FV systémy, které překračují požadavky na minimální zatížení v různých regionech, vyžadují inovativní opatření pro integraci sítě. Aktivní řízení spotřeby (APM), zejména omezování, se zde ukazuje jako výkonné řešení. Aktivním řízením výkonových špiček mohou FV systémy odemknout nové možnosti, přispět ke stabilitě sítě a zvýšit jejich celkovou hodnotu. Nová zpráva IEA-PVPS Task 14 podporuje posun v perspektivě a nabádá PDS, aby prozkoumali potenciál APM namísto tradičních metod rozšiřování sítě.
Vzhledem k tomu, že svět využívá obnovitelné zdroje energie, mají FV systémy obrovský příslib pro budoucnost udržitelné energie. Výzvy spojené s proměnlivou povahou výroby FV však vyžadují přehodnocení toho, jak přistupujeme k plánování infrastruktury sítě. Nedávno vydaná zpráva IEA-PVPS Task 14 „Aktivní řízení spotřeby fotovoltaických systémů – současný stav a technická řešení“ poskytuje komplexní průzkum změny paradigmatu, která by mohla předefinovat integraci distribuovaných fotovoltaických systémů do sítě.
Nízkokapacitní faktor fotovoltaických systémů je výzvou pro síťovou infrastrukturu
Distribuované fotovoltaické systémy, i když z velké části přispívají k čisté energii, mají nízký kapacitní faktor (poměr energetického výstupu k maximálnímu možnému výkonu). Aby se zajistila nepřetržitá výroba energie, tato charakteristika vyžaduje pečlivé zvážení infrastruktury sítě, odchylující se od konvenčních přístupů. Tradičně se plánování infrastruktury rozvodné sítě točilo kolem dimenzování tak, aby vyhovovalo energetickým špičkám. Nová zpráva PVPS Task 14 však obhajuje zásadní posun směrem k dimenzování energetické sítě. Aktivní řízení spotřeby, např. omezování a doplňková opatření mohou řešit některá omezení spojená s přerušovanou povahou solární energie, díky čemuž je fotovoltaická energie cennou součástí při přechodu na udržitelné zdroje energie.
Řešení pro dynamiku FV: Active Power Management (APM)
Podle nové zprávy PVPS Task 14 spočívá klíčový bod řešení problémů, které představuje faktor nízké kapacity distribuovaných FV systémů, v přijetí Active Power Management (APM). APM, v některých kontextech také nazývané omezování, funguje jako dynamický kontrolní mechanismus. Ten aktivně řídí tok energie z decentralizovaných aktiv do sítě, aby se zajistilo, že zůstane v rámci provozních limitů. Na rozdíl od pasivních gridových systémů, které reagují na výkyvy, APM zavádí proaktivitu tím, že utváří tok energie na základě podmínek v reálném čase. To pomáhá ulevit síti od vysokých výkonových špiček a tím je chránit. Kombinací APM s dalšími opatřeními pro optimalizaci sítě se hodnota energie generované FV zvyšuje.
Případy integrace FV a použití pro APM
V různých scénářích je nutné APM a následně omezování FV výkonu. Mezi běžné důvody pro zavedení omezení FV patří:
- Omezení místního systému: Posílení připojení k síti je často výrazně dražší než omezená energie. To platí ještě více, pokud je implementováno místní řízení vlastní spotřeby.
- Omezení distribučního systému: Je nepraktické dimenzovat distribuční síť pro špičkovou FV kapacitu. Omezení fotovoltaiky může vyřešit problémy se stabilitou v době vysoké produkce a nízké poptávky.
- Potřeby doplňkových služeb: Elektrické sítě vyžadují určité doplňkové služby, jako je řízení frekvence nebo napětí. Pokud se FV systémy provozují ve zkráceném režimu, mohou se tyto systémové služby poskytovat.
Nové příležitosti s APM
Jednou z hlavních výhod APM se jeví zvýšení stability sítě. Ze všech zdrojů elektrické energie mají FV systémy nejnižší kapacitní faktor. Aby se dosáhlo cíle udržitelného zásobování energií, musí se k síti připojit velké množství fotovoltaických systémů a omezení výkonových špiček může snížit stres na elektrické síti. Zatímco tradiční rozvodné systémy se potýkají s rychlým kolísáním výstupního výkonu z fotovoltaických systémů, APM řeší tento problém inteligentním řízením vstřikování a absorpce energie a zajišťuje stabilní prostředí rozvodné sítě i v obdobích s vysokou variabilitou. Když výkonové špičky nejsou dodávány do sítě, lze přebytečnou elektřinu skladovat nebo použít pro méně efektivní aplikace. Pomocí APM lze dodávku dynamicky zvyšovat a snižovat.
Z ekologického hlediska může být s ohledem na minimální ekologickou stopu fotovoltaických modulů výhodné upřednostnit výstavbu dalších fotovoltaických systémů. A provozovat je ve zkráceném režimu před rozšiřováním síťové infrastruktury.
Kromě toho, jak již dříve ukázala studie IEA-PVPS Task 16 „Firm Power Generation“, přijetí určitého množství energetických ztrát omezením je také levnější než instalace menšího množství FV, ale přidání sezónního úložiště do systému. Omezení však není cílem, ale spíše jednou z metod, jak zvýšit využití energetických sítí bez překročení jejich fyzických limitů. Měla by to být až poslední možnost, pokud FV energii nelze využít jinde.
Minimalizace energetických ztrát
Z energetického a environmentálního hlediska se musí energetické ztráty v důsledku omezování omezit. Proto zpráva IEA-PVPS Task 14 zdůrazňuje důležitost kombinace APM s doplňkovými opatřeními. Cílem by mělo být vytvoření holistického a synergického přístupu k řízení sítě.
Síťová opatření zahrnují modernizaci fyzické infrastruktury za účelem zvýšení energetické kapacity sítě. To může zahrnovat řízení jalového výkonu, transformátory s přepínáním odboček nebo posílení sítě.
V kombinaci s APM tato vylepšení vytvářejí mřížkový systém, který je inteligentní a robustní. Posílení sítě se však stává nadbytečným, pokud je spotřeba během výrobního období nedostatečná. Proto se může jevit nezbytné přesunout zátěž z období nízké výroby, jako je noční u fotovoltaiky, do období vysoké výroby. Proto se ve scénářích s rostoucí penetrací stává nutnost sladit poptávku a výrobu.
Integrace FV řešení pro ukládání energie, jako jsou baterie, do architektury sítě dále doplňuje úsilí APM. Zásobník energie slouží jako vyrovnávací paměť, zachycuje přebytečnou energii v obdobích vysoké výroby a uvolňuje ji během špičky. Tato synergie zajišťuje optimální využití energie, snižuje plýtvání a zvyšuje celkovou účinnost systému.
Proaktivní opatření pro udržitelnou budoucnost
Zpráva IEA-PVPS Task 14 vyzývá provozovatele distribuovaných soustav (DSO), aby zaujali proaktivní postoj tváří v tvář vyvíjející se dynamice energie. Zejména v oblasti distribuované fotovoltaiky, kde k výrobě energie dochází blíže odběrným místům, se PDS doporučuje, aby prozkoumali a zavedli strategie APM.
Tradiční přístup spoléhat se pouze na rozšiřování sítě k uspokojení rostoucích energetických požadavků může zaostávat tváří v tvář dynamické povaze fotovoltaických systémů. Přijetí APM je v souladu s vyvíjejícími se potřebami moderní a udržitelné energetické krajiny. Aktivním řízením toků energie mohou provozovatelé distribučních soustav zajistit účinnou integraci distribuovaných fotovoltaických systémů. A přeměnit je z potenciálních výzev na neocenitelná aktiva pro odolnou a efektivní energetickou budoucnost.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
