1. Sissejuhatus

Taastuvenergia tootmise kasvuga suureneb mikrotootjate osakaal jaotusvõrgus. Päikesepaneelide laialdasem kasutamine toetab taastuvenergia eesmärkide saavutamist, kuid suurendab vajadust juhtida olukordi, kus paljud tootvad tarbijad suunavad tootmisülejäägi samaaegselt elektrivõrku. Suure päikeseelektri tootmise ja vähese kohaliku elektritarbimise korral võib samaaegne ülejääkvõimsuse võrku andmine põhjustada madalpingevõrgus pingetõusu ning piirata täiendavate elektritootjate liitumisvõimalusi. Uute tootjate liitumine võib seetõttu eeldada täiendavaid võrguinvesteeringuid.

Artiklis pakutava lahenduse eesmärk on parandada uute elektritootjate, eelkõige mikrotootjate liitumistingimusi. Selleks kasutatakse olemasolevat madalpingevõrku tõhusamalt, et sobivates võrguosades oleks võimalik mahukaid võrguinvesteeringuid edasi lükata.

Lahenduse aluseks on tootjatega kokkulepitud võimalus piirata vajaduse korral ajutiselt võrku antavat võimsust. Juhtimine toimub ühe alajaama madalpingevõrgu piires, lähtudes võrgu tegelikust seisundist. Selleks seotakse alajaama bilansiarvesti mõõteandmed, kohalik juhtseade, LoRaWAN-side ja inverterite olemasolevad ripple control’i juhtimisvõimalused.

Sama põhimõte on rakendatav ka energiakogukondades ja mikrovõrkudes, kus kohaliku tootmise, tarbimise ja salvestamise juhtimine saab toimuda koos liitumispunkti kaudu välisvõrku antava võimsuse juhtimisega.

 

2. Mikrotootjate liitumistingimuste parandamine olemasolevas madalpingevõrgus

Mikrotootjate liitumisvõimaluste hindamisel tuleb arvestada olukorraga, kus paljud sama madalpingevõrguga ühendatud tootvad tarbijad soovivad anda tootmisülejäägi võrku üheaegselt. Päikesepaistelisel ajal võib summaarne ülejääkvõimsus olla suur, kuigi kohalik elektritarbimine on väike.

Sellise võimsusvoo korral võib madalpingevõrgu pinge tõusta ning võrgu parameetrid läheneda lubatud piirväärtustele. Artiklis käsitletava probleemi lähtekoht on tootvate tarbijate samaaegne tootmisülejäägi elektrivõrku andmine.

Kui täiendavate tootjate liitumine suurendaks võrku antavat võimsust üle olemasoleva võrgu tehniliste võimaluste, võib võrguettevõtja piirata uusi liitumisi või seada nende eelduseks võrgu tugevdamise. Samal ajal ei pruugi piirav olukord esineda pidevalt: väiksema tootmise või suurema kohaliku tarbimise ajal võib samas võrguosas olla piisavalt vaba läbilaskevõimet.

Pakutav lahendus on siduda täiendavate tootjate liitumine kokkuleppelise võimalusega nende võrku antavat võimsust vajaduse korral ajutiselt piirata. Tootja nõustub, et võrguettevõtja saab eelnevalt määratud tingimustel ja alustel rakendada võimsuspiirangut, kui madalpingevõrgu seisund seda nõuab. Kui piirangu vajadus kaob, lubatud võimsus taastatakse.

Nii saab suure tootmise ajal tekkivat ülejääkvõimsust juhtida olemasoleva madalpingevõrgu tehniliste võimaluste piires. See võiks sobivates võrguosades parandada uute elektritootjate, eeskätt mikrotootjate liitumistingimusi ning võimaldada mahukate võrguinvesteeringute edasilükkamist.

Dünaamiline võimsusjuhtimine ei kõrvalda vajalikku võrgu tugevdamist, kuid annab täiendava võimaluse kasutada olemasolevat taristut enne uute investeeringute tegemist tõhusamalt.

Tootjana liitumise kohta leiab lisateavet Elektrilevi OÜ lehtedelt „Elektritootja liitumine“, viide 4, ja „Mikrotootja“, viide 5. Artiklis kirjeldatud alajaamapõhine juhtimislahendus on ettepanek olemasoleva võrgu tõhusamaks kasutamiseks.

Joonis 1. Tarbijad ja mikrotootjad ühe alajaama madalpingevõrgus. Suure tootmise ja vähese kohaliku elektritarbimise korral võib tootmisülejääk liikuda alajaama suunas. Nooled näitavad tarbimise ja tootmisülejäägi energiavoogude suundi.

3. Dünaamilise võimsusjuhtimise põhimõte

Juhtimise eesmärk on hoida elektrivõrgu talitlusparameetrid lubatud piirides, reguleerides vajaduse korral võrku eksporditavat aktiivvõimsust. Juhtimisotsus tehakse alajaama mõõteandmete analüüsi põhjal. Inverteri aktiivvõimsuse piiramine on selle eesmärgi saavutamise tehniline vahend, mitte juhtimise eesmärk omaette.

Dünaamiline ekspordivõimsuse piiramine põhineb alajaamas mõõdetud elektrivõrgu parameetrite analüüsil. Juhtimissüsteem hindab madalpingevõrgu seisundit ja määrab vajaduse korral võrku eksporditava aktiivvõimsuse piirangu. Selle rakendamiseks kohandatakse juhtimises osalevate mikrotootjate inverterite aktiivvõimsust kokkulepitud juhtimisreeglite alusel. Eesmärk on hoida võrku antav summaarne võimsus võrgu tehniliste võimaluste piires.

Lahendus võiks toimida järgmise põhimõtte järgi:

1. Alajaama bilansiarvestist kogutakse andmed võrgu elektriliste parameetrite kohta.
2. Kohalik juhtseade hindab, kas madalpingevõrgu seisund läheneb lubatud piirväärtustele.
3. Vajaduse korral määratakse võrku eksporditava aktiivvõimsuse piirang ning mikrotootjate inverteritele antakse selle rakendamiseks aktiivvõimsuse vähendamise korraldus.
4. Pärast juhtimiskorraldust hinnatakse võrgu seisundit uuesti.
5. Kui võrguparameetrid võimaldavad piirangut leevendada, suurendatakse inverteritele lubatud aktiivvõimsust järk-järgult ja kontrollitult.

Juhtimist saab rakendada astmeliselt, ilma et tootmist tuleks tingimata täielikult peatada. Süsteem määrab võrgu seisundile vastava võimsuspiirangu astme ning rakendab piirangut üksnes vajalikus ulatuses ja vajaliku aja jooksul.

Juhtimisalgoritmis tuleb arvestada viivituste ja hüstereesiga, et vältida liiga sagedast võimsustasemete muutmist ning juhtimissüsteemi võnkumist. Samuti peab olema määratletud süsteemi käitumine sidekatkestuse, mõõteandmete puudumise või juhtseadme rikke korral.

Oluline on, et juhtimine lähtuks võrgu tegelikust seisundist, mitte üksnes kindlaksmääratud kellaajast või prognoositud tootmisest. Selline lähenemine võimaldab kasutada vaba võrguressurssi ajal, mil piirangu rakendamiseks vajadust ei ole.

Joonis 2. Dünaamilise võimsusjuhtimise tagasisideahel: mõõtmine, võrgu seisundi hindamine, juhtimisotsus ja juhtimise mõju kordushindamine.

4. Olemasolevate mõõteandmete kasutamine

Juhtimislahenduse lähtepunkt on jaotusvõrgu alajaamade olemasolevate bilansiarvestite mõõteandmete kasutamine.

10/0,4 kV alajaama mõõteandmed võivad anda teavet madalpingevõrgu üldise olukorra kohta, sealhulgas pinge, koormuse ja võrgu kaudu liikuva aktiivvõimsuse kohta. Nende andmete kasutamine võimaldaks rajada esialgse juhtimislahenduse olemasolevale mõõtetaristule.

Seejuures tuleb kontrollida, millised mõõteparameetrid on tegelikult kättesaadavad, millise ajasammuga andmeid uuendatakse ning kas neid saab kasutada piisavalt kiireks juhtimiseks. Mõõteseadme olemasolu ei tähenda automaatselt, et selle andmed on juhtimissüsteemile sobiva liidese kaudu reaalajas kättesaadavad.

Samuti ei pruugi alajaama mõõtepunkt kirjeldada kogu madalpingevõrgu olukorda. Näiteks võib tootva tarbija ühenduspunktis esineda pingetõus, mida alajaama mõõtmine piisavalt selgelt ei näita.

Sellistes võrguosades võib olla vajalik täiendav mõõtmine, võrgu parameetrite modelleerimine või mõlema meetodi kasutamine.

Esialgse lahenduse väljatöötamisel on otstarbekas keskenduda ühe 10/0,4 kV alajaama teenindatavale madalpingevõrgule. Nii saab kontrollida juhtimispõhimõtte toimivust ja hinnata selle mõju uute mikrotootjate liitumisvõimalustele.

Joonis 3. Alajaama bilansiarvesti mõõteandmete kasutamine ning vajaduse korral täiendava mõõtepunkti kaasamine.

5. Inverterite olemasolevate juhtimisvõimaluste kasutamine

Dünaamilise võimsusjuhtimise oluline lähtekoht on, et paljudel Euroopa turul kasutatavatel võrguinverteritel on aktiivvõimsuse väliseks juhtimiseks vajalikud võimalused juba olemas. Nende hulka kuuluvad digitaalsisendid ja ripple control’i tugi, mille abil saab inverter rakendada välise juhtsignaali alusel seadistatud võimsuspiirangut. Selliseid lahendusi kirjeldavad näiteks KOSTALi, viide 1, ja SMA, viide 2, inverterite juhendid.

Artikli keskne ettepanek on rakendada inverterite olemasolevaid juhtimisvõimalusi alajaamapõhises dünaamilises võimsusjuhtimises. Uue inverterisisese reguleerimislahenduse väljatöötamise asemel ühendatakse olemasolevad funktsioonid alajaama mõõteandmete, kohaliku juhtimisalgoritmi ja sideühendusega.

Mõiste selgitus. Ripple control (eesti keeles ligikaudu „elektrivõrgu kaudu toimiv kaugjuhtimine“ ehk toonjuhtimine) tähistab algselt juhtsignaalide edastamist elektrivõrgu juhtmetes, kasutades võrgusagedusele lisatud juhtsageduslikke signaale. Inverterite dokumentatsioonis kasutatakse nimetust ripple control ka vastuvõtja ühendamiseks mõeldud digitaalsisendite ja nendega seotud aktiivvõimsuse juhtimisfunktsiooni kohta. Käesolevas lahenduses ei edastata juhtkorraldusi elektriliini kaudu: need jõuavad kliendipoolse juhtseadmeni LoRaWAN-sidega ning juhtseadme releeväljundid lülitavad inverteri ripple control’i sisendeid. Nii rakendab inverter etteantud aktiivvõimsuse piirangu, mille eesmärk on vähendada vajaduse korral võrku eksporditavat võimsust.

Ripple control’i lahenduses ühendatakse inverteri juhtsisenditega väline juhtsignaali vastuvõtja või sobivate releeväljunditega juhtseade. Inverter tuvastab sisendite oleku ning rakendab sellele vastava aktiivvõimsuse piirangu. Seega tuleb eristada inverteris olemasolevat juhtsignaalide töötlemise funktsiooni ja välist seadet, mis vajalikud signaalid tekitab.

Alajaamapõhises lahenduses toimub esmane mõõtmine alajaamas. Bilansiarvesti mõõteandmete põhjal hindab kohalik juhtseade võrgu seisundit ning otsustab, kas võrku eksporditavat aktiivvõimsust on vaja piirata. Juhtkorraldus edastatakse näiteks LoRaWAN-side kaudu tootva tarbija kohalikule juhtseadmele. Selle releeväljundid muudavad inverteri juhtsisendite olekut ning inverter rakendab seadistatud võimsuspiirangu. LoRaWAN täidab siin juhtkorralduse edastamise ülesannet; inverteri juures kasutatakse olemasolevat juhtliidest.

Joonis 4. Juhtsignaali vastuvõtja või kohaliku juhtseadme releekontaktide S1–S4 ühendamise põhimõte inverteri juhtsisenditega. C tähistab ühist ühendust. Sisendite tähised D1/5–D4/8 on säilitatud põhimõttejoonise järgi. Tootja tegeliku ühendusskeemi näide on toodud viites 1.

Releekontakt	Sisendi tähis	Näidisvõimsusaste
S1	D1/5	0%
S2	D2/6	30%
S3	D3/7	60%
S4	D4/8	100%

 

Tabelis esitatud astmed on näidisväärtused. Konkreetse inverteri puhul tuleb kontrollida sisendite vastavust, lülitusolekuid ning protsentide arvutamise alust. Võimsusaste tähistab lubatud aktiivvõimsuse ülempiiri, mitte kohustust sellel tasemel elektrit toota. Näiteks 100% aste lubab tootmist seadistatud võrdlusvõimsuse ulatuses, kuid tegelik toodang sõltub päikesekiirgusest ja süsteemi töötingimustest. 0% aste tähendab selles näites juhitava aktiivvõimsuse nullpiirangut, mitte inverteri füüsilist võrgust lahutamist.

Pärast piirangu rakendamist hinnatakse alajaama mõõteandmete põhjal võrgu seisundit uuesti. Kui piirangu vajadus väheneb või kaob, suurendatakse lubatud võimsust järk-järgult ja kontrollitult. Nii moodustavad alajaama mõõtmine, juhtimisotsus ja inverterite olemasolevad juhtimisfunktsioonid ühise tagasisidega juhtimissüsteemi.

Rakendamisel tuleb iga inverterimudeli puhul kontrollida juhtliidese olemasolu, toetatud funktsioone ja vajalikku seadistust ning määrata käitumine sidekatkestuse või juhtsignaali puudumise korral. Samuti tuleb eristada inverteri kogutoodangu piiramist liitumispunkti kaudu võrku antava võimsuse piiramisest, eriti kohaliku tarbimise ja akusalvestiga süsteemides.

Inverteri toodetav aktiivvõimsus ja elektrivõrku eksporditav aktiivvõimsus ei ole tingimata võrdsed: osa toodangust võidakse tarbida kohapeal. Seetõttu tuleb alajaamapõhise piirangu mõju hinnata võrgu mõõteandmete põhjal ning vajaduse korral täpsustada juhtimist täiendavate mõõtepunktide või võrguarvutustega.

Seadmete valikul on täiendava teabeallikana kasutatav Elektrilevi inverterite nimekiri, viide 6. Konkreetse mudeli ripple control’i toe ja ühenduste kontrollimisel lähtutakse tootja juhendist.

6. Side ja juhtimise tehniline teostus

Juhtimissüsteem seob alajaama mõõteandmed tootvate tarbijate inverterite olemasolevate juhtimisvõimalustega. Alajaamapõhine tagasisidega süsteem kasutab võrguettevõtja poolel bilansiarvestit ja kohalikku juhtseadet, sidekanalina LoRaWAN-ühendust ning tootva tarbija poolel inverteri ripple control’i juhtliidest.

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) on väikese energiatarbimise ja pika levialaga seadmete traadita andmesideprotokoll. LoRa tähistab raadiosidetehnoloogiat ning LoRaWAN määrab seadmete ja võrgu vahelise suhtluse korralduse. See toetab kahesuunalist andmesidet ning sobib väikese andmemahuga mõõte-, oleku- ja juhtsõnumite edastamiseks. LoRaWAN-i ülesehitust ja kasutuspõhimõtteid kirjeldab LoRa Alliance’i ametlik ülevaade, viide 3.

Artiklis käsitletavas lahenduses kasutatakse LoRaWAN-i alajaama ja sama alajaama tootvate tarbijate juhtseadmete vaheliseks sideks. Alajaamas paiknev lüüs vahendab raadioühendust kliendipoolsete seadmetega. Võimsuse piiramise otsus tehakse alajaama mõõteandmete põhjal kohalikus juhtseadmes.

Alajaamas asuv bilansiarvesti annab juhtimiseks vajalikud mõõteandmed. Kohalik juhtseade hindab nende põhjal võrgu seisundit ning otsustab, kas võrku eksporditavat aktiivvõimsust on vaja piirata. Juhtimisalgoritm määrab rakendatava võimsusastme ning edastab vastava korralduse alajaamas paikneva LoRaWAN-lüüsi kaudu valitud tootvate tarbijate juhtseadmetele.

Kliendi poolel võtab LoRaWAN-sidega kohalik juhtseade korralduse vastu ja teisendab selle inverterile sobivaks releekontaktide olekuks. Inverteri ripple control’i funktsioon rakendab juhtsisendite olekule vastava aktiivvõimsuse piirangu, nagu on kirjeldatud osas 5. Seega kasutatakse LoRaWAN-ühendust juhtkorralduste edastamiseks ning ripple control’i liidest nende rakendamiseks inverteris.

Juhtimisahela etapid on järgmised:

Alajaama bilansiarvesti → alajaama kohalik juhtseade → LoRaWAN-lüüs ja raadioühendus → kliendipoolne juhtseade → releekontaktid → inverteri ripple control’i sisendid.

Joonis 5. Alajaama bilansiarvesti mõõteandmetel põhinev võimsusjuhtimine. Juhtkorraldused edastatakse LoRaWAN-side kaudu tootvate tarbijate juhtseadmetele, mis rakendavad piirangu inverteri ripple control’i sisendite kaudu. Joonis näitab funktsionaalset juhtimisahelat.

Pärast juhtkorralduse rakendamist hinnatakse alajaama mõõteandmete põhjal võrgu seisundit uuesti. Kui piirangust ei piisa, saab juhtimisalgoritm valida järgmise võimsuspiirangu astme või kaasata täiendavaid tootvaid tarbijaid. Kui piirangu vajadus väheneb või kaob, taastatakse lubatud tootmisvõimsus järk-järgult ja kontrollitult. Viivitused ja hüsterees aitavad vältida liiga sagedast võimsusastmete muutmist.

Side ja juhtimise teostuses tuleb eristada korralduse kättesaamist ning selle tegelikku rakendumist. Kliendipoolne juhtseade saab kinnitada korralduse vastuvõtmist ja releeväljundite olekut. Inverteri tegeliku võimsuse muutuse kinnitamine eeldab aga sobivat oleku- või mõõteinfot. Alajaama bilansiarvesti võimaldab hinnata juhtimise summaarse mõju, kuid selle näitu mõjutavad samal ajal ka tarbimise ja päikesetootmise muutused.

LoRaWAN-lahenduse kavandamisel tuleb kontrollida raadioside levi, juhtkorralduste edastamise viivitust ning valitud seadmete võimet võtta korraldusi vastu vajaliku sagedusega. Vajalikud LoRaWAN-võrgu- ja rakendusserveri funktsioonid võib teostada kohalikus alajaamaseadmes või lüüsilahenduses. Nii saab mõõtmisel põhinev juhtimisotsus jääda alajaama tasandile ka siis, kui sideühenduse tehniline lahendus hõlmab mitut funktsiooni.

Enne kasutuselevõttu määratakse süsteemi käitumine sidekatkestuse, aegunud mõõteandmete ja seadmerikke korral. Samuti kontrollitakse iga inverteri juhtsisendite vastavust ning seadistatud võimsusastmeid. Juhtimise töökindlus sõltub kogu ahela toimimisest: mõõteandmete sobivusest, juhtimisotsusest, korralduse edastamisest ja inverteri tegelikust reageerimisest.

Esialgne katseprojekt võiks hõlmata ühe alajaama madalpingevõrku ja selles osalevaid tootvaid tarbijaid. Katse käigus saab hinnata LoRaWAN-side sobivust, ripple control’i abil rakendatavate piirangute toimimist ja juhtimise tegelikku mõju võrgu seisundile.

7. Dünaamiline võimsusjuhtimine energiakogukondades ja mikrovõrkudes

Dünaamilise võimsusjuhtimise rakendusvõimalused ei piirdu üksikute mikrotootjatega. Sama põhimõte on rakendatav energiakogukondades ja mikrovõrkudes, kus kohaliku tootmise, tarbimise ja energiasalvestuse juhtimine aitab suurendada kohapeal toodetud energia kasutamist.

Energiakogukond või mikrovõrk saab korraldada oma sisemisi energiavooge vastavalt kohalikele eesmärkidele, näiteks suunata ülejääva energia salvestamisse või kohalikku tarbimisse. Võrguettevõtja juhtimisvajadus tekib eelkõige olukorras, kus liitumispunkti kaudu madalpingevõrku antav ülejääkvõimsus võib mõjutada võrgu parameetreid lubamatul määral.

Sellisel juhul saab võrguettevõtja kokkulepitud juhtimissüsteemi kaudu piirata liitumispunktist välisvõrku suunduvat võimsust. Juhtimine keskendub võrgu ja mikrovõrgu vahelisele võimsusvoole, samal ajal kui sisemise tootmise, tarbimise ja salvestamise korraldamine jääb kohaliku süsteemi ülesandeks.

Selle põhimõtte rakendamine eeldab, et mikrovõrgu sisemine juhtimine ja välisvõrku antava võimsuse piiramine on tehniliselt kooskõlastatud. Samuti tuleb tagada, et rakendatav piirang oleks kooskõlas liitumistingimuste ja võrgu tehniliste nõuetega.

Kokkuleppeline võimalus piirata vajaduse korral võrku antavat võimsust võiks toetada ka energiakogukonna või mikrovõrgu täiendava tootmisvõimsuse liitumist. Nii saab kohalik energiasüsteem juhtida oma sisemisi energiavooge ning võrguettevõtja hoida madalpingevõrgu seisundit lubatud piirides.

8. Lahenduse põhimõtteskeem

Ühe alajaama madalpingevõrgu juhtimislahenduse üldpõhimõtet kirjeldab järgmine ahel:

Alajaama bilansiarvesti → kohalik juhtseade → LoRaWAN-side → kliendipoolne juhtseade ja releekontaktid → inverteri ripple control’i sisendid → võrgu seisundi uus hindamine.

Joonisel 5 on kujutatud juhtimisahela alajaama- ja tootjapoolsed osad.

Juhtimine moodustab tagasisideahela. Süsteem ei piirdu võimsuspiirangu edastamisega, vaid hindab pärast muudatust, kas võrgu seisund paranes ja kas piirangut on vaja jätkata. Piirangu vajaduse kadumisel suurendatakse lubatud võimsust järk-järgult ja kontrollitult.

Selle juhtimisahela eesmärk on võimaldada olemasoleva madalpingevõrgu piires täiendavate tootjate liitumist, säilitades võimaluse nende võrku antavat võimsust suure tootmise ajal vajaduse korral piirata.

Energiakogukonna või mikrovõrgu puhul keskendub võrguettevõtja juhtimine liitumispunkti kaudu välisvõrku antava võimsuse jälgimisele ja piiramisele. Mikrovõrgu sisemine energiajuhtimine jääb kohaliku süsteemi ülesandeks.

9. Tootvate tarbijate kaasamine ja majanduslik motivatsioon

Dünaamilise võimsusjuhtimise rakendamine eeldab tootvate tarbijate nõusolekut osaleda süsteemis, mis võimaldab võrgu seisundist lähtudes ajutiselt piirata nende võrku antavat võimsust.

Pakutava lahenduse puhul on üks peamine osalemise ajend võimalus liituda olemasoleva madalpingevõrguga tingimustel, mis arvestavad tootmisvõimsuse juhitavusega. Tootja nõustub eelnevalt kokkulepitud tingimustel ajutiste võimsuspiirangutega ning võrguettevõtja saab seda paindlikkust liitumisvõimaluste hindamisel arvesse võtta.

Kokkuleppes tuleb määrata piirangu rakendamise tingimused ja alused, juhtimise tehniline teostus ning lubatud võimsuse taastamise põhimõtted. Tootval tarbijal peab olema arusaadav, millise juhtimisõiguse ta võrguettevõtjale annab.

Lisaks võiks võrguettevõtja kaaluda juhtimises vabatahtlikult osalevatele tootvatele tarbijatele (prosumer) võrgutasu soodustuse pakkumist. See oleks täiendav majanduslik stiimul, mille rakendamise tingimused ja mõju vajaksid eraldi hindamist.

Paindlikkuse pakkumine võiks tuua kasu mõlemale poolele: tootjale paremad liitumistingimused ning võrguettevõtjale võimaluse kasutada olemasolevat taristut tõhusamalt ja lükata sobivates võrguosades edasi mahukaid võrguinvesteeringuid.

10. Mõju võrgu arendamisele

Dünaamiline võimsusjuhtimine võib olla üks võimalus uute elektritootjate, eeskätt mikrotootjate liitumistingimuste parandamisel. Kui võrgu kasutamist piirab peamiselt suure tootmise ajal tekkiv samaaegne ülejääkvõimsuse võrku andmine, võiks selle ajutine juhtimine võimaldada olemasoleva madalpingevõrgu tõhusamat kasutamist.

Sellisel juhul saab võrguettevõtja liitumisvõimaluste hindamisel arvestada kokkulepitud ja tehniliselt toimiva võimalusega võrku eksporditavat aktiivvõimsust vajaduse korral piirata. See võiks võimaldada täiendavaid liitumisi enne võrgu tugevdamist ning lükata edasi mahukaid investeeringuid.

Lahenduse tegelik kasu sõltub võrgu tehnilistest omadustest, mõõteandmete kvaliteedist, juhtimise reageerimiskiirusest, inverterite võimalustest ja juhtimises osalevast tootmisvõimsusest. Iga võrguosa puhul tuleb eraldi hinnata, kui palju täiendavaid tootjaid juhitavus võimaldab liita.

Dünaamiline võimsusjuhtimine ei asenda võrgu tugevdamist olukorras, kus see on tehniliselt vajalik. Selle roll on täiendada võrgu planeerimist ning võimaldada investeeringute ajastamisel arvestada olemasoleva võrgu paindlikuma kasutamisega.

11. Kokkuvõte

Mikrotootjate arvu kasv suurendab vajadust leida võimalusi uute elektritootjate liitumiseks olemasoleva jaotusvõrguga. Suure tootmise ja vähese kohaliku elektritarbimise ajal võib paljude tootvate tarbijate samaaegne ülejääkvõimsuse võrku andmine põhjustada madalpingevõrgus pingetõusu ning piirata täiendavaid liitumisi.

Artiklis pakutava lahenduse eesmärk on parandada uute elektritootjate, eeskätt mikrotootjate liitumistingimusi ning võimaldada mahukate võrguinvesteeringute edasilükkamist. Selle eelduseks on tootjatega kokkulepitud võimalus piirata vajaduse korral ajutiselt võrku antavat võimsust.

Tehnilise lahenduse tuum on inverterite olemasolevate digitaalsisendite ja ripple control’i toe kasutamine alajaamapõhiseks dünaamiliseks võimsusjuhtimiseks. Alajaama bilansiarvesti andmetel põhinev kohalik juhtimisalgoritm määrab piirangu vajaduse ning juhtkorraldused edastatakse LoRaWAN-side kaudu kliendipoolsetele juhtseadmetele. Nende releeväljundid rakendavad inverteri toetatud võimsusastme.

Juhtimine toimub ühe alajaama madalpingevõrgu piires ning lähtub võrgu tegelikust seisundist. Piiranguid rakendatakse ainult vajalikul määral ja vajaliku aja jooksul ning nende vajaduse kadumisel suurendatakse lubatud võimsust järk-järgult ja kontrollitult.

Sama põhimõte on rakendatav energiakogukondades ja mikrovõrkudes, kus võrguettevõtja juhtimine keskendub liitumispunkti kaudu välisvõrku antavale võimsusele ning kohalik süsteem korraldab oma sisemist tootmist, tarbimist ja salvestamist.

Lahenduse potentsiaali hindamiseks oleks otstarbekas alustada ühe alajaama madalpingevõrku hõlmavast piloodist. Selle käigus saab kontrollida juhtimise töökindlust, tegelikku mõju võrgu seisundile ning võimalust parandada täiendavate mikrotootjate liitumistingimusi enne mahukate võrguinvesteeringute tegemist.

Viited ja lisateave

1. KOSTAL Solar Electric GmbH. PIKO CI 30–50 G2 kasutusjuhend: Connecting ripple control receiver. Reaalse tootjalahenduse ja ühendusskeemi näide.
   Tootja veebijuhend
2. SMA Solar Technology AG. Configuring the digital input DI 1–4 for the external setpoint. Digitaalsisendite seadistamine aktiivvõimsuse välise etteande vastuvõtmiseks.
   Tootja veebijuhend
3. LoRa Alliance. About LoRaWAN. LoRaWAN-i mõiste, võrgu ülesehitus ja kahesuunalise andmeside põhimõtted.
   LoRaWAN-i ametlik ülevaade
4. Elektrilevi OÜ. Elektritootja liitumine. Lisateave tootjana elektrivõrguga liitumise kohta.
   Elektritootja liitumine
5. Elektrilevi OÜ. Mikrotootja. Lisateave mikrotootjana liitumise kohta.
   Mikrotootja liitumine
6. Elektrilevi OÜ. Inverterite nimekiri. Täiendav teabeallikas tootmisseadmete valikul.
   Inverterite nimekiri

<< Tagasi