Fronius Zero feed-in, „visszwattos“ rendszerek tartalom

A rendszer komponensei:

 

1.       1 db Datamanageres (DM) inverter,

2.       többi inverter Light típusú,

3.       1 db Fronius Smart Meter (SM)

             a.       63A-3, ha 63 A-nél kisebb az áramunk, és ha nagyobb, akkor

             b.       50kA-3-ra és az áramváltók hozzá (külön beszerzendő), ami szükséges.

4.       DM és SM közé 1 db legalább 4 eres, csavart érpárú CAT5-s kábel, illetve megfelelően méretezett vezeték az áramváltók szekunder oldalán szükséges.

1     Tervezési segédlet

1.1      Kommunikáció az inverterek között

Az inverterek között a Fronius Solar.net, a Fronius saját kommunikációs protokollja RS 422-n. A kommunikációhoz legalább CAT5-s (UTP/FTP) csavart érpárú kábelre van szükség. A hálózat topológiája gyűrűs, melybe összesen 100 db inverter csatlakoztatható, illetve 10 db szenzor kártya/doboz. A gyűrűs topológiát nem szükséges az utolsó ponton hurkolni, hanem lehetőség nyílik ún. vakdugóval lezárni. Ekkor nem lépheti át a teljes „hurok“ hossza az 1000 méteres határt. Amennyiben szükséges ennél nagyobb hálózat kiépítése, úgy a teljes hurkot ki kell építeni és ekkor 2 inverter között már 1000 méteres távolság is lehetséges. A következő ábrán látható a két kiépítési opció.

Az inverterek közötti kommunikáció lebonyolításáért a Datamanager (monitoring egység) felelős. Elhelyezése tetszőlegesen alakítható a kommunikációs hurokban. A Datamanager fogja az inverterek termelését és a Smart Meteren keresztül a fogyasztását figyelni és a Solar.net-en keresztül az inverterek leszabályozását végrehajtani.  

A kommunikáció megszakadása esetén az inverterek 0%-ra is le tudják magukat szabályozni.

A Solar.net-ben mindegyik inverternek van egy egyedi azonosítója, amelyet az adott inverter kijelzőjén a Beállítások, DATCOM, Inverter sorszám alatt tudjuk beállítani.

 

1.2      Kommunikáció a Datamanger és Smart Meter között

A Datamanager és Smart Meter között Modbus RTU-n keresztül történik az adatkommunikáció. A kommunikációhoz legalább CAT5-s (UTP/FTP) csavart érpárú kábelre van szükség, amelynek hossza maximum 300 m lehet. Nagyobb távolság esetén kérjük egyeztetni a Fronius-szal. Összesen 3 érre, és ebből legalább 1 db csavart érpárra van szükség:

1.       GND

2.       D+ és

3.       D- 

A D+ és D- ereknek kell a csavart érpárt alkotniuk.

 

2     Smart Meter bekötése

 AC oldalon a

1.       Fronius Smart Meter 63A-3 esetében 1-16 mm2-ig

2.       míg Fronius Smart Meter 50 kA-3 esetében 4 mm2-ig lehet bekötni.

A megengedett maximális primer áram az 50 kA-3 esetében 50 kA, míg a szekunder oldalon 5A. Az áramváltó értéke ebből kifolyólag maximum 50000:5 lehetséges.

A következő ábrákon látható a két SM típus bekötését AC és kommunikációs oldalon. A Modbus RTU kommunikáció lezárásához szükséges 120 Ω-os ellenállás, amely minden SM-el együtt érkezik. A Datamanager kártyán egy dedikált kapcsolóval lehet az ellenállást aktiválni, míg a SM-nél a D+ és D- bekötési pontok közzé kell elhelyezni.

A Smart Meter-t AC oldalon beköthetjük közvetlenül a csatlakozási pontra (ahol még a fogyasztói ágak nincsenek szétválasztva), vagy közvetlenül a fogyasztói leágazásba. A bekötési pontot a helyszíni adottságok fogják meghatározni, viszont a Datamanager szempontjából nem azonos lesz a fogyasztás kiszámításának folyamata. A következő ábrán látható a két bekötési pont közötti különbség.

2.1      Áramváltók és szekunder kábel méretezése

A Smart Meter-nek 0,3VA-es önfogyasztása van. Az áramváltóhoz érkező és elmenő kábelen a teljesítmény veszteséget igazítani szükséges az áramváltóhoz. Például: A Smart Meter és áramváltó között 0,5 m van. 2 x 0,5 m = 1 m-en 1,5 mm2-es kábelen esetében 1x0,6VA-re van szükség. Smart Meter és kábelen eső veszteség: 0,3+0,6 = 0,9 VA. Vagyis 1 VA-től nagyobb teljesítményű mérőmagok megfelelőek. Az alábbi táblázat segíti a megfelelő keresztmetszet és mérőmag teljesítmény kiválasztását. 

