Začleňování fotovoltaických elektráren do elektrizační soustavy
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Cílem této diplomové práce je začleňování fotovoltaických elektráren do elektrizační soustavy. V první části práce jsou uvedeny připojovací podmínky malých zdrojů do distribuční soustavy, včetně administrativních požadavků, studie připojitelnosti, požadavků na elektroměry, měřící a řídicí zařízení, spínací přístroje a ochrany. V druhé části práce je popsána problematika fotovoltaického systému, vznik slunečního záření, zmenšení jeho intenzity dopadající na zemský povrch. Na množství vyrobené elektrické energie mají vliv klimatické podmínky v dané oblasti, roční období atd. Dále jsou popsány typy fotovoltaických článků a jejich účinnosti. Další důležitou součástí fotovoltaického systému jsou střídače. Jejich parametry mají velký vliv na celkovou účinnost fotovoltaického systému. Uvedeny jsou zde různé způsoby zapojení fotovoltaických panelů se střídači a jejich výhody a nevýhody. Nosná konstrukce fotovoltaických panelů a popřípadě transformátor jsou dalším důležitým prvkem. Dále jsou uvedeny způsoby zapojení fotovoltaické elektrárny do distribuční sítě nn a vn, akumulace elektrické energie a možnosti prodeje vyrobené elektrické energie. Velké množství připojených fotovoltaických elektráren má negativní vlivy na elektrizační síť. S těmito vlivy se potom musí naše elektrizační soustava vyrovnat. Třetí část obsahuje samotný návrh fotovoltaické elektrárny o výkonu 516,24 kWp na zvoleném pozemku v Jižních Čechách. Na tento pozemek je fotovoltaická elektrárna navržena a zpracována projektová dokumentace, která obsahuje návrh fotovoltaických panelů, rozmístění v řadách, návrh střídačů, tak aby jejich výkonové zatížení bylo optimální. Návrh dále obsahuje výpočet ztrát fotovoltaického systému, návrh transformátoru a výpočet kabelové přípojky k distribuční soustavě. V další části je zpracována studie připojitelnosti této navržené fotovoltaické elektrárny, která je připojena do distribuční soustavy. Její dodávaný výkon bude vyveden do rozvodny Řípov 110/22 kV. Výpočtem bylo potvrzeno, že tuto fotovoltaickou elektrárnu lze do této distribuční soustavy připojit. Poslední část této práce obsahuje ekonomické zhodnocení provozu a výpočet návratnosti fotovoltaické elektrárny. Do ekonomického zhodnocení vstupuje celá řada veličin, které ovlivňují celkovou návratnost. Výpočet ekonomiky provozu je uveden pro více variant. Návratnost je při součastné výkupní ceně pro rok 2010 bez uvažování bankovního úvěru 7 let, s uvažováním bankovního úvěru 12 let. Od příštího roku 2011 se předpokládá razantní snížení výkupních cen. Ve výpočtu je uvažováno s poklesem 30 %. Návratnost by potom byla bez bankovního úvěru 11 let, s bankovním úvěrem 22 let. Bankovní úvěr je uvažován pro pokrytí 80 % investice.
The thesis discuses an integration of photovoltaic power stations to electric network. The first part describes connecting conditions of small sources to distribution system, including administrative requirements, feasibility study, and requirements to the energy meters, measuring, control devices, switching devices and protection. The second part is aimed to describe problems of the photovoltaic system. Solar radiation generating and reducing of its intensity incident upon the earth surface are described in this part. The quantum of produced electric power depends on climatic conditions in the fixed area, seasons, etc. This work also discusses the types of photovoltaic cells and their actual efficiency. Inverters are further important components of the photovoltaic system. The parameters of the inverters have a great influence on the total actual efficiency of the photovoltaic system. Different methods of the photovoltaic panels’ connection with the inverters and their advantages and disadvantages are also mentioned. The supporting structure of the photovoltaic panels and eventually transformer are further important components of photovoltaic system. The work also analyze the methods of connection of the photovoltaic power station to distributive low voltage and medium voltage network, electric energy accumulation and possibilities of the sale of produced electric energy. The large number of the connected photovoltaic power stations has negative influences to electric network. The third part contains the design of a photovoltaic power plant with a capacity of 516,24 kWp on the scoped area in southern Bohemia. The project documentation for the location where the power plant is designed is also made. It contains the design of photovoltaic panels, the design of the inverters to get an optimal power load. This part also contains a calculation of the photovoltaic system losses and the design of transformer and the cable junction calculation of the distributive system. The feasibility study of the power plant connected to distributive system is also conducted. Its delivery rate will be connected to the distribution point Řípov (110/22 kV). The calculation results show us that this photovoltaic power plant can be linked to the distribution system. The final part of this paper contains an economic estimate of the photovoltaic power plant operating and the calculation of the return. An Economic return is influenced by the wide range of values that affect the total return rate. The calculation of an operating economy is made for several variants. The return rate in refer to contemporary redemption price for 2010 with no consideration for a bank loan is 7 years. If we consider the bank loan it would be 12 years. The penetrative reduction of the redemption price is expected for 2011. Calculation works with the decline of 30 %. It would extend the rate of return to 11 years without a bank loan or to 22 years with the bank loan. The bank loan is considered to cover 80 % of the investment.
