Monitorování fotovoltaických elektráren – novinky v sortimentu

Fotovoltaické elektrárny v minulém roce prožívaly až neuvěřitelný rozmach. Vzhledem k nastavení výkupních cen je doba jejich ekonomické návratnosti velmi silně závislá na množství energie, dodané do sítě - a tedy i na účinnosti elektrárny.

domat6

Zvláště u rozsáhlejších zařízení s výkony desítek až stovek kWp, která se skládají z řady sekcí, spojených a vedoucích do několika střídačů, je důležité sledovat, zda některá z těchto sekcí není vlivem poruchy mimo provoz. Odstavení byť jen několika sekcí má za důsledek snížení výkonu elektrárny v řádu procent, což „na první pohled" prakticky nelze odhalit. Celé zařízení by se tak muselo velmi často důkladně manuálně kontrolovat, protože i částečný úbytek výkonu s sebou přináší značné finanční ztráty. Sledovat grafy okamžitého výkonu, natož kumulované hodnoty vyrobené energie, k řádné diagnóze nestačí.

Proto je velmi vhodné doplnit zařízení kontrolním systémem, který sleduje funkci panelů na co nejnižší úrovni, aby bylo možné poruchu co nejdříve odhalit a lokalizovat. Problém je ale v tom, že sledovat funkci opravdu každého panelu by bylo finančně poměrně náročné. Proto firma Lumen a.s., zabývající se mimo jiné i výstavbou fotovoltaických elektráren, nabízí ve spolupráci s dodavatelem systémů řízení a regulace, firmou Domat Control System s.r.o., řešení pro monitoring provozu FVE již na úrovni jednotlivých stringů. Řešení má název EMS a vychází ze standardního SCADA systému, upraveného pro monitorování a řízení energetických procesů, zejména sledování výroby energií solárními panely.

domat

Vzhledem k tomu, že výkon FVE je velmi proměnlivý, EMS používá zvláštní algoritmy pro detekci krátkodobých a dlouhodobých odchylek výkonu sekcí a tím může zjistit, že některá ze skupin má trvale snížený nebo omezený výkon. Zároveň je nutné vyloučit vlivy okolí, tedy zastínění mraky, pokles nebo ztráta výkonu zasněžených panelů, snížení účinnosti při zvýšení venkovní teploty atd., aby technik nebyl maten falešnými alarmy. Díky dlouhodobé registraci dat lze sledovat a vyhodnocovat i předpokládaný pokles účinnosti během doby životnosti zařízení a tato data srovnat s technickými údaji, které zaručuje dodavatel panelů.

domat5

Obr. Procesní grafika - měření proudů ve větvích

Systém sběru dat je připojen na internet (přes místní síť, pokud je FVE na střeše objektu, nebo přes GPRS router, jedná-li se o fotovoltaickou plantáž mimo zastavěnou oblast) a napojen na centrálu - dispečerské pracoviště, provozované firmou Lumen a.s. Na tomto pracovišti jsou všechny spravované elektrárny centrálně sledovány a případné alarmy jsou přes SMS hlášeny technikům provozovatele, aby doba odstávky byla co nejkratší. Na relevantní souhrnná data má přes web přístup i majitel FVE, takže i on může sledovat, jaký má elektrárna výkon, kolik energie dodala do sítě, případně kolik mu již vydělala peněz.

domat4

Obr. Souvislost mezi intenzitou záření a výkonem - v pravé části je zřetelný pokles výkonu po dvoudenním sněžení.

Data se ukládájí volitelně ve vnitřních souborech systému, nebo v databázi SQL - pak k nim mohou přistupovat i další programy pro řízení chodu podniku nebo vyhodnocování statistik.

Modularita systému usnadňuje postupné budování dispečinků od nejjednodušší vizualizace naměřených hodnot po distribuované integrované systémy, určené pro provozování rozsáhlých energetických sítí a jejich zdrojů. Zvláštní zřetel je kladen na vysokou spolehlivost, rychlé vytváření aplikací a snadné nastavování i pro méně pokročilé uživatele.

Díky inovativnímu řešení je možné detekovat a hlásit všechny technické i fyzické poruchy na solárních panelech již do tří hodin od jejich vzniku.

domat3

Obr. Dílčí data pro vyhodnocování - relativní odchylky jednotlivých větví

Pro pohodlné sledování hodnot i bez počítače slouží síťový terminál HT100, který umí zobrazit procesní hodnoty z více podstanic, a to i přes internet. Na jednom panelu tak obsluha může mít hodnoty z několika zařízení, instalovaných po celém světě. Odolná membránová klávesnice s vysokým krytím IP65 ho předurčuje k nasazení do náročných průmyslových podmínek.

domat2

Obr. Panelový terminál HT100

Další novinkou v sortimentu Domat Control System jsou pokojové komunikativní ovladače s rozhraním Ethernet a napájením PoE. Díky tomuto napájení je jejich montáž doslova záležitostí vteřin. Dodávají se v řadě variant - s čidly teploty, vlhkosti, s integrovanými vstupy a výstupy například pro termické ventily a okenní kontakty, s hodinami reálného času a týdenním programem atd. ve čtyřech barvách, od neutrální bílé až po moderní pastelovou zeleň. Ovladače komunikují protokolem Modbus TCP a proto jsou snadno integrovatelné do řady procesních stanic a vizualizačních programů. Pro snadné nastavení IP adresy a dalších parametrů slouží zdarma dodávaná utilita nebo vestavěný webový server.

domat1

Ovladače řady UI... se používají pro snímání parametrů prostředí v datacentrech, průmyslových objektech, ale díky svému designu i v domovní automatizaci. V provedení s vestavěným regulátorem a komunikací RS485 je využívá i řada firem dodávajících klimatizační a topné jednotky, existuje například speciální provedení pro spojité řízení ventilátorů v konvektorech firmy Jaga. Pokojové regulátory je možné doplnit o modul UCWEB, pomocí něhož se všechny požadované hodnoty a týdenní programy nastavují přes webové rozhraní. UCWEB navíc podle požadavků z místností spíná zdroj tepla a chladu, řídí centrální poklesy, synchronizuje čas z internetu atd.

Ovladače se ocitly mimo jiné až v Malajsii, kde byly použity pro ovládání klimatizace v budově organizace IMPACT. Mezinárodní ústředí IMPACT (International Multilateral Partnership Against Cyber Threats) bylo otevřeno v létě 2009 v malajském městě Cyberjaya, kde se soustřeďují technologické firmy. Na ploše přes 5000 m2 se nacházejí laboratoře, školicí místnosti, výzkumná pracoviště a především operační centrum, které sleduje síťové útoky a pomáhá řešit bezpečnost světového kyberprostoru.

Budova, která vznikla s pomocí grantu malajské vlády ve výši přes 200 mil. Kč, je klimatizována pomocí centrálního městského rozvodu chladné vody. V jednotlivých sekcích budovy jsou vzduchotechniky, doplněné třístupňovými fancoily. Při návrhu regulace byl kladen důraz na úspory energie a optimalizaci provozu vzhledem k rozdílným provozním dobám jednotlivých částí (operační středisko pracuje nepřetržitě). Zároveň si uživatelé jednotlivých kanceláří během nastavených provozních hodin mohou sami zvolit režim klimatizace, který jim vyhovuje.

Objekt má mimořádné nároky na zabezpečení; proto byl pro regulaci zvolen otevřený systém Domat Control System, který umožnil integraci celku měření a regulace do centrálního technologického dispečinku. Operátoři tak mají přehled o všech technologiích v budově. Instalované komponenty jsou již v základním provedení odolné proti tropickým podmínkám - vysoké teplotě a vlhkosti. Místní systémový integrátor byl schopen vytvořit regulační software a uvést regulaci do provozu již po krátkém školení, další dálková technická podpora z České republiky je samozřejmostí.

Text: Jan Vidim

Späť

Priemyselné utierky

MEWA - priemyselne_utierky