Instalacje fotowoltaiczne w systemie elektroenergetycznym

• Druk: Warszawa, 2023
• Redakcja naukowa: Krzysztof Piątek, Zbigniew Hanzelka
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Niniejsza unikatowa publikacja dotyczy bardzo ważnej kwestii rozwoju OZE w Polsce, a w szczególności poświęcona jest kwestiom technicznym oraz organizacyjnym instalacji fotowoltaicznych wraz z możliwościami ich wykorzystania i włączenia do systemu elektroenergetycznego. Publikacja Instalacje fotowoltaiczne w systemie elektroenergetycznym koncentruje się na problemach współpracy instalacji fotowoltaicznych (PV), z siecią elektroenergetyczną, skupiając się szczególnie na oddziaływaniu tych źródeł na parametry jakości dostawy energii elektrycznej w systemach elektroenergetycznych. W publikacji czytelnik będzie mógł znaleźć praktyczne wyjaśnienia związane z problematyką: • warunków technicznych przyłączenia instalacji PV w Polsce i zagranicą • prognozowania generacji energii elektrowni fotowoltaicznych Książka zawiera liczne przykłady i odniesienia do praktyki użytkowania OZE, dodatkowo również w załączniku przedstawiony został przykładowy program funkcjonalno-użytkowy instalacji PV o mocy 500 kW. Publikację kierujemy głównie do profesjonalistów – operatorów sieci dystrybucyjnych, pracowników energetyki zawodowej, projektantów i instalatorów FOTOWOLTAIKI, koordynatorom klastrów i spółdzielni energetycznych, a także energetyków, specjalistów ds. OZE i pracowników zaplecza badawczo-rozwojowego. Książka przyda się również uczniom i studentom kierunków inżynieria elektryczna, energetyka, OZE i pokrewnych.

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Technika
• Redakcja: Krzysztof Piątek, Zbigniew Hanzelka
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-23404-1
• ISBN druku: 978-83-01-23106-4
• Liczba stron: 558

1. Rozwój rozproszonych źródeł energii – Łukasz TOPOLSKI     15
	1.1. Definicja rozproszonych źródeł energii     16
	1.2. Rozproszone źródła energii w świecie     17
	1.3. Rozproszone źródła energii w Europie     23
	1.4. Rozproszone źródła energii w Polsce     27
	Literatura     37
2. Sieci dystrybucyjne a rozwój RZE – Zbigniew HANZELKA     42
	2.1. Wprowadzenie     42
	2.2. Poziom nasycenia sieci elektroenergetycznych RZE     43
	2.3. Wpływ RZE na rynek energii     43
	2.4. Wpływ RZE na planowanie i zarządzanie majątkiem sieciowym     44
	2.5. Wzrost liczby danych     45
	2.6. Wpływ RZE na zasady projektowania sieci     46
		2.6.1. Przeciążenia termiczne elementów sieci     47
		2.6.2. Regulacja napięcia     48
		2.6.3. Wzrost mocy zwarciowej     49
		2.6.4. Układy sterowania i automatyka zabezpieczeniowa     51
		2.6.5. Jakość dostawy energii elektrycznej     51
		2.6.6. Straty mocy i energii     52
		2.6.7. Praca wyspowa     52
	2.7. Praktyki stosowane przez OSD     54
		2.7.1. Regulacje prawne i wymagania stawiane jednostkom wytwórczym przyłączonym do sieci zasilającej     54
		2.7.2. Eksploatacja i certyfikacja instalacji PV     55
		2.7.3. Ograniczenia dotyczące mocy RZE     55
		2.7.4. Wzrost mocy przyłączeniowej sieci     57
	Literatura     61
3. Rozwój fotowoltaicznych źródeł energii – Konstanty MARSZAŁEK     64
	3.1. Wprowadzenie     64
	3.2. Budowa ogniwa fotowoltaicznego     74
	3.3. Charakterystyka prądowo-napięciowa ogniwa     76
	3.4. Układy fotowoltaiczne na świecie     81
	3.5. Układy fotowoltaiczne w Europie     85
	3.6. Układy fotowoltaiczne w Polsce     89
	Literatura     91
4. Systemy monitorowania jakości dostawy energii elektrycznej – Andrzej FIRLIT     93
	4.1. Wprowadzenie     93
	4.2. Monitorowanie parametrów pracy sieci elektroenergetycznych ze szczególnym uwzględnieniem wskaźników jakości dostawy energii elektrycznej     98
	4.3. Struktura rozproszonego systemu monitorowania jakości dostawy energii elektrycznej     107
	4.4. Analizator jakości energii elektrycznej     114
	4.5. Analiza, interpretacja i raportowanie wyników pomiarów jakości dostawy energii elektrycznej     125
		4.5.1. Monitorowanie zdarzeń     128
		4.5.2. Wybrane aspekty analizy danych pomiarowych     130
	4.6. Systemy pomiarowe ciągłego monitorowania wskaźników jakości dostawy energii elektrycznej     143
	4.7. Integracja danych pomiarowych     145
	Literatura     151
5. Układy energoelektroniczne w systemach fotowoltaicznych – Stanisław PIRÓG     155
	5.1. Panele fotowoltaiczne     155
	5.2. Wyznaczanie punktu mocy maksymalnej     159
	5.3. Sprawność a obciążenie falownika     162
	5.4. Ogólne informacje o falownikach dla fotowoltaiki     163
	5.5. Przekształtniki DC/DC     167
		5.5.1. Przekształtnik podwyższający napięcie stałe (boost converter)     167
		5.5.2. Przekształtnik do obniżania i podwyższania napięcia (buck-boost converter)     169
		5.5.3. Impulsowy przekształtnik półmostkowy     170
		5.5.4. Przekształtnik typu flyback     172
		5.5.5. Mostkowy przekształtnik z przesunięciem fazowym (Full Bridge Phase-Shift DC/DC Converter)     175
	5.6. Bilans mocy chwilowej obwodu DC i AC falownika     175
	5.7. Prąd upływu w instalacji fotowoltaicznej     178
	5.8. Beztransformatorowe falowniki jednofazowe     179
		5.8.1. Falownik mostkowy H     179
		5.8.2. Falownik H5     181
		5.8.3. Falownik HERIC     181
		5.8.4. Jednofazowy falownik trójpoziomowy NPC     182
		5.8.5. Przekszałtnik Karschny     184
		5.8.6. Jednofazowe falowniki kaskadowe     185
	5.9. Falowniki trójfazowe     187
		5.9.1. Trójfazowy falownik dwupoziomowy     187
		5.9.2. Trójfazowy falownik trójpoziomowy NPC     188
	5.10. Układ regulacji trójazowego falownika sieciowego     189
		5.10.1. Regulacja składowych prądów falownika trójfazowego     189
		5.10.2. Regulacja składowych prąd falownika jednofazowego     196
		5.10.3. Regulacja napięcia w punkcie przyłączenia instalacji fotowoltaicznej     200
	Literatura     203
	Literatura uzupełniająca     205
6. Wpływ instalacji fotowoltaicznych na jakość dostawy energii elektrycznej – Andrzej FIRLIT, Zbigniew HANZELKA, Krzysztof PIĄTEK, Łukasz TOPOLSKI     206
	6.1. Wartość skuteczna napięcia     207
		6.1.1. Zmiana napięcia     209
		6.1.2. Przykładowe wyniki pomiarów     217
	6.2. Asymetria napięcia     227
		6.2.1. Przykładowe wyniki pomiarów     231
		6.2.2. Metody rozliczania prosumentów w warunkach niesymetrii     235
	6.3. Szybkie zmiany napięcia     237
	6.4. Wahania napięcia     244
	6.5. Odkształcenie napięcia     255
		6.5.1. Wpływ odkształcenia napięcia zasilającego     258
		6.5.2. Wpływ generowanej mocy     259
		6.5.3. Wpływ impedancji źródła zasilania     260
		6.5.4. Wpływ wartości napięcia     261
		6.5.5. Wzmocnienia harmonicznych     261
		6.5.6. Przykładowe wyniki pomiarów     265
		6.5.7. Sumowanie harmonicznych wielu rozproszonych instalacji PV     269
		6.5.8. Wartości graniczne emisji harmonicznych     270
	6.6. Supraharmoniczne     273
		6.6.1. Przykładowe wyniki pomiarów     275
		6.6.2. Poziomy graniczne supraharmonicznych     283
		6.6.3. Emisja polowa     286
	6.7. Sposoby ograniczenia wzrostu napięcia     286
		6.7.1. Zwiększenie lokalnej autokonsumpcji energii     288
		6.7.2. Transformatory z przełącznikami zaczepów pod obciążeniem     289
		6.7.3. Transformatory „energoelektroniczne”     295
		6.7.4. Transformatory hybrydowe     295
		6.7.5. Szeregowe stabilizatory napięcia     297
		6.7.6. Równoległe stabilizatory, kompensatory mocy biernej     306
		6.7.7. Zasilanie falowników PV przez transformatory obniżające napięcie     311
		6.7.8. Konfigurowanie intencjonalnej pracy wyspowej     314
		6.7.9. Falowniki PV typu smart     316
		6.7.10. Sposoby redukcji asymetrii napięć i prądów     331
		6.7.11. Magazyny energii elektrycznej     334
	Literatura     339
7. Warunki techniczne przyłączenia instalacji PV do sieci elektroenergetycznej – Paweł BALAWENDER, Krzysztof CHMIELOWIEC, Andrzej FIRLIT, Zbigniew HANZELKA, Łukasz TOPOLSKI, Tomasz SIOSTRZONEK     353
	7.1. Koncepcja zdolności przyłączeniowej sieci     353
		7.1.1. Zdolność przyłączeniowa sieci ze względu na odkształcenie napięcia     354
		7.1.2. Metody szacowania ZP     357
	7.2. Praktyki stosowane przez OSD     360
	7.3. Podział instalacji fotowoltaicznych     362
	7.4. Procedura przyłączania mikroinstalacji PV do sieci zasilajacej     365
		7.4.1. Załączanie i wyłączanie instalacji     368
		7.4.2. Liczba faz układu     368
		7.4.3. Układy zabezpieczeń     368
	7.5. Instalacje fotowoltaiczne typu A     373
	7.6. Tryby pracy (strategie sterowania) falowników mikroinstalacji fotowoltaicznych wpływające na poprawę ich współpracy z siecią zasilającą     376
		7.6.1. Wymagania w zakresie regulacji mocy biernej w odpowiedzi na zmiany napięcia     376
		7.6.2. Wymagania w zakresie regulacji mocy czynnej w odpowiedzi na zmiany napięcia     385
		7.6.3. Wymagania w zakresie reakcji falownika na zmiany częstotliwości napięcia     388
		7.6.4. Zalecenia w zakresie trybów UVRT oraz OVRT     393
		7.6.5. Podsumowanie badań wybranych falowników PV     406
	7.7. Sprawność falownika     408
		7.7.1. Badanie sprawności konwersji oraz statycznej sprawności MPPT     410
		7.7.2. Dynamiczna sprawność MPPT     413
	7.8. Przepięcia w instalacja fotowoltaicznych     415
		7.8.1. Przepięcia wewnętrzne i sposoby zabezpieczeń     419
		7.8.2. Przepięcia komutacyjne     419
		7.8.3. Przepięcia zewnętrzne i sposoby zabezpieczeń     420
		7.8.4. Koordynacja zabezpieczeń     424
