Przegląd rozwiązań technicznych generacji i kompensacji mocy biernych farm wiatrowych i fotowoltaicznych

• Autorzy: Woźnicki Jarosław

Warianty tytułu

EN

A review of technical solutions for reactive power generation and compensation of wind and photovoltaic farms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano przeglądu rozwiązań generacji i kompensacji mocy biernych farm OZE. Na wstępie krótko omówiono regulacje prawne związane z przedmiotową tematyką. Następnie przedstawiono zdolności własne generacji i kompensacji mocy biernej przez generatory asynchroniczne i synchroniczne oraz falowniki. W dalszej części zaprezentowano urządzenia służące do kompensacji, w tym baterie kondensatorów nieregulowanych i regulowanych, dławiki kompensacyjne oraz układy z wykorzystaniem energoelektroniki. Omówiono również systemy magazynów energii, które mogą uczestniczyć w procesie kompensacji mocy biernej i stabilizacji systemu elektroenergetycznego.

EN

This paper reviews solutions for reactive power generation and compensation in renewable energy farms. It begins with a brief discussion ofthe legal regulations relevant to the subject. Next, the ability of asynchronous and synchronous genera— tors, as well as inverters, to generate and compensate reactive power is presented. The following section introduces compensation devices, including fixed and controlled capacitor banks, shunt reactors, and power electronics-based systems. Additionally, en- ergy storage systems that can support reactive power compensation and power system stability are discussed.

Słowa kluczowe

PL

kompensacja mocy biernej; OZE; kompensator; falownik; magazyny energii

EN

reactive power compensation; RES; compensator; inverter; energy storage

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2025
• Tom: Nr 2
• Strony: 20--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 54 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Woźnicki Jarosław

