mikroinstalacje_fotowoltaika

Mikroinstalacje w sieciach dystrybucyjnych

W ostatnim czasie obserwujemy dynamiczny przyrost źródeł odnawialnych wytwarzających energię elektryczną. Większość źródeł przyłączonych do sieci w ostatnim czasie przez operatorów systemów dystrybucyjnych stanowią mikroinstalacje.

Upowszechnienie się źródeł fotowoltaicznych w ciągu ostatnich kilku lat, wynikające z rosnącej opłacalności instalacji, spowodowanej z jednej strony systematycznym spadkiem cen i wzrostem sprawności oraz jakości ogniw fotowoltaicznych, a z drugiej z wprowadzenia szeregu regulacji ułatwiających ich przyłączenie do sieci, rozliczenie wyprodukowanej energii czy instrumentów wsparcia mających na celu sfinansowanie części poniesionych nakładów na inwestycję, znalazło odzwierciedlenie w liczbie i mocy mikroinstalacji (źródeł OZE o mocy do 50 KW) przyłączonych do sieci dystrybucyjnych.

Źródła fotowoltaiczne górą

Bezkonkurencyjną większość wszystkich mikroinstalacji stanowią wspomniane źródła fotowoltaiczne, które z kolei zdominowały mikroinstalacje prosumenckie, czyli takie, które co do zasady powinny produkować energię w ilości odpowiadającej zużyciu konsumenta w miejscu wytworzenia. Na tak dynamiczny rozwój mikroinstalacji w ostatnim czasie bez wątpienia bardzo duży wpływ mają programy wsparcia „Mój prąd” i ,,Czyste powietrze”.  W celu priorytetowego przyłączania do sieci mikroinstalacji prosumenckich skrócono do niezbędnego minimum ścieżkę formalną – przyłączenie odbywa się ,,na zgłoszenie’’.

W celu ułatwienia dostępu do kompleksowych informacji dla osób zainteresowanych montażem mikroinstalacji, a także mając na uwadze dobre praktyki, operatorzy systemów dystrybucyjnych, we współpracy z Urzędem Regulacji Energetyki, opracowali „Przewodnik prosumenta w gospodarstwie domowym’’. – pod tytuł podpiąć link: Przewodnik prosumenta (ptpiree.pl)

Generacja rozproszona w systemie energetycznym

Pomimo tak dużej dynamiki przyrostu mikroinstalacji, w większości przypadków  współpracują one z siecią nn bez zakłóceń i bez negatywnego wpływu na jej parametry. Należy jednak zwrócić uwagę, że skala tego typu źródeł w sieci, szczególnie ze względu na ich niekontrolowany przyrost oraz brak wiedzy OSD, w którym miejscu będą przyłączone, generuje – poza oczywistymi korzyściami związanymi ze zwiększeniem wolumenu energii elektrycznej produkowanej z odnawialnych źródeł energii – również wiele wyzwań i problemów wynikających ze skali zjawiska. Już teraz, przy pewnych uwarunkowaniach, mogą pojawiać się kłopoty związane z obecnością generacji rozproszonej w sieci nn w tak dużej liczbie i mocy mikroinstalacji w obszarze zasilanym z jednej stacji SN/nn oraz często znacznej odległości od stacji, dużej rezystancji i reaktancji linii (małe przekroje przewodów, sieć nieizolowana), czy braku zbilansowania wyprodukowanej energii w miejscu jej wyprodukowania.

Najczęściej niestety okres największej zdolności wytwórczej (godziny największego nasłonecznienia) pokrywa się z małym zapotrzebowaniem na energię, ponieważ jej konsumpcja w przypadku gospodarstw domowych przypada na inne godziny.

Brak zbilansowania energii w ramach jednego obwodu nn już teraz często wiąże się z koniecznością transformacji nadwyżki wyprodukowanej energii na poziom wyższego napięcia, co niestety jest negatywnym i nowym zjawiskiem, gdyż sieci projektowane były przy założeniu transformacji energii z poziomu wyższego napięcia na niższe. Zdarzają się także przypadki rozbudowy istniejącej mikroinstalacji przez jej właściciela bez poinformowania OSD, co z kolei może mieć wpływ na poziom bezpieczeństwa sieci oraz pracowników spółek operatorskich. Z punktu widzenia dystrybucyjnej sieci elektroenergetycznej głównym negatywnym zjawiskiem jest ryzyko niedotrzymania parametrów jakości energii w określonym punkcie sieci lub w całym obwodzie nn, wynikające ze wzrostu napięć wywołanego pracą mikroinstalacji PV. Niestabilna praca falowników PV bywa przyczyną nadmiernego wzrostu wskaźnika długookresowego migotania światła (Plt). Niewykluczone jest, że przy dalszym wzroście liczby i mocy zainstalowanych mikroinstalacji pojawią się również przeciążenia sieci nn.

Planowanie inwestycji mających na celu dostosowanie sieci do przyłączenia mikroinstalacji

Wspomniany brak wiedzy OSD o miejscach przyłączenia mikroinstalacji – praktycznie pojawia się ona w chwili przekazania zgłoszenia przez jej właściciela – oraz fakt, że na przyłączenie źródła i montaż licznika dwukierunkowego OSD ma 30 dni od przyjęcia zgłoszenia, przy obecnej i prognozowanej skali przyłączeń tak krótki czas nie daje szans OSD na realizację koniecznych inwestycji związanych z rozbudową sieci, które są procesem długotrwałym. Konieczne wydaje się więc wypracowanie rozwiązania, które pozwoli OSD na planowanie inwestycji mających na celu dostosowanie sieci do liczby i mocy planowanych do przyłączenia mikroinstalacji. Obecnie, poza działaniami związanymi z samym procesem przyłączenia mikroinstalacji do sieci OSD, operatorzy prowadzą działania organizacyjne oraz inwestycyjne mające na celu zapewnienie bezpiecznej pracy sieci oraz odbioru energii z mikroinstalacji, a przede wszystkim zapewnienie bezpieczeństwa wszystkim odbiorcom energii. Wdrażane są też rozwiązania techniczne służące wyeliminowaniu lub zminimalizowaniu negatywnych zjawisk związanych z przyłączeniem do sieci dystrybucyjnych dużej liczby mikroinstalacji. Zaliczyć możemy do nich np. montaż transformatorów o zwiększonej do zapotrzebowania na stacji mocy, wymianę przewodów na nowe o zwiększonych przekrojach, skracanie w możliwych przypadkach obwodów 0,4 kV, budowę magazynów energii i urządzeń kompensujących oraz wdrażanie rozwiązań umożliwiających sterowanie pracą instalacji PV.

Biorąc pod uwagę przewidywany w projekcie „Polityki energetycznej Polski do 2040 r.” około pięciokrotny wzrost liczby prosumentów do 2030 – według naszych szacunków oznacza to ponad 1 mln 250 tys. nowych mikroinstalacji – konieczne jest równoległe wprowadzenie rozwiązań, zarówno regulacyjnych, jak i technicznych, mających na celu dostosowanie sieci do wyzwań, z jakimi trzeba się będzie zmierzyć przy tak dużej liczbie niestabilnych źródeł energii elektrycznej

Intensywny rozwój mikroinstalacji generuje pojawienie się zjawisk sieciowych, z którymi OSD nie mieli do tej pory do czynienia oraz konieczność podjęcia działań zaradczych i poniesienia dodatkowych nakładów inwestycyjnych. Rozwój mikroinstalacji powinien być wdrażany równolegle z rozwojem mechanizmów – zarówno po stronie sprzedawców energii, jak i OSD – mających na celu zachęcenie do wykorzystywania energii wprowadzanej do sieci w miejscu jej wytworzenia, np. budowa magazynów energii lub stworzenie mechanizmów rynkowych umożliwiających OSD korzystanie z usług związanych z zarządzaniem generacją z mikroinstalacji na potrzeby bilansowania na lokalnym rynku energii oraz rynku usług elastyczności. Bez nich dotychczas stosowane działania mogą niestety w pewnym momencie okazać się niewystarczające, a brak nowych możliwości stanowi barierę, którą trudno będzie szybko pokonać.

Regulacje prawne a rozwój energetyki rozproszonej

Tak dynamiczny rozwój nowych technologii wymaga równoległego i planowego, a nie wymuszonego rozwoju infrastruktury sieciowej, technologii magazynowania energii, mechanizmów rynkowych i regulacji prawnych oraz, zgodnie z założeniami projektu „Polityki energetycznej Polski do 2040 r.”, stopniowego przekształcania sieci pasywnej (jednokierunkowej) w aktywną (dwukierunkową). Do tego czasu w sytuacji nasycenia linii zbyt dużą liczbą przyłączonych mikroinstalacji w stosunku do parametrów, w przypadku występujących przeciążeń, spowodowanych ich pracą, wskazane jest wdrożenie regulacji prawnych. Powinny one dać OSD możliwość odmowy dalszego przyłączenia mikroinstalacji lub zmniejszenia ich mocy w celu zapewnienia zdrowia i życia innych odbiorców, ciągłości zasilania oraz bezpieczeństwa pracy sieci i urządzeń do nich przyłączonych.

Wspomniane problemy dostrzegają nie tylko OSD, ale również organy państwowe, co znalazło odzwierciedlenie w wypowiedzi wiceministra klimatu i środowiska, pełnomocnika rządu ds. OZE, Ireneusza Zyski, który podczas tegorocznej konferencji „Trendy energetyczne”, cytowany przez Cire.pl, powiedział m.in.: „Aby takie instalacje mogły funkcjonować w sposób bezpieczny dla systemu energetycznego, dla operatorów systemów dystrybucji, musimy zadbać o system bilansowania w miejscu wytwarzania”.

Biorąc pod uwagę wspomnianą dynamikę, przedstawiamy dane statystyczne z ostatnich kilku lat o mikroinstalacjach przyłączonych do sieci OSD zrzeszonych w PTPiREE.

mikroinstalacje-liczba

Rys. 1. Dynamika przyrostu liczby mikroinstalacji przyłączonych do sieci przez operatorów systemów dystrybucyjnych zrzeszonych w PTPiREE.


Rys. 2. Dynamika przyrostu mocy mikroinstalacji przyłączonych do sieci przez operatorów systemów dystrybucyjnych zrzeszonych w PTPiREE.

Szczegółowe dane można znaleźć na stronie PTPiREE.

Dynamikę przyrostu mikroinstalacji pięciu największych OSD charakteryzują następujące dane:

  • Od początku 2020 roku łączna moc przyłączonych mikroinstalacji wyniosła 1,366 GW, co stanowi 58 proc. mocy wszystkich mikroinstalacji przyłączonych dotychczas do sieci OSD.
  • Łączna moc przyłączona w ciągu roku wyniosła 1,67 GW; tylko w trzecim kwartale 2020 roku przyłączono 623,9 MW mocy w mikroinstalacjach, co stanowi 26 proc. mocy wszystkich mikroinstalacji przyłączonych dotychczas do sieci OSD.
  • Od początku 2020 roku do końca trzeciego kwartału 2020 roku OSD przyłączyli do swojej sieci ponad 202 tys. nowych mikroinstalacji o łącznej mocy ponad 1,36 GW.
  • Na koniec trzeciego kwartału 2020 roku liczba wszystkich mikroinstalacji przyłączonych do sieci dystrybucyjnej wyniosła prawie 357 tys., osiągając moc zainstalowaną ponad 2,3 GW.
  • Pomimo trudnej sytuacji związanej z wybuchem epidemii, tylko w ciągu trzech kwartałów 2020 roku do sieci OSD przyłączono ponad dwukrotnie więcej mikroinstalacji niż w całym 2019 roku oraz ponad 1,3-krotnie więcej niż łączna liczba wszystkich przyłączonych mikroinstalacji w latach poprzednich.
  • Liczba mikroinstalacji od początku 2019 roku do końca trzeciego kwartału 2020 roku wzrosła ponad sześciokrotnie, przy jednoczesnym blisko siedmiokrotnym wzroście mocy zainstalowanej w mikroinstalacjach.
Tabela 1. Liczba mikroinstalacji i ich moc zainstalowana oraz roczny przyrost tych wielkości – dane w latach 2016-2021

Liczba i moc przyłączonych mikroinstalacji z podziałem na kwartały od trzeciego kwartału 2017 roku:

  • W pierwszym kwartale 2020 roku wystąpił chwilowy spadek trendu spowodowany wybuchem epidemii – przyłączono 31 839 mikroinstalacji.
  • W drugim kwartale 2020 roku nastąpiło odbudowanie trendu – liczba przyłączonych mikroinstalacji wyniosła 77 078, co stanowi wzrost o 142 proc. w stosunku do pierwszego kwartału oraz wzrost o ponad 280 proc. w stosunku do takiego okresu 2019 roku.
  • W trzecim kwartale 2020 roku przyłączono rekordową liczbę mikroinstalacji – 93 523 – o ponad 21 proc. więcej niż w drugim kwartale 2020 roku oraz o ponad 356 proc. więcej niż w tym okresie 2019 roku.

Dane dotyczące mikroinstalacji przyłączanych do sieci przez operatorów systemów elektroenergetycznych będą aktualizowane kwartalnie i znajdują się również na stronie PTPiREE.

Konrad Pachucki, Biuro PTPiREE

fot. Adobe Stock, brand.punkt

Czytaj dalej