	7.9. Regulacje prawne i wymagania stawiane modułom klasy B     424
	7.10. Wzrost zdolności przyłączeniowej sieci     427
	Literatura podstawowa     429
8. Prognozowanie generacji energii elektrowni fotowoltaicznych – Mateusz DUTKA, Zbigniew HANZELKA     435
	8.1. Wprowadzenie     435
	8.2. Opis obiektu     436
	8.3. Źródła danych     436
	8.4. Wpływ czynników zewnętrznych na pracę elektrowni fotowoltaicznej     439
	8.5. Strumienie danych meteorologicznych na potrzeby prognozowania     443
	8.6. Poszukiwanie wzorców     447
		8.6.1. Algorytm grupowania k-średnich     448
		8.6.2. Algorytm hierarchiczny grupowania     450
	8.7. Prognozowanie przy wykorzystaniu metod sztucznej inteligencji     452
		8.7.1. Mierniki jakości modeli prognostycznych     452
		8.7.2. Sieci MultiLayer Perceptron (MLP)     453
	8.8. Sieci radialne     456
	8.9. Sieci rekurencyjne     458
	8.10. Maszyny wektorów nośnych     459
	8.11. Porównanie     460
	Literatura     461
ZAŁĄCZNIK A. Elektrownie fotowoltaiczne w ankietach     463
A.1. Opinie koordynatorów klastrów energii, operatorów sieciowych i instytucji wspierających rozwój energetyki rozproszonej w Polsce     463
	A.1.1. Informacje techniczne o źródłach energii przyłączonych do sieci dystrybucyjnej     465
	A.1.2. Procedura przyłączania rozproszonych źródeł energii do sieci dystrybucyjnej     469
	A.1.3. Współpraca RZE z siecią zasilającą     472
A.2. Ankieta CIGRE     475
A.3. Bariery rozwoju instalacji PV w budynkach niekomunalnych w Szwecji     476
Literatura     478
ZAŁĄCZNIK B. Poradnik w zakresie inwestycji w instalacje fotowoltaiczne     480
B.1. Wstęp     480
B.2. Podział instalacji fotowoltaicznych     480
B.3. Powierzchnia wymagana pod budowę instalacji fotowoltaicznej     481
B.4. Uwarunkowania formalnoprawne     482
B.5. Lokalizacja     484
B.6. Ochrona środowiska     490
B.7. Warunki przyłączenia do sieci dystrybucyjnej/przesyłowej     493
	B.7.1. Procedura przyłączenia mikroinstalacji o mocy zainstalowanej mniejszej od mocy przyłączeniowej     494
	B.7.2. Procedura przyłączenia mikroinstalacji o mocy zainstalowanej większej od mocy przyłączeniowej     494
	B.7.3. Procedura przyłączenia małej instalacji OZE oraz instalacji o mocy zainstalowanej większej niż 500 kW     495
B.8. Proces budowlany     496
Literatura     498
ZAŁĄCZNIK C. Przykładowy program funkcjonalno-użytkowy instalacji fotowoltaicznej o mocy 500 kWp     500
C.1. Część opisowa     501
	C.1.1. Opis ogólny przedmiotu zamówienia     501
	C.1.2. Opis wymagań     502
C.2. Część informacyjna programu funkcjonalno-użytkowego     514
	C.2.1. Dokumenty potwierdzające zgodność zamierzenia budowlanego z wymaganiami wynikającymi z odrębnych przepisów     514
	C.2.2. Oświadczenie zamawiającego stwierdzające jego prawo do dysponowania nieruchomością na cele budowlane     514
	C.2.3. Wykaz załączników     514
Literatura     514
ZAŁĄCZNIK D. Klaster Energii „Wirtualna Zielona Elektrownia Ochotnica”     517
Literatura     527
ZAŁĄCZNIK E. Badania falowników fotowoltaicznych     528
Literatura     531
ZAŁĄCZNIK F. Kryteria przyłączenia RZE do sieci zasilającej     533
Literatura     557