítě, došlo k výpadku vedení WT12, ke kterému je systém PowerStoreTM připojen. Systém přešel do ostrovního režimu, ve kterém zajištoval dodávku energie do 104 komerčních a průmyslových zákazníků. Ostrovní režim byl již dříve testován při uvedení do provozu, toto byl však první případ využití v reálných podmínkách sítě.

Vedoucí směny, který měl v době výpadku službu, uvedl: „Díky systému PowerStoreTM pracujícím v ostrovním režimu jsme byli schopni dodávat energii 104 zákazníkům a doba výpadku se tak zkrátila o 2 hodiny a 20 minut. To byl skvělý výsledek zejména pro komerční zákazníky, protože k výpadku došlo během běžné pracovní doby. Myslím, že tento příklad jasně dokazuje výhodnost a efektivnost koncepce dodávek energie v ostrovním režimu.“

Autor

• (red)