V omrežjih, ki jih vse bolj prevladujejo obnovljivi viri, se tehnologija oblikovanja omrežja pojavlja kot ključno orodje za ohranjanje stabilnosti in zagotavljanje zanesljivega delovanja elektroenergetskega sistema. V tem intervjuju za ESS News Rui Sun, namestnik generalnega direktorja Centra za omrežno tehnologijo podjetja Sungrow, pojasnjuje, kako deluje oblikovanje omrežja, zakaj je pomembno in kje ta tehnologija že dokazuje svojo vrednost. Podrobneje obravnava tehnične izzive, regulativne vrzeli in zakaj bi lahko oblikovanje omrežja kmalu postalo nov industrijski standard.
Eden od razlogov, da smo začeli ta pogovor, je bil dokument, ki ga je Sungrow objavil o tehnologiji oblikovanja omrežja. Ali nam lahko pojasnite, zakaj ste ga objavili in kaj obravnava?
Seveda. Dokument smo objavili, da bi delili vpoglede in tehnični napredek, ki smo ga dosegli na področju tehnologije grid-forming. Ker se v električna omrežja po svetu vključuje vse več virov, ki temeljijo na pretvornikih, smo prepoznali potrebo po jasnem pregledu tega, kaj grid-forming dejansko vključuje – ne le kot koncept vodenja, temveč kot večplastno integracijo strojne opreme, programske opreme in sistemskega inženiringa. Dokument poudarja, kako posnemamo temeljno vedenje sinhronskih generatorjev, kot sta vztrajnost in dušenje, hkrati pa ohranjamo prilagodljivost močnostne elektronike. Prav tako je to prizadevanje za prispevek k razumevanju in sodelovanju v celotni panogi.
Kako dolgo se že razvija tehnologija omrežnega oblikovanja in kako je bila videti pot podjetja Sungrow?
Koncept sega eno ali dve desetletji v preteklost. Industrija je delala na njegovi uvedbi, različni proizvajalci pa lahko uporabljajo nekoliko drugačne pristope. Pri podjetju Sungrow je bila naša pot osredotočena na gradnjo trdnega tehnološkega temelja, ki združuje fiziko tradicionalne proizvodnje z prednostmi sodobnih inverterjev. To vključuje vse od frekvenčnega odziva in podpore pri kratkem stiku do toplotnega upravljanja in večplastnih krmilnih arhitektur. Naš cilj je bil vedno v kompleksne elektroenergetske sisteme vnesti stabilnost, razširljivost in interoperabilnost — tako v omrežju kot izven njega.
Ko govorimo o delovanju brez omrežja, bi rekli, da se je ta tehnologija najprej uveljavila prav tam?
Da, to je pravilno. Številne zgodnje izvedbe so bile v otočnih ali omrežno neodvisnih sistemih – okoljih, kjer je vzdrževanje stabilnosti napetosti in frekvence brez osrednjega omrežja še posebej zahtevno. Zdaj pa opažamo, da iste potrebe rastejo tudi v omrežno povezanih okoljih, zlasti ko se prodor obnovljivih virov energije povečuje in se konvencionalni sinhroni stroji umikajo iz uporabe.
Kako se omrežno oblikovalni razsmerniki primerjajo s sinhronskimi generatorji pri odzivu na resnične motnje v omrežju?
Funkcionalno si inverterji, ki oblikujejo omrežje, prizadevajo posnemati napetostno-virovsko vedenje sinhronih strojev. Zagotavljajo odziv, podoben vztrajnosti, regulacijo frekvence, nadzor napetosti in celo prehod skozi napako. Razlika je v strojni opremi: sinhroni generatorji so elektromehanski, inverterji pa so naprave, ki temeljijo na programski opremi. To pomeni, da moramo skrbno zasnovati krmilne strategije — in včasih nadgraditi strojno opremo — da dosežemo podobne odzive. Na primer, razvili smo učinkovitejše hladilne sisteme in sheme uravnoteženja celic, da bi obvladali pogosto ciklanje, ki ga zahteva oblikovanje omrežja.
Kako se stroški primerjajo s sinhronimi generatorji, zlasti ob upoštevanju obratovanja in vzdrževanja?
Sinhronski stroji imajo zaradi gibljivih delov in primarnih pogonov visoke stroške vzdrževanja. Naši razsmerniški sistemi – tako za PV kot za shranjevanje energije – so modularni, nimajo gibljivih delov in jih je lažje spremljati ter nadgrajevati. Možnost ponovnega programiranja funkcionalnosti prek posodobitev vdelane programske opreme je velika prednost. Na dolgi rok pretvorniki za oblikovanje omrežja ponujajo stroškovno učinkovitejšo in bolj prilagodljivo rešitev, zlasti ko se zahteve spreminjajo.
Kakšne so trenutne ovire za širšo uporabo – tehnične, regulativne ali gospodarske?
Vse tri, do neke mere. Tehnično je izvajanje in skaliranje sistemov za oblikovanje omrežja bolj zapleteno. Regulativna okolja so razdrobljena, čeprav se to izboljšuje. Gospodarski vidik je manj zaskrbljujoč. Pretvorniki za oblikovanje omrežja ponujajo dolgoročno vrednost z nižjimi stroški vzdrževanja, večjo prilagodljivostjo in možnostjo nadgradnje vdelane programske opreme. Medtem si proizvajalci prizadevajo z večjo zrelostjo zmanjšati stroške tehnologije. Eden največjih izzivov so operativne izkušnje – to je še vedno razmeroma nova tehnologija in potrebujemo več časa in podatkov, da v celotni panogi okrepimo zaupanje.
Kako različne so regulativne zahteve na posameznih trgih za tehnologijo oblikovanja omrežja?
Med seboj se precej razlikujejo. Kitajska je na primer izdala predpise glede frekvenčnega odziva in vedenja pri kratkem stiku. Nemčija bo od leta 2026 zahtevala storitve vztrajnosti. Britanski omrežni kodeks vključuje posebne določbe za delovanje pri oblikovanju omrežja. Avstralija je v mnogih pogledih pred drugimi, s podrobnimi smernicami za delovanje in okvirom za testiranje. Severna Amerika dohiteva, zlasti v zveznih državah, kot je Teksas. Čeprav se zahteve razlikujejo, opažamo skupne značilnosti – frekvenčno in napetostno stabilnost, obvladovanje harmonikov ter zmožnost premoščanja motenj v šibkih omrežnih razmerah. Zato naše sisteme zasnujemo s prilagodljivo, a robustno krmilno plastjo, ki jo je mogoče prilagoditi različnim trgom.
Ali se pri uvajanju tehnologije oblikovanja omrežja v velikem obsegu pojavljajo izzivi?
Da, zlasti pri vzporednem delovanju. Vsak razsmernik deluje kot neodvisen vir napetosti, zato je njihovo usklajevanje brez nestabilnosti zapleteno. To rešujemo z naprednimi tehnikami virtualne impedance in sinhronizacije za upravljanje električne razdalje in delitve obremenitve. Poleg tega morajo sistemi na osnovi razsmernikov izpolnjevati zahteve glede kratkega stika in preobremenitve – področja, na katerih so tradicionalni generatorji veljali za prednost zaradi svoje mehanske mase. Razvili smo robustno strojno opremo za premagovanje teh izzivov in to dokazali v velikih instalacijah. Na koncu gre za pošteno tekmo med različnimi načini proizvodnje.
Ali pričakujete, da bodo tehnologije grid-forming popolnoma nadomestile tehnologije grid-following, ali pa obstaja optimalna kombinacija?
To je odlično vprašanje. Trenutno se pristop grid-forming hitro uveljavlja, ker potrebujemo večjo stabilnost omrežja. Kot smo videli pri incidentih, kot je bil izpad električne energije v Španiji, bi več virov grid-forming v delovanju lahko pomagalo ublažiti vpliv. Čeprav nekateri zagovarjajo hibriden pristop, verjamemo, da bo grid-forming postal privzeta izbira za nove projekte – še posebej, ko se upravljavci sistemov usmerjajo k strožjim zahtevam. Ekonomsko je to še vedno dražja rešitev, vendar funkcionalnost in pripravljenost na prihodnost upravičujeta naložbo. Sčasoma se lahko razmerje premakne v smer prevlade grid-forming.
Ali lahko izpostavite enega od svojih večjih projektov z uporabo tehnologije tvorjenja omrežja?
Vsekakor. Odličen primer je mikroomrežje letovišča Amaala v Savdski Arabiji. Gre za zapleten otočni sistem, ki združuje fotonapetostne sisteme, baterijsko shranjevanje energije in celo rezervne generatorje. Za ta projekt smo dobavili 125 MW fotonapetostnih razsmernikov in 160 MW/760 MWh sistemov za shranjevanje energije. Deluje povsem brez povezave z omrežjem, zato so zahteve glede stabilnosti sistema zelo visoke. Tehnologija oblikovanja omrežja upravlja frekvenco, napetost in delitev moči med več viri. To je primer, kako lahko pametno upravljanje omogoči zanesljivo in trajnostno oskrbo z energijo v oddaljenih okoljih.
Ali bi radi še kaj delili kot glavno sporočilo?
Grid-forming ni več eksperimentalen – je tu in deluje. Uvedli smo ga na več celinah, tudi v zahtevnih okoljih. Industrija se premika k pametnejšim, stabilnejšim sistemom, tehnologije grid-forming pa so ključni del tega prehoda. Pozdravljamo sodelovanje z regulatorji, razvijalci, operaterji in akademsko sfero, da bi to tehnologijo še naprej razvijali.
Vir: pv magazine ESS News
