Referencje 5 lipca 2021
Niezawodne zarządzanie parkiem elektrowni

Energia bilansująca jest niezbędna w celu kompensowania braku równowagi pomiędzy popytem i podażą w sieci elektroenergetycznej. Jednak skuteczna realizacja tego zadnia jest wyzwaniem. Świadczenie usługi dostawy energii elektrycznej do bilansowania sieci wiąże się z wysokimi wymaganiami, bo musi być ona niezawodnie dostępna w bardzo krótkim czasie. W tym obszarze WAGO współpracuje z przedsiębiorstwem komunalnym Trianel. Nasze rozwiązania automatyki zastosowano do obsługi wirtualnej elektrowni – cała komunikacja odbywa się za pośrednictwem sterowników telemetrycznych PFC200.

Transformacja energetyczna w Niemczech (Energiewende), nabiera tempa. Po decyzji rządu federalnego o całkowitym odejściu od energetyki jądrowej, która została wprowadzona w życie i niebawem ostania taka elektrownia działająca w Niemczech zostanie wyłączona, trwają przygotowania do wycofania energetyki węglowej: pierwsze bloki elektrowni wytwarzające energię w oparciu o węgiel brunatny mają zostać zamknięte do 2022 roku. Powstającą w ten sposób lukę szybko zapełniają odnawialne źródła energii, takie jak instalacje solarne i turbiny wiatrowe – ich udział w dostawach energii mawzrosnąć do 2050 roku aż do 80 procent. Jednak przejście na zieloną energię elektryczną wcale nie jest łatwe dla systemu energetycznego. Ponieważ produkcja energii przez źródła słoneczne i wiatrowe podlega wahaniom ze względu na pogodę, ilość dostarczanej energii musi być bilansowana poprzez inteligentne zarządzanie obciążeniem, aby, przy częstotliwości 50 Hz, przez cały czas pozostawała stabilna. W tym celu wielcy operatorzy sieci przesyłowych korzystają z tak zwanej mocy bilansującej lub rezerwowej, którą kupują od zarejestrowanych dostawców. Jeśli w sieci nie ma wystarczającej ilości energii elektrycznej, dostarczają oni energię rezerwową. Z kolei nadwyżka produkcji jest przez dostawców odbierana. Takie zarządzanie obciążeniem odbywa się za pomocą wirtualnych elektrowni, które mogą zwiększać lub zmniejszać swoją moc wyjściową w ciągu sekundy.

Zalety telesterowania WAGO:

Wirtualna elektrownia korzysta z kilkuset źródeł

Aby zapewnić ciągłą dostępność wystarczającej ilości energii bilansującej, operatorzy sieci ogłaszają aukcje w ramach tak zwanej rezerwy pierwotnej, wtórnej i minutowej. Wygrywają oferenci, których ceny są najkorzystniejsze. Jeden z wiodących niemieckich dostawców energii elektrycznej, przedsiębiorstwo komunalne Trianel z Akwizgranu, również uczestniczy w tych codziennych lub cotygodniowych aukcjach. Firma od 2013 roku zapewnia pule energii bilansującej i obecnie łączy kilkaset systemów o łącznej mocy ponad 700 megawatów, obejmujących szeroką gamę technologii wytwarzania i magazynowania oraz odbiorców przemysłowych. „Nasza wirtualna elektrownia jest otwarta nie tylko dla przedsiębiorstw komunalnych, ale także dla wszystkich wytwórców i odbiorców energii elektrycznej. Są oni podłączeni do naszego systemu sterowania i dzięki temu w razie potrzeby można z nich korzystać w sposób w pełni zautomatyzowany” – wyjaśnia Nico Bürker z firmy Trianel.

Presja cenowa

W praktyce biogazownie, magazyny energii i inne tego typu źródła działają w zwykły sposób. Gdy operator sieci zażąda mocy bilansującej, algorytm w systemie sterowania wybiera odpowiednie instalacje i steruje nimi z dyspozytorni. Wirtualne elektrownie mogą bardzo efektywnie wyrównywać chwilowe wahania napięcia w sieci energetycznej, ponieważ dzięki puli wielu mniejszych źródeł są bardzo elastyczne. Dostawcy usług regulacyjnych mają jednak coraz większe problemy z opłacalnością swojej działalności. Odkąd ceny hurtowe energii elektrycznej spadły do niespotykanie niskich poziomów, coraz więcej wytwórców energii patrzy z nadzieją na rynek usług regulacyjnych. Efekt: podaż energii bilansującej wzrasta, a ceny spadają. „W obliczu rosnącej presji cenowej efektywność ma dla nas kluczowe znaczenie” – mówi Bürker.

energy_referenz_trianel_nico-buerker_kraftwerkspark_2000x1125.jpg

Wszechstronność elementów telemetrycznych w połączeniu z serwisem znanego producenta zdecydowały o naszym wyborze

Nico Bürker, Trianel

Sterowanie źródłami w centrum uwagi

Trianel reaguje na zmiany nieustannie optymalizując strategie rynkowe oraz procesy i technologię swojej wirtualnej elektrowni. Szczególną uwagę zwraca się na sterowanie systemem, które musi działać szybko i bezpiecznie, aby zapewnić bezawaryjne monitorowanie i sterowanie urządzeniami. Trianel łączy poszczególne instalacje z własnym systemem sterowania za pomocą kompaktowego sterownika PFC200 firmy WAGO. Decydującą zaletą jest fakt, że zamknięty w kompaktowej obudowie sterownik zapewnia wysoką wydajność i ważne funkcje bezpieczeństwa. Dzięki temu ten niepozorny, acz kluczowy element wirtualnej elektrowni, przesyła w ściśle określonym czasie aktualne dane o zdolnościach produkcyjnych źródeł z puli do systemu sterowania. Rozwiązanie to działa też w drugą stronę, tzn. dostarcza wytwórcom energii informacji o zapotrzebowaniu na moc. „Wszechstronność elementów telemetrycznych w połączeniu z serwisem znanego producenta zdecydowały o naszym wyborze. Fakt, że WAGO dostarcza również kompletne rozwiązanie w postaci szafy sterowniczej, umożliwia nam szybkie uruchomienie systemu” – mówi Bürker, uzasadniając decyzję o wyborze firmy WAGO.

Wiele funkcji na małej przestrzeni

We wstępnie skonfigurowanych rozdzielnicach systemowych sterownik telemetryczny WAGO (750-8212/025-001) tworzy standardową konfigurację wraz z zewnętrznym ruterem do transmisji danych, dwustanowymi i analogowymi modułami wejść i wyjść, zasilaczem EPSITRON® COMPACT Power oraz z listwą zaciskową ze złączkami przelotowymi. Sterownik PFC200 dzięki procesorowi Cortex-A8 zapewnia maksymalną moc obliczeniową na jak najmniejszej przestrzeni. Do komunikacji z systemami sterowania służą dwa złącza ETHERNET oraz dodatkowe interfejsy: CAN, PROFIBUS, RS-232 i RS-485. Sterownik telemetryczny jest programowalny zgodnie z IEC 61131, obsługuje wymagane protokoły telemetryczne: DNP3, IEC 60870-5-104 (komunikacja po TCP/IP) i IEC 60870-5-101 (komunikacja szeregowa) oraz zapewnia komunikację zgodnie z IEC 61850. Sterownik PFC200 można zaprogramować za pomocą oprogramowania e!COCKPIT bazującego na CoDeSys, w którym można także wizualizować procesy.

Niezawodność i bezpieczeństwo

Sterownik udostępnia dwa oddzielne interfejsy ETHERNET dla protokołu 104 opartego na TCP/IP lub dla DNP3, a dla protokołu 101 dostępny jest interfejs szeregowy. Łatwą konfigurację komunikacji IEC gwarantuje zintegrowane narzędzie programistyczne, za pomocą którego wystarczy jedynie sparametryzować indywidualne ustawienia. Oprócz różnorodnych funkcji, PFC200 zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa IT – aspekt, który staje się coraz ważniejszy w branży energetycznej. Warto zwrócić uwagę, że 2019 roku, ze względu na liczne incydenty związane z bezpieczeństwem IT, niemiecki rząd federalny zaliczył sieci i systemy energetyczne do infrastruktury krytycznej. Tymczasem dzięki sterownikowi telemetrycznemu firmy WAGO można skonfigurować tunel VPN bezpośrednio przez Open-VPN lub IPsec, aby móc przesyłać zaszyfrowane dane do centrum sterowania. Oznacza to, że nie ma potrzeby stosowania routera VPN.

Dobry partner na czas wyzwań

Systemy automatyki firmy WAGO odgrywają ważną rolę w najbliższych planach Trianel. Firma ta obecnie rozszerza swoje systemy o funkcjonalność rezerwy pierwotnej, a ta forma dostawy energii bilansującej do sieci musi być dostępna wciągu 30 sekund, a nie w ciągu 5 lub 15 minut, jak rezerwa wtórna i minutowa, którą firma obecnie wprowadza na rynek. „Świadczenie usługi rezerwy pierwotnej stawia dodatkowe wymagania wobec sterowników telemetrycznych w zakresie funkcji pomiarowych i kontrolnych” – wyjaśnia Bürker. Jest on przekonany, że firma WAGO dysponuje odpowiednim rozwiązaniem automatyzacji, nawet dla takich złożonych wymagań.

Autor: Daniel Wiese

Zdjęcie: WAGO

Przegląd produktów

Nr kat.: 787-1202

zasilacz impulsowany po stronie pierwotnej ; Compact ; 1-faz. ; napięcie wyjściowe ...

{ "id": "787-1202", "name": "787-1202", "nameEn": "787-1202", "listPosition": "1", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8202/025-001

sterownik PFC200 ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485 ; telesterowanie ; rozszerzony zakres ...

{ "id": "750-8202/025-001", "name": "750-8202/025-001", "nameEn": "750-8202/025-001", "listPosition": "2", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8208

sterownik PFC200 ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485, CAN, CANopen, PROFIBUS master

{ "id": "750-8208", "name": "750-8208", "nameEn": "750-8208", "listPosition": "3", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8202

sterownik PFC200 ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485

{ "id": "750-8202", "name": "750-8202", "nameEn": "750-8202", "listPosition": "4", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8212

sterownik PFC200 ; 2. generacja ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485

{ "id": "750-8212", "name": "750-8212", "nameEn": "750-8212", "listPosition": "5", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8216

sterownik PFC200 ; 2. generacja ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485, CAN, CANopen, ...

{ "id": "750-8216", "name": "750-8216", "nameEn": "750-8216", "listPosition": "6", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8214

sterownik PFC200 ; 2. generacja ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485, CAN, CANopen

{ "id": "750-8214", "name": "750-8214", "nameEn": "750-8214", "listPosition": "7", "listType": "product-slider" }

Nr kat.: 750-8212/025-000

sterownik PFC200 ; 2. generacja ; 2 x ETHERNET, RS-232/-485 ; rozszerzony zakres ...

{ "id": "750-8212/025-000", "name": "750-8212/025-000", "nameEn": "750-8212/025-000", "listPosition": "8", "listType": "product-slider" }

WAGO w praktyce

Referencje i opinie ekspertów z branży energetyki

WAGO realizuje wiele interesujących projektów jako partner i lider innowacji. Poznaj nasze kreatywne i efektywne rozwiązania w przemyśle energetycznym.

Wyrównywanie wahań dostępności energii słonecznej

Bawarskie Centrum Energetyki Stosowanej prowadzi badania, w jaki sposób magazyny energii mogą wspierać zaopatrzenie lokalnych sieci w prąd dostarczany przez instalacje fotowoltaiczne.

Osoba kontaktowa z WAGO

Adrian Dałek

Kierownik zespołu branżowego energetyka

Referencje 5 lipca 2021 Niezawodne zarządzanie parkiem elektrowni