10/14/2020Huawei Confidential1

HUAWEI FUSION SOLARROZWIĄZANIA SMART PV WSPIERAJĄCE SIEĆ EE

Przygotował: Szymon Witoszek

10/14/2020Huawei Confidential2

Doświadczenie stojące za marką

+130 GW

Skumulowanych mocy falowników dostarczonych w latach 2013-2020

1 GW Ningxia, Chiny

175 MW