Správanie fotovoltickej elektrárne

[mmm-mmm]

Zaujímal by ma váš názor na to, ako by sa správala fotovoltická elektráreň (FVE) v prípade ostrovnej prevádzky v prípade, že záťaž (spotreba) by bola vyššia ako výroba FVE.

Uvediem zjednodušený príklad. Uvažujeme ako by sa správal synchrónny generátor poháňaný parnou turbínou. Jednoduchý príklad pre predstavu. Majme 50 W turbínu, ktorá poháňa 50 W synchrónny generátor. Záťažou je 100 W žiarovka. Výkon turbíny je Pt. Brzdný elektrický výkon sústany je Pb=Pel+deltaP (Pel-elektrický výkon, delta P - straty). Záťaž je vačšia ako spotreba teda Pt<Pb, z toho vyplýva, že v prípade, že na takýto generátor by bola pripojená záťaž, turbína by bola brzdená, klesala by frekvencia siete až by sa generátor a turbína zastavili. (Je to nieco podobné ako keď idete autom po rovine konštantnou rýchlosťou a zrazu príde kopec a vy "nepridáte plyn". Auto sa jednoducho na kopci zastavý.

Moja otázka je, že ako by v podobnom prípade (napr. 50 W fotovoltický panel s 50 W fotovoltickým meničom napája 100 W žiarovku) chovala takáto sústava. Ja predpokladám, kedže menič nemá pohyblivé časti, ktoré by boli ako pri SG brzdené, že menič by záťaž utiahol. Jednoducho by dodával svojich 50 W a žiarovka by svietila aj ked nie na plno ale iba trochu. Uvažujem správne?

[kubo150]

Tak v prvom rade by sa generátr ani turbína neprestali točiť, ale točily by sa tak nejak aby to ešte zvládali ťahať žiarovku. Rozdiel by bol, ak zaťažuješ gen prúdovo, teda odoberáš +/- konšt prúd, pretože od neho záleží magnetická sila a teda aj odpor generátora, resp záťažový moment pre turbínu. ak by bol odber prúdu nezávislý na napätí a vyšší než prúd gen. pri 50W, len vtedy by sa stalo, že by sa generátor s turbínou takmer zastavil.

Taktiež aj auto by len spomalilo ak by bol kopček mierny, zastavilo by len ak by stúpanie presiahlo istú hranicu.

Čo sa týka meniča, tak záleží aký to je menič, ak je to stabilizovaný menič so spätnou väzbou, ten by sa snažil do žiarovky dodať stále výkon 100W, resp snažil by sa pri danom napätí dodávať potrebný prúd žiarovke, a automaticky by na paneli klesalo napätie, a menič by si to kompenzoval zvyšovaním odberaného prúdu. Panel má vnútorný odpor, a ak má istú hodnotu, tak by bolo teoretickyí možné z panela ťahať aj 100W, ale to by ho preťažovalo, a zničil by sa. Ak by vnútorný odpor panela bol vysoký, napätie by kleslo tak nízko, že by sa menič vypol, a už podla toho aký je menič by sa mohol stále zapínať a vypínať.... V skutočnosti pre panel by asi vo väčšine prípadov platilo to správanie, že menič by ho stiahol na minimálne napätie. Nieje to také lahke ako sa zdá.

Ak by bol menič len striedačom s transformátorom, tak žiarovka by len pohasla, resp by o poriadný kus pohasla.

[Dolfi]

Povedal som si, že kvôli nejakým blbcom, tu už nenapíšem ani riadok. No nedá mi ...!

1. Preťažený synchrónny generátor sa "utrhne" zo synchronizmu, prestane vyrábať elektrickú energiu a tým prestane byť mechanicky brzdený. Ak sa okamžite neobmedzí výkon turbíny, tak sa otáčky zvýšia, až po prípadnú mechanickú deštrukciu sústavy ...

