Analýza vlivů fotovoltaických zdrojů a bateriových uložišť malých výkonů na distribuční systém nízkého napětí

Abstract

Práce se zabývá vlivem většího zastoupení fotovoltaických zdrojů a bateriových úložišť malých výkonů na část distribuční soustavy nízkého napětí. Důvodem, proč se touto otázkou zabývat, je stále rostoucí počet malých fotovoltaických zdrojů s bateriovými systémy na střechách rodinných domů. Fotovoltaické elektrárny na střechách budov mají v České republice velký potenciál a v následujících letech se předpokládá, že u nás nastane větší decentralizace výroby. To však znamená, že v distribuční soustavě, ve které jsou tyto decentralizované zdroje ve větší míře umístěny, může dojít k nežádoucímu ovlivnění kvality elektrické energie, především napětí. Pro vytvoření celkového pohledu na danou problematiku je v úvodu práce věnována pozornost fotovoltaickým a bateriovým systémům dostupných na českém trhu. V další části se práce zabývá právě možnými riziky rozptýlené výroby v rámci distribuční soustavy, analýzou spotřeby elektrické energie maloodběrateli a stanovením výroby elektrické energie fotovoltaickou elektrárnou. Aby bylo možné určit vliv fotovoltaických zdrojů a bateriových úložišť na distribuční síť nízkého napětí, je potřeba vytvořit metodiku výpočtů a matematický model soustavy, na jejichž základě se budou provádět výpočty ustáleného stavu sítě. Pro výpočet ustáleného stavu soustavy byla zvolena Newton-Raphsonova iterační metoda, která je ještě s Gauss-Seidlovou iterační metodou nejpoužívanější. Poslední část práce se zabývá zvolením, popisem a vyhodnocením jednotlivých scénářů pro analyzování vlivu rozptýlené výroby ve vybrané části distribuční soustavy. V této části jsou porovnány stavy sítě před a po připojení určitého množství fotovoltaických zdrojů, případně bateriových systémů.

The thesis deals with the influence of a greater representation of photovoltaic sources and battery storage of small output on a part of the low voltage distribution system. The reason to address this issue is the increasing number of small photovoltaic sources with battery systems on the roofs of family houses. Photovoltaic power plants on the roofs of buildings have great potential in the Czech Republic and in the coming years it is expected that there will be a greater decetralization of production in our country. However, this means that in the distribution network in which these decentralised sources are located to a greater extent, the quality of electricity, especially voltage, may be adversely affected. In order to create an overall view of the given issue, attention is paid to photovoltaic and battery systems available on the Czech market in the introduction. In the next part, the thesis deals with the possible risks of dispersed production within the distribution system, the analysis of electricity consumption by small customers and the determination of electricity production by a photovoltaic power plant. In order to determine the effect of photovoltaic sources and battery storage systems on the low voltage distribution network, it is necessary to develop a calculation methodology and a mathematical model of the system of which power flow calculations will be performed. The Newton-Raphson iteration method was chosen, which is with the Gauss-Seidel iteration method the most widely used for this matter. The last part of the thesis deals with the selection, description and evaluation of individual scenarios for analyzing the impact of dispersed production in a selected part of the distribution network. This section compares the grid states before and after connecting a certain number of photovoltaic sources, eventually battery storage systems.