Elektryka pod fotowoltaikę i magazyn energii: co decyduje o powodzeniu?

Punkt wpięcia: czy rozdzielnica ma rezerwę?

Pierwsze pytanie brzmi: gdzie fizycznie wpiąć falowniki i magazyn. Wolne pole w rozdzielnicy głównej to za mało. Trzeba sprawdzić trzy rzeczy.

• Obciążalność szyn. Po dołożeniu źródła szyny są zasilane z dwóch stron, z transformatora i z falowników. Suma prądów może przekroczyć prąd znamionowy szyn, choć wyłącznik główny nie zadziała.
• Wytrzymałość zwarciowa. Udział przekształtnika magazynu w prądzie zwarciowym zależy od jego konstrukcji, sterowania i trybu pracy. Do obliczeń bierze się dane producenta, a nie stałą wartość dla wszystkich magazynów.
• Przepływ mocy w stronę sieci. Transformator i zabezpieczenia trzeba sprawdzić dla pracy przy oddawaniu energii.

Jeśli rozdzielnica nie ma rezerwy, wraca temat jej modernizacji. Przy większych mocach operator może wskazać przyłączenie po stronie SN. Wtedy dochodzi stacja transformatorowa. Instalacje elektryczne łączymy z fotowoltaiką w jednym uzgodnionym zakresie, a jego granice potwierdzamy przed ofertą. Zakres opisuje strona usług elektrycznych dla przemysłu.

Zabezpieczenia, selektywność i układ pomiarowy

Odpływ do falowników lub magazynu dostaje własne zabezpieczenie, dobrane selektywnie do aparatów powyżej. Po stronie prądu przemiennego potrzebny jest łącznik, który pozwala odłączyć źródło i stworzyć przerwę izolacyjną. ENEA Operator wymaga, by było to możliwe w sposób dla niego nieograniczony.

Osobną warstwą są zabezpieczenia współpracy z siecią: nadnapięciowe, podnapięciowe, częstotliwościowe i od pracy wyspowej. Nastawy podaje operator. Może też zdecydować o zabezpieczeniu od mocy zwrotnej. Potrzebę i typ zewnętrznego wyłącznika różnicowoprądowego ustala projektant z uwzględnieniem wymagań instalacji oraz dokumentacji konkretnego falownika. Nie każdy falownik wymaga tego samego typu aparatu.

Układ pomiarowo-rozliczeniowy musi mierzyć energię w obu kierunkach. Zakres jego dostosowania wynika z warunków przyłączenia albo ze zgłoszenia. Która ścieżka dotyczy danej mocy, opisuje artykuł o granicy 50 kW.

Telemechanika i sterowanie mocą: czego wymaga OSD?

Wymagania mają dwa źródła: unijny kodeks NC RfG i instrukcję operatora. Kodeks uwzględnia moc i napięcie punktu przyłączenia: przy napięciu co najmniej 110 kV jest to typ D niezależnie od mocy. Dla punktów poniżej 110 kV typ A musi mieć port wejściowy do zaprzestania generacji w ciągu 5 sekund od polecenia; typ B, w Polsce od 200 kW do poniżej 10 MW, ma również interfejs do zmniejszania mocy czynnej. Operator ma prawo określić dodatkowe urządzenia do zdalnego sterowania.

Instrukcja ENEA Operator wymaga, by jednostki wytwórcze powyżej 200 kW były zautomatyzowane i dostosowane do zdalnego sterowania. Operator decyduje, czy łącznik sprzęgający źródło z siecią ma być sterowany zdalnie. Przy farmach fotowoltaicznych zastrzega prawo do polecenia zmiany mocy czynnej i biernej, łącznie z wyłączeniem. Wytwórca na nN o łącznej mocy źródeł od 200 kW uzgadnia też instrukcję współpracy ruchowej.

Telemechanika dla fotowoltaiki to w praktyce sterownik, kanał łączności z dyspozycją i zestaw sygnałów: stany łączników, pomiary, zadawanie ograniczeń. Urządzenia magazynowania, poza elektrowniami szczytowo-pompowymi, są wyłączone z NC RfG. Wymagania dla nich zawiera załącznik nr 1 do instrukcji operatora. Samo przyłączenie magazynu energii opisujemy w tekście o warunkach przyłączenia magazynu.

Ograniczenie eksportu energii: jak to działa?

Ograniczenie eksportu to układ regulacji, a nie jedno ustawienie w falowniku. Miernik w punkcie przyłączenia podaje moc wymiany z siecią. Sterownik na tej podstawie obniża moc falowników albo kieruje nadwyżkę do magazynu. O jakości decydują trzy parametry: miejsce pomiaru, czas reakcji i zachowanie po utracie komunikacji. Reakcję po utracie sygnału pomiarowego określa projekt i dokumentacja sterownika tak, aby dotrzymać uzgodnionego limitu eksportu.

Ograniczenie eksportu nie zwalnia z formalności. Źródło nadal pracuje równolegle z siecią, więc podlega zgłoszeniu albo warunkom przyłączenia. Operator może też sam wpisać limit mocy wprowadzanej do sieci. Przegląd progów zawiera tekst o formalnościach PV i magazynu.

SZR, agregat i przeciwpożarowy wyłącznik prądu

Falownik sieciowy wyłącza się po zaniku napięcia sieci. Sama fotowoltaika nie podtrzyma więc zakładu podczas awarii. Podtrzymanie wymaga magazynu z funkcją pracy wyspowej albo agregatu. Według instrukcji ENEA Operator praca wyspowa jest możliwa tylko na wyspę urządzeń wytwórcy, o ile przewidują to warunki przyłączenia. Potrzebny jest też dodatkowy łącznik oddzielający wyspę od sieci.

Układ SZR trzeba powiązać z falownikami. Gdy zakład przechodzi na agregat, fotowoltaika pracująca równolegle może oddawać moc w jego stronę. Projekt musi przewidywać ochronę agregatu przed mocą zwrotną i sterowanie źródłami. W układach hybrydowych służy do tego odpowiedni sterownik; zwykłe równoległe podłączenie urządzeń nie wystarcza. Role źródeł porównuje artykuł UPS, BESS czy agregat.

Przeciwpożarowy wyłącznik prądu musi objąć także nowe źródła. Jego zadziałanie nie może samoczynnie załączyć drugiego źródła energii, z wyjątkiem źródła zasilającego oświetlenie awaryjne (§ 183 ust. 4 warunków technicznych z 2002 r., stosowanych dziś przejściowo). Wyłącznik nie odcina obwodów urządzeń niezbędnych podczas pożaru (§ 183 ust. 2). Scenariusz obejmuje więc falowniki, magazyn, UPS i agregat. Strona stałoprądowa modułów pozostaje pod napięciem w dzień, dlatego sposób jej odłączania uzgadnia się z rzeczoznawcą. Piszemy o tym w tekście o bezpieczeństwie pożarowym PV.

Prawo budowlane dodaje progi. Instalowanie urządzeń PV do 150 kW jest co do zasady zwolnione z pozwolenia i zgłoszenia. Powyżej 6,5 kW projekt uzgadnia się z rzeczoznawcą ppoż., a przy zawiadomieniu PSP przekazuje się plan urządzenia dla ekip ratowniczych. Dla wolno stojącego magazynu ponad 30 do 300 kWh wymagane są zgłoszenie i dokumentacja techniczna uzgodniona ppoż.; ponad 300 do 2000 kWh zgłoszenie obejmuje projekty wskazane w art. 30 ust. 4b i 4bb. Oba zakresy wymagają zawiadomienia PSP. Dla instalowania magazynu w obiekcie obowiązuje odrębna kwalifikacja. Wyjątki dotyczą między innymi zabytków i oceny oddziaływania na środowisko. Konkretny tryb potwierdza projektant; większy wolno stojący magazyn co do zasady wymaga pozwolenia.

Moc bierna po dołożeniu falowników

Fotowoltaika zmniejsza pobór energii czynnej z sieci. Jeżeli pobór energii biernej przez odbiory nie zmniejsza się odpowiednio, iloraz energii biernej i czynnej pobranej z sieci, czyli tgφ, rośnie. Zakład może zacząć płacić za energię bierną przy sprawnej baterii kondensatorów.

Drugi efekt to przekompensowanie. Falowniki, filtry i długie linie kablowe mogą wprowadzać energię bierną pojemnościową, zwłaszcza przy małym obciążeniu. Rozporządzenie taryfowe z 3 września 2026 r. rozlicza takie wprowadzanie ponad tgφ = 0. Pobór indukcyjny rozlicza ponad umowny tgφ0, zwykle 0,4.

Po dołożeniu PV trzeba sprawdzić, czy regulator kompensacji jest przystosowany do nowych kierunków przepływu i warunków obciążenia. Dobór rozwiązania wymaga pomiarów w pełnym cyklu pracy zakładu. Opisuje to strona kompensacji mocy biernej.

Odbiory: co sprawdzić przed uruchomieniem?

Odbiór części fotowoltaicznej porządkuje norma PN-EN 62446-1:2016-08: dokumentacja, testy odbiorcze i kryteria kontroli. Po stronie prądu przemiennego stosuje się sprawdzanie według PN-HD 60364-6. Do tego dochodzą próby, których nie zastąpi protokół z pomiarów:

• test zabezpieczeń współpracy z siecią i nastaw podanych przez operatora;
• test ograniczenia mocy i eksportu, także po odłączeniu komunikacji;
• test SZR i przejścia na agregat przy pracującej fotowoltaice i magazynie;
• test przeciwpożarowego wyłącznika prądu;
• test telemechaniki z dyspozycją operatora.

Pomiary strony fotowoltaicznej opisuje tekst o odbiorze instalacji PV.