2. Ak menič má dostatočný výkon a zdroj (panel) nedodá dostatočný výkon, tak na zdroji (paneli) poklesne výstupné napätie, menič ho zdetekuje ako podpätie a hodí chybu a sa vypne.
(Presne nepoznám tie veľké profesionálne meniče pri fotovoltaických elektrárňach. No logika veci dáva, že nemôžu znížiť ani výstupné napätie ani frekvenciu. A určite je to tak isto nežiaduce aj pri ostrovnej prevádzke. Takže jediné korektné riešenie je, vypnutie sa meniča).

[Marekodzapadu]

Dolfi, tvoja odpoved pre (1) SG nieje správna. Kedze SG ma budený rotor, a ty otáčas rotorom v cievkach vinutia statora sa indukuje napatie ktore pretlaca prud abla bla... ak by si svorky statora skratovoval, tak rotor SG by si nepretlacil...

[xmilos]

Hypoteticke odpovede na hypoteticke otazky.

Ad 1 - tu sa Dolfi asi mylis, ak ide o ostrovnu prevadzku. Ak je to uregulovane na pozadovane napatie - znizia sa otacky, frekvencia a tym aj dodavany vykon. Pokial klesne dodavany vykon az na vykon na hriadeli, otacky prestanu klesat. Ak sa to ureguluje na vykon ( pokles budenia ) moze to fungovat sice na 50Hz, ale nizsom napati - vysledok musi byt samy - ziarovka pohasne.

Ad 2. tu si myslim ma Dolfi pravdu, zavisi od konstrukcie. Ak nie je blbuvzdorna a prosta vsetkych ochran, poklesom vystupneho napatia sa znizi dodavany vykon az na hodnotu "dodavaneho" - ziarovka by pohasla.

Ad 3 - uz som to pisal, fakt tu casto "hustne" ovzdusie.

[kubo150]

Ou, trochu som si nevšimol že synchronny generátor ale písal som to všeovecne, a teda to bude platiť pre akýklvek generátor ktorý má v rotore stále mag. pole, či už per. magn, alebo budené ext. zdrojom.

V ostrovnej prevádzke je trochu zaťažko hovoriť o synchronizme, resp že vypadne zo synchronizmu, lebo akože s čím bude synchrónny so štítkovým údajom otáčok? Pochopitelnejšie je písať že jednoducho zníži otáčky.


A čo sa týka meniča, nikto nenapísal, aký menič použije, takže ako sa to bude správať je otázka "viac premenných"

[Dolfi]

Dolfi, tvoja odpoved pre (1) SG nieje správna. Kedze SG ma budený rotor, a ty otáčas rotorom v cievkach vinutia statora sa indukuje napatie ktore pretlaca prud abla bla... ak by si svorky statora skratovoval, tak rotor SG by si nepretlacil...

Nemáš pravdu ty ! (Možno som mal ešte dodať, že ak mechanický pohon SG je dostatočný). SG správne funguje len do svojho menovitého výkonu. Dovtedy brzdná sila v SG len zvyšuje "uhol pootočenia" medzi statorom a rotorom. Ak toto "pootočenie" (väzba) prekročí maximum, tak sa synchrónny generátor "utrhne zo synchronizmu". A potom sa už vôbec nespráva ako synchrónny generátor. (Ak neveríš, pozri si kruhový diagram SG).

Pre Kubo: Pre ostrovnú prevádzku môžeš mať pravdu aj ty. No myslím si že taká ostrovná prevádzka, kde lieta čo i len frekvencia, (nieto ešte napätie), je v podstate tak na dve veci ...