The thesis discuses an integration of photovoltaic power stations to electric network. The first part describes connecting conditions of small sources to distribution system, including administrative requirements, feasibility study, and requirements to the energy meters, measuring, control devices, switching devices and protection. The second part is aimed to describe problems of the photovoltaic system. Solar radiation generating and reducing of its intensity incident upon the earth surface are described in this part. The quantum of produced electric power depends on climatic conditions in the fixed area, seasons, etc. This work also discusses the types of photovoltaic cells and their actual efficiency. Inverters are further important components of the photovoltaic system. The parameters of the inverters have a great influence on the total actual efficiency of the photovoltaic system. Different methods of the photovoltaic panels’ connection with the inverters and their advantages and disadvantages are also mentioned. The supporting structure of the photovoltaic panels and eventually transformer are further important components of photovoltaic system. The work also analyze the methods of connection of the photovoltaic power station to distributive low voltage and medium voltage network, electric energy accumulation and possibilities of the sale of produced electric energy. The large number of the connected photovoltaic power stations has negative influences to electric network. The third part contains the design of a photovoltaic power plant with a capacity of 516,24 kWp on the scoped area in southern Bohemia. The project documentation for the location where the power plant is designed is also made. It contains the design of photovoltaic panels, the design of the inverters to get an optimal power load. This part also contains a calculation of the photovoltaic system losses and the design of transformer and the cable junction calculation of the distributive system. The feasibility study of the power plant connected to distributive system is also conducted. Its delivery rate will be connected to the distribution point Řípov (110/22 kV). The calculation results show us that this photovoltaic power plant can be linked to the distribution system. The final part of this paper contains an economic estimate of the photovoltaic power plant operating and the calculation of the return. An Economic return is influenced by the wide range of values that affect the total return rate. The calculation of an operating economy is made for several variants. The return rate in refer to contemporary redemption price for 2010 with no consideration for a bank loan is 7 years. If we consider the bank loan it would be 12 years. The penetrative reduction of the redemption price is expected for 2011. Calculation works with the decline of 30 %. It would extend the rate of return to 11 years without a bank loan or to 22 years with the bank loan. The bank loan is considered to cover 80 % of the investment.
Description
Keywords
fotovoltaická elektrárna, elektrizační soustava, připojovací podmínky, distribuční soustava, studie připojitelnosti, elektroměr, měřící a řídicí zařízení, spínací přístroj, ochrany, fotovoltaický systém, fotovoltaický článek, střídač, účinnost, nosná konstrukce, transformátor, distribuční síť nn a vn, akumulace elektrické energie, projektová dokumentace, výkonové zatížení, kabelová přípojka, rozvodna, ekonomické zhodnocení provozu, návratnost, výkupní cena, bankovní úvěr., photovoltaic power plant, elektric network, connecting conditions, distributive system, feasibility study, energy meter, measure and control device, switching device, protections, photovoltaic system, photovoltaic element, inverter, actual efficiency, supporting structure, transformer, distributive network low voltage and medium voltage, accumulation electrical energy, project documentation, power load, cable junction, distribution point, economic estimate operation, rate of return, redemption price, bank loan.
Citation
MICHL, P. Začleňování fotovoltaických elektráren do elektrizační soustavy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2010.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Elektroenergetika
Comittee
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Zdeněk Hradílek, DrSc. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Paar, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Krejčí, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2010-06-10
Defence
Student kvalitně prezentoval svoji diplomovou práci a správně odpověděl na všechny otázky oponenta doktora Paara. V diskuzi student správně odpověděl na všechny otázky komise, zejména na řadu dotazů pana prof. Hradílka, které souvisely s připojením FVE k síti.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení