Mikrogeneracja w obiektach budowlanych - wpływ przyłączenia jednostki wytwórczej na warunki zasilania odbiorców w sieci niskiego napięcia

Wyniki badań symulacyjnych 

Na rys. 2 przedstawiono wyniki symulacji komputerowej w posta­ci wartości napięcia w poszczególnych węzłach elektroenergetycz­nej linii nN, dla trzech faz.

Przy założonych parametrach jednostki wytwórczej (generacja ener­gii z cosę = 1,0), określonych warunkach pracy instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym nr 6 oraz założonych parametrach wszystkich innych odbiorników przyłączonych do rozpabywanej linii elektro­energetycznej, nie jest zaskoczeniem wzrost napięcia w węzłach sieci w otoczeniu węzła przyłączenia jednostki do sieci. Z punktu widzenia operatora sieci elektroenergetycznej taki stan jest korzystny z uwagi na zmniejszenie poboru energii elektrycznej z systemu (ze stacji transfor­matorowej SN/nN) oraz obniżenie strat energii elektrycznej w elemen­tach przesyłowych infrastruktury elektroenergetycznej nN (Rys. 3).

Rys. 2. Napięcia w poszczególnych węzłach elektroenergetycznej linii nN przy różnych wartościach mocy generowanej przez jednostkę wytwórczą (a - faza LI, b - faza L2, c - faza L3)

Przedstawione wyniki uzasadniają zalety rozproszonych źródeł ener­gii przytaczanych w pracach [8,10], tzn. zmniejszenie strat przesyłu i dystrybucji, gdy źródła są umieszczone blisko odbiorców. W przywo­łanych publikacjach, wśród wielu wymieniana jest również inna zaleta rozproszonych źródeł energii, czyli umieszczenie źródeł w pobliżu odbiorców może zwiększyć ich świadomość dotyczącą użytkowania energii, wpływu na środowisko i w konsekwencji kształtować podej­ście energooszczędne i proekologiczne. W lym miejscu należy zwrócić uwagę na fakt zwiększenia napięcia w węzłach sieci, a zatem również w instalacjach u poszczególnych odbiorców energii elektrycznej, co prowadzi do zwiększenia mocy pobieranej z sieci. Liczniki energii elektrycznej będą wskazywały większe zużycie energii elektrycznej.

Rys. 3. Wartości trójfazowej mocy czynnej w polu odpływowym stacji SN/nN, wszystkich odbiorów, jednostki wytwórczej oraz strat mocy czynnej w sieci przy różnych wartościach mocy generowanej przez jednostką wytwórczą.

Obecnie wielu odbiorców może mieć dostęp do danych doty­czących zużycia energii elektrycznej [2]. Z formalnego punktu widzenia błędny jest jednak wniosek, że z powodu przyłączenia jednostki wytwórczej odbiorcy energii elektrycznej przyłączeni do linii elektroenergetycznej będą płacili więcej za pobraną ener­gię elektryczną. Napięcie w każdym węźle sieci musi mieścić się w określonym przedziale ±10% wartości napięcia deklarowanego. Na rys. 4 przedstawiono zmianę napięcia oraz mocy czynnej dla odbioru nr 8 w zależności od mocy generowanej w jednostce wy­twórczej. Taka zmiana napięcia może wystąpić również bez genera­cji energii w jednostce wytwórczej, podczas normalnej eksploatacji sieci, w normalnym stanie pracy systemu. Na przykład na skutek regulacji napięcia w stacji transformatorowej WN/SN zasilającej li­nie średniego napięcia, innych procesów łączeniowych w sieci SN [1] oraz na skutek włączania lub wyłączania odbiorników w insta­lacjach niskiego napięcia u odbiorców przyłączonych do danej linii. 

Rys. 4. Zmiana napięcia oraz mocy czynnej dla odbioru nr 8 w zależności od mocy generowanej w jednostce wytwórczej

Przekroczenie dopuszczalnej wartości napięcia w węzłach sieci z te­oretycznego punktu widzenia nie jest możliwe, gdyż dla każdego przyłączenia jednostki wytwórczej powinno się wykonywać analizy funkcjonowania sieci elektroenergetycznej z przyłączoną generacją i eliminować przypadki, które prowadzą do zagrożenia nadmierne­go wzrostu napięcia. Z praktycznego punktu widzenia powinno się stosować wśród wielu zabezpieczeń [9,11] również zabezpieczenie nadnapięciowe, które w krytycznych przypadkach odłączy jednost­kę wytwórczą od sieci.