[mmm-mmm]

Ďakujem za doterajšie odpovede.

kubo150 - Uznávam s tým zastavením SG som to prehnal, musím si problematiku viac naštudovať lebo mi to nieje úplne jasné. Čo sa týka SG, v škole sme preberali vplyv odpojenia jedného z dvoch paralelných vedení a skraty na SG a aj to len na zmenu otáčok a záťažový uhol, preto mi nieje úplne jasné, ako by sa chovali napätia a prúdy a ani ako by sa to chovalo v prípade oveľa vyššej záťaže (myslím napätia a prúdy, lebo chovanie frekvencie mi je jasnejšie). S odpoveďou k FVE sa stotožňujem.

Dolfi - 1. S tým utrhnutím zo synchronizmu si nie som istý v prípade ostrovnej prevádzky. 2. Áno s týmto máš pravdu. Ak by bolo všetko funkčné, malo by sa to tak chovať, že ochrana vypne menič. Skôr som uvažoval prípad, že sieťová ochrana by zlyhala, ako by sa to chovalo.

xmilos - "Hypoteticke odpovede na hypoteticke otazky." Ak myslíš to, že som uviedol príklad s 50 W SG tak sa to môže zdať byť úsmevne , ale myslím, že to to s tou žiarovkou je principiálne viac pochopiteľné ako uvažovať príklad so SG niekde v Mochovciach. A keď sa nedohodneme na tej žiarovke tak na niečom väčšom asi ťažko. Fyzikálne zákony platia pre každý výkon. Inak to s tou FVE nie je až tak hypotetické. Stal sa prípad, že chlapi z distribučnej spoločnosti odpojili časť vedenia kvôli montáži a na odpojenej strane namerali nejaké napätie, lebo niekomu v tej časti siete zlyhala sieťová ochrana na FVE meniči, ktorý bol schopný ostrovnej prevádzky.

[kubo150]

Hypotetické asi myslel, že je na tom to, že si uviedol len slovo menič, ale nič viac k tomu. Ako elektrokonštruktér si viem predstaviť x rôznych funkcii a princípov/prevedení meniča, takže je to velmi široký pojem, a tak je len velmi ťažko určiť čo sa vlastne stane. Ja som to pomenoval že to závisí od "viac premenných", teda parametrov celej sústavy, ktoré nevieme

[mmm-mmm]

No veď to je problém, že je tam viac premenných. Ja som tiež nedostal k riešeniu tej úlohy viac informácií (typ meniča, spôsob riadenia...). Jednoducho som mal uvažovať s najnepriaznivejším stavom, ktorý môže nastať. Za najnepriaznivejší stav pokladám neželanú ostrovnú prevádzku v prípade zlyhania sieťovej ochrany, ako som popísal v príklade vyššie

Stal sa prípad, že chlapi z distribučnej spoločnosti odpojili časť vedenia kvôli montáži a na odpojenej strane namerali nejaké napätie, lebo niekomu v tej časti siete zlyhala sieťová ochrana na FVE meniči, ktorý bol schopný ostrovnej prevádzky.

lebo je to životu nebezpečné. No a preto ma zaujímalo ako sa bude správať sústava FVE-záťaž v prípade, že záťaž je väčšia ako výroba FVE a sústava pracuje v ostrovnej prevádzke (teda uvažoval som menič, ktorý je toho schopný). A to isté pre synchrónny generátor. Každý s kým na túto tému hodím reč ma iný názor.

[alois]

Hovoríš stále o ostrovnej prevádzke. Čiže panel DC- striedač DC/AC a AC záťaž?

Každý priemyselne vyrábaný striedač má na výstupe prúdovú ochranu. Ten sa vypne a je tma. Frekvencia pri sínusovom výstupe mierne kolíše, podľa paramatrov výrobcov. Snažia sa simulovať parametre distribučnej siete.

Áno, je tam aj krátkodobá možnosť preťaženia systému a tá je chránená tepelne.
Ale ak ti na DC strane chýba výkon, tak AC strana je ešte o pár % slabšia. Takže v reálnom výrobku sa výstup odopne.
Jedine, že v systéme je aj regulátor napätia a baterka a tá výkon dotuje, ale o to tu asi nešlo.