Az áramváltók lehetnek feszültség, terhelés alatt és csak feszültség-, terhelés mentes állapotban bontható kialakításúak. A terhelés alatt NEM megszakíthatóak pontossága magasabb és olcsóbbak a terhelés alatt bonthatóakhoz képest.

A Smart Meter szekunder oldalon 100 és 277 V között képes működni, amely fontos kritérium a mérőmag szekunder oldali feszültség kiválasztásánál.

 

3     Programozása a Smart Meternek

3.1      Áramváltó áttétel megadása a Smart Meter-nek

A Smart Meter 50kA-3 esetén szükséges a kijelzőn az áramváltó értékét megadni. A programozás folyamatát a következő ábra mutatja. A jelszót ezek után meg lehet változtatni, de elfelejtése esetén új generálására nincsen lehetőség.

 

3.2    Datamanager és Smart Meter kommunikáció felépítése

A Datamanager felprogramozásához ajánlatos a Solar.web varázslót applikáción vagy böngészőn keresztül használni.

3.3    Zero feed-in beállítása

A Smart Meter kommunikáció felépítése után a következő menüpont a képernyő bal oldalán az EVU EDITOR. Az EVU EDITOR-ban lehet a Datamanager kártyán elhelyezkedő 4 I/O és további 6 Input pontokat felprogramozni, amelyeket fel lehet használni külső eszközök által küldött leszabályozásra is. 210-en, vagyis 1024 lépcsőben lehet szabályozni az erőművet. A Zero feed-in beállítást a Dinamikus teljesítmény csökkentés almenüben lehet megtalálni, ahogyan a következő képen is látható

A teljes berendezés határértéke, majd a Max. betáplált hálózati teljesítményt kiválasztva tudjuk beállítani a hálózati betáplálás értékét. A beállítási érték lehet [W] és [%] is. A Watt-os beállítás esetén meghatározhatjuk, hogy hány W-ot tudunk a hálózatba táplálni, míg %-os beállítás esetén a rendszer névleges beépített AC teljesítményéhez viszonyítjuk. Értéktartománya -10%-tól 100%-ig beállítható. A 0%-al nem engedélyezett a hálózatba táplálás, míg mínuszos százalék esetén mindig a hálózatból vételezünk a százaléknak megfelelőt (pl. 100 kW esetén -5% a hálózatból mindig 5 kW vételezést jelent). Erre azért lehet szükség, mert a nagy teljesítményű berendezések kikapcsolását csak lekövetni tudja a szabályozás és 0% esetén előfordulhat, hogy kitáplálunk a hálózatba pár másodpercig. A hálózatból vételezés viszont segít egy állandó tartalékot képezni és kikapcsolás esetén minimalizálni vagy teljesen megszűntethető a kitáplálást a hálózatra. Javasolt beállítási értéke nagy fogyasztók esetén -5%. Amennyiben nincsen a működés alatt kitáplálás, úgy ezt az értéket lehet csökkenteni utólag is és ezzel megtalálni az adott telepítésnél a megfelelő számot.

A következő képen látható egy rendszer beállítása és az opció, hogy kommunikáció szakadás esetén az inverterek 0%-ra (0W-ra) szabályozzák le magukat.

Javasolt beállítás az invertereken a Fail Safe üzemmód. Datamanager újraindításakor (akár egy sima hálózati pillanatnyi kikapcsolás is előidézheti) a kommunikáció felállási ideje 1-1,5 perc. Az inverterek újrakapcsolódása viszont 0,5-1 perc alatt megtörténik, így egy szabályozatlan termelés tud kialakulni és előfordulhat a hálózatba kitáplálás. Amennyiben van fedővédelem, úgy az érzékeli és kikapcsolja a rendszert. Ezzel gyakorlatilag egy ördögi kör épül fel és csak a hiba felderítésekor tudjuk ezt a kört megszakítani. A Fail Safe üzemmódot az invertereken a PRO menüben lehet aktiválni, ami meggátolja az inverter működését mindaddig, míg a Datamanager felépíti a rendszer kommunikációját.

 

4 Energiamenedzsment lehetőségek visszwattos rendszerekben

Amennyiben vannak olyan fogyasztók, amelyek vezérlésével, egyszerű ki- és bekapcsolásával lehet működtetni a nap folyamán, amikor rendelkezésre áll az energia, úgy az esti, éjszakai és kora hajnali fogyasztásokat tudjuk fedezni és ezáltal nagyobb önfelhasználási mértéket, kisebb nappali leszabályozást tudunk elérni. A következő ábrán láthatunk egy hétköznapi példát, amikor egy esti fogyasztást a nappali időszakra toltunk el.