• WSP Polska

Bibliografia

• [1] Popczyk J., „11 edycja Konferencji "Fotowoltaika dziś i jutro. Energetab 2022,” w Powszechna Platforma Transformacyjna Energetyki 2050, Bielsko-Biała, 2022.
• [2] Hanzelka Z., K. Piątek, Ł. Topolski i inni, Instalacje fotowoltaiczne w systemie elektroenergetycznym, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2024, s. 15
• [3] Minister Klimatu i Środowiska, Obwieszczenie w sprawie polityki energetycznej państwa do 2040 r., Warszawa, 2021
• [4] Kamrat W., J. Paska i T. Minkiewicz, Gospodarka energetyczna w warunkach rynkowych, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN SA, 2023.
• [5] rynekelektrycznypl, 22.01.2025. [Online]. Dostęp: https://www.rynekelektryczny.pl/moc—zainstalowana— oze—w—polsce/. [Data uzyskania dostępu: 2025.02.01].
• [6] „rynekelektrycznypl,” 12.01.2024. [Online]. Dostęp: https://www.rynekelektryczny.pl/moc-zainstalowana- farm—wiatrowych—w-polsce/. [Data uzyskania dostępu: 24.06.2024].
• [7] gramwzielonepl, 09.01.2025. [Online]. Dostęp: https://www.gramwzielone.pl/trendy/20296886/oze-w- gore-tak—wygladal-miks—energetyczny—polski—w-2024. [Data uzyskania dostępu: 01.02.2025].
• [8] Bielecki S., Aspekty użytkowania i zarządzania moca bierną w energetyce, Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2019.
• [9] Rozporządzenie Komisji (UE) 2016/63] Z dnia I4 kwietnia 2016 r. ustanawiającego kodeks sieci dotyczącej wymogów w zakresie przyłączania jednostek wytwórczych do sieci.
• [10] PSE, „pse.pl,” [Online]. Dostęp: https://www.pse.pl/rfg. [Data uzyskania dostępu: 05.05.2024].
• [11] Energa Operator S.A., „eneraga—operatorpl,” [Online]. Dostęp: https://energa—operator.pl/przylaczenie-do-sieci/kodeksy-sieciowe/rfg/typ-a. [Data uzyskania dostępu: 01.02.2025]
• [12] Lubośny Z., Farmy wiatrowe w systemie elektroenergetycznym, Warszawa: WNT, 2016.
• [13] Stein Z., Maszyny i napęd elektryczny, Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1989.
• [14] Bandziul W., „Energetyka wiatrowa W Polsce,” PSE SA Elektroenergetyka, nr 3 (54), s. 1-28, 2005.
• [15] Iwanicki M.i M. Dębek, „Kompensacja mocy biernej indukcyjnej oraz pojemnościowej na farmach wiatrowych,” URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI, s. 44 - 48, 7 2014.
• [16] ELMA Energia Sp. z o.o., Kompensacja mocy biernej na farmach wiatrowych i fotowoltaicznych. Folder reklamowy., Olsztyn, 2024.
• [17] Trzmiel G., „Analiza metod regulacji mocy W elektrowniach wiatrowych,” Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Elektryka, nr 89, 2017.
• [18] Hanzelka Z.i A. F irlit, Redaktorzy, Elektrownie ze źródłami odnawialnymi. Zagadnienia wybrane., Kraków: Wydawnictwa AGH, 2015.
• [19] ENERCON, Product Portfolio, 2018.
• [20] Sarkar N. I., L. G. Meegahapola i M. Datta, „Reactive Power Management in Renewable Rich Power Grids: A Review of Grid-Codes, Renewable Generators, Support Devices, Control Strategies and Optimization Algorithms,” IEEE Access, tom Vol. 6, s. 41458 - 41489, 2018.
• [21] Klucznik J., „Udział farm wiatrowych W regulacji napięcia W sieci dystrybucyjnej,” Acta Energetica, nr " 1/2010, s. 39-46.
• [22] Ivas M., A. Maruśic', J. G. Havelka i I. Kuzle, „P-Q capability chart analysis of multi—inverter photovoltaic power plant connected to medium voltage grid,” Electrical Power and Energy Systems, 2020.
• [23] Szymański B., Instalacje fotowaltaiczne. Edycja 2020., Kraków: GLOBEnergia sp. z o.o., 2020.
• [24] Corab, 6.8.2021. [Online]. Dostep: https://corab.pl/aktualnosci/falownik—fotowoltaiczny-co-to-jest-i-jaka- jest—zasada—dzialania. [Data uzyskania dostępu: 2025.1.12].
• [25] Ballestin—Fuertes J., J. Muńoz-Cruzado-Alba, J. F. Sanz—Osorio, L. Hernandez-Callejo, V. Alonso—Gómez, J. I. Morales-Aragones, S. Gallardo-Saavedra, O. Martinez—Sacristan i A. Moretón—Fernandez, „Novel Utility—Scale Photovoltaic Plant Electroluminescence Maintenance Technique by Means of Bidirectional Power Inverter Controlle,” applied sciences, p. 7, 10 2020.
• [26] Islam M., Y. Guo i J. Zhu, „Power Converters for Small— to Large-Scale Photovoltaic Power Plants,” W Power Converters for Medium Voltage Networks, Springer—Verlag Berlin Heidelberg , 2014.
• [27] Maknouninej ad A., N. Kutkut i I. Batarseh, „Analysis and Control of PV Inverters Operating in VAR Mode at Night, ” W IEEE Conference ISGT, 2011.
• [28] Kundu S. S. Backhaus 1 L. Hiskens, „Distributed Contrl of Reactive Power from Photovoltaics Inverters,” w IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2013), 2013.
• [29] Turisyn K., P. Sulc, S. Backhaus 1 M. Chertkov, „Options of Reactive Power by Distributed Photovoltaic Generators,” Proc. IEEE, tom Vol. 99. No 6, s. 1063 - 1073, 6 2011.
• [30] Huawei, S UNZOOO-l OOKTL—MI. Output Characteristic Curve, 2019.
• [31] Huawei, SUN2000—215KTL—H0. Output Characteristics Curve, 2022.
• [32] Sungrow, I +X Modular Inverter: Leading the Next Generation PVPlant Development, 2022. '
• [33] Sungrow, SG3125HV—20 Case Study 5 OMW SolarPack Bargas Spain, 2020.
• [34] Sungrow, SG3400/3125/2500HV-MV—20 Datasheet, 2019.
• [35] FIMER, Central inverter PVS980—58, 2021.
• [36] ZPUE S.A., Kontenerowe Stacje T ransformatorowe (katalog), 2021.
• [37] Kowalak R.: Kompensatory i ich wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego,” Politechnika Gdańska, Gdańsk, 2019.
• [38] Kowalak R., Materiały wykładowe z przedmiotu "Układy FA CTS w systemie elektroenergetycznym ", Gdańsk: Politechnika Gdańska, 2023.
• [39] Dębek M. i M. Iwanicki, „Konferencja Naukowo—Techniczna Problematyka Mocy Biernej W Sieciach Dystrybucyjnych i Przesyłowych,” w Wymagania projektowe, dobór oraz sposoby zabezpieczeń dla układów kompensacji w sieciach dystrybucyjnych i przesyłowych zgodnie Z norma PN-EN-60871-1.
• [40] ZPUE S.A., Kontenerowe Stacje Transformatorowe. Katalog, 2021.
• [41] OLMEX S.A., [Online]. Dostęp: https://kmb.olmex.pl/kompensacja-mocy-biernej-sn-i-wn/baterie- kondensatorow-regulowane/. [Data uzyskania dostępu: 01.10.2024].
• [42]ZPUE S.A., Stacje Transformatorowe oraz Urządzenia dla Energetyki Odnawialnej — OZE. Folder reklamowy., 2023.
• [43] ZPUE S.A., Magazyny energii SPS w aplikacjach przemysłowych. Folder reklamowy., 2023.
• [44] Apator, Magazyny energii dla instalacji OZE (broszura), 2022.
• [45] gramwzielonepl, 08.09.2022.[Online]. Dostęp: https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie— energii/1 08777/magazyn—energii-do-stabilizacj i-sieci-elektroenergetycznej -niskiego-napiecia—01 . [Data uzyskania dostępu: 01.02.2025].
• [46] TFKable, TFPowerpack — PRZEMYSŁOWE AMGAZIWY ENERGII, 2022.
• [47] FIMER, „Western Australia’s Peel Business Park is powering over 50% of its site through a solar, battery and microgrid solution,” [Online]. Dostep: https://Www.fimer.com/western-australias—peel-business—park- powering—over—S0-its—site-through-solar—battery-and-microgrid. [Data uzyskania dostępu: 01 02 2025].
• [48] FIMER, Solar inverter solutionsfor Utility applications, 2021.
• [49] Sungrow, [Online]. Dostęp: https://en.sungrowpower. com/solutionsDetail/l l/utility--storage- system. [Data uzyskania dostepu: 15.01 .2025].
• [50] Sungrow. [Online]. Dostep: https://en.sungrowpower.com/SubscribeConfirmPage/4305/sungrow—s- powertitan—ess-powers-record-breaking- l OOmw-200mwh—energy-storage-project—in—tai-erzhuang— china. [Data uzyskania dostępu: 25.01.2025].
• [51] Sungrow, 100MW/200MWh Independent Energy Storage Project in China, 2023.
• [52] Vast Energy, „LinkedIn,” 20.01.2025. [Online]. Dostęp: https://www.linkedin.com/posts/vastenergy_serdecznie-zapraszam-jutro—do-nadarzyna—activity- 7285036073724895235-WJk9?utm_source=share&utm_medium=member_desktop. [Data uzyskania dostępu: 20.01.2025].
• [53] polskiprzemysl.com.pl, 09.07.2024. [Online]. Dostęp: https://polskiprzemysl.com.pl/Wiadomosci/magazyn- energii-W-teehnologii-li-ion/. [Data uzyskania dostępu: 26.01.2025].
• [54] gramwzielonepl, 14.10.2024. [Online]. Dostęp: https://www.gramwzielone.pl/energia— sloneczna/20282925/budujemy-elektrownie-fotowoltaiczna—o-mocy—92-mW-z-magazynem-energii. [Data uzyskania dostępu: 25.01.2025].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).