Zastosowania automatycznego odczytu liczników AMR i AMM w systemach z rozproszoną generacją energii

Informacja z układu AMR jako lokalny sygnał sterujący

Typowy przebieg zmienności chwilowego obciążenia mocą czynną P_dt dla domu jednorodzinnego, wyposażonego w ogrzewanie akumulacyjne i przepływowy podgrzewacz wody, zarejestrowany w sierpniu, przedstawiono na rysunku 2. Przebieg zmienności obciążenia (w odstępach jednominutowych) uzyskano z wykorzystaniem rejestratora mikroprocesorowego i fotoelektrycznego układu detekcji obrotów tarczy typowego licznika indukcyjnego energii elektrycznej. Obecnie tego typu dane można uzyskać z wyjść impulsowych liczników elektronicznych. Dynamikę zmian mocy pobieranej przez analizowanego odbiorcę określa przedział ΔPdt={2, 25} kW.

Charakterystyczną cechą tego obciążenia jest wywołany uruchomieniem przepływu wody wzrost chwilowej mocy pobieranej Pdt do wartości szczytowej wynoszącej 25 kW. Moc ta pobierana jest przez przepływowy podgrzewacz wody przez kilka minut. Moc o wartości poniżej 3 kW pobierana jest przez piece akumulacyjne sterowane termostatem, pozostała moc służy do zasilania włączonych odbiorników, typowych dla gospodarstwa domowego i pracujących zgodnie z przyzwyczajeniami odbiorcy energii.

Rys. 2. Profil zmienności obciążenia odbiorcy posiadającego przepływowy podgrzewacz wody
i ogrzewanie akumulacyjne

Zainstalowanie systemu AMR po stronie odbiorcy energii oraz systemu zarządzającego po stronie dostawcy/pośrednika umożliwia pozyskanie informacji źródłowej dla celów optymalizacji kosztu zakupu energii dla grupy odbiorców. Tworzy się w ten sposób jeden z systemów IT do bilingu – w tym przypadku końcowych odbiorców energii. Działania te można rozszerzyć na dowolny rodzaj mediów dostarczanych odbiorcom z użyciem liczników jako urządzeń pomiarowych do rozliczania kosztów dostawy [14, 20, 24]. Podstawowy zakres działania systemu AMR – biling – można rozszerzyć o dodatkowe funkcje, związane z procesami sterowania. Zarządzanie energią po stronie odbiorcy jest klasycznym działaniem systemu DSM (Demand Side Management), czyli generowaniem opcji popytowo-podażowych w relacji dostawca-odbiorca końcowy albo hurtowy.

Przebieg pokazany na rysunku 2 potwierdza możliwość wykorzystania licznika energii do pomiaru mocy średniej w przedziale czasu równym okresowi rejestracji wartości chwilowych przyrostów pobranej energii. Czas uśredniania ustawiany jest przez operatora systemu AMR w przedziale {1; 60} minut [1, 9, 17]. 

Informacja o poziomie mocy pobieranej jest wykorzystywana do regulacji współczynnika wyrównania zmienności obciążenia. Wymaga to jednak uprzedniego przystosowania instalacji odbiorczej – wydzielenia obwodów zasilania grup odbiorników oraz zamontowania aparatów sterujących pracą odbiorników energii (nie tylko w postaci prądu elektrycznego). Realizuje się to w danym obiekcie, tworząc inteligentne instalacje. Typowymi rozwiązaniami zintegrowanymi instalacji są systemy LCN, Konnex [10, 13], a w zakresie opomiarowania poboru mediów energetycznych opracowania i rozwiązania przedstawione w literaturze [1, 9, 12, 17, 24].

Rys. 3. Struktura systemu wspomagającego decyzję wyboru taryfy z wykorzystaniem danych z systemu AMR

Bez układów pomiarowych ograniczenie poboru mocy można zrealizować przez sterowanie obwodem zasilania, np. instalacji oświetleniowej uaktywnianej po zmierzchu albo w okresie dużego zachmurzenia czujnikiem wykrywającym ruch (obecność osoby w oświetlanej strefie) w trybie oświetlenia nadążnego. 

Zmianę profilu odbiorcy można zrealizować na kilka sposobów. Jednym z nich jest możliwość przesunięcia momentu włączenia zasilania danego odbiornika (albo grupy odbiorców). Ten sposób stosuje się głównie w odniesieniu do odbiorców przemysłowych [19, 21].

W systemie rozliczania przedpłatowego za pobraną energię, układ wyłącznika zasilania jest wbudowany do struktury licznika jako integralny moduł wykonawczy.

Informacje rejestrowane w AMR dla celów bilingowych, po dodatkowym przetworzeniu, można gromadzić w bazie danych, która pozwala wyznaczyć profil odbiorcy. W dalszym etapie przetwarzania zbiór tych informacji pozwala utworzyć bazę wiedzy, która wspomaga podejmowanie decyzji związanych z optymalnym doborem taryfy dla danego odbiorcy końcowego [21] oraz procesami zarządzania energią na rynku lokalnym oraz ogólnie w KSE [3, 4]. 

Podsumowanie

Aktualizacja informacji niezbędnej do prowadzenia ruchu krajowego systemu elektroenergetycznego (a tym samym również rynków lokalnych) jest dokonywana w cyklach, których czas trwania wyznaczany jest funkcją danego układu, spełnianą w systemie zarządzania pracą KSE. W odniesieniu do strategii sterowania pracą źródeł rozproszonych, zakres i objętość strumienia informacji gromadzonej jako funkcja dodatkowa w systemie AMR na poziomie decydenta/operatora jest wyznaczony koniecznością optymalizacji pracy źródeł o ograniczonej produkcji – elektrowni wodnych, elektrociepłowni oraz elektrowni wiatrowych i słonecznych – fotowoltaicznych. 

W podsystemach – rynkach lokalnych – tworzących mikrosieć, z rozproszoną generacją energii, niezbędny jest system IT optymalizujący pracę źródeł, uwzględniający jednocześnie specyfikę pracy i ograniczenia źródeł lokalnych oraz KSE. 

Instalacje zasilające odbiorniki energii u odbiorcy końcowego, należące do grupy instalacji inteligentnych, po zainstalowaniu systemu AMR umożliwiają optymalizację kosztów pobranej energii. Dla systemów AMR jest to funkcja dodatkowa, typowa dla systemów AMM i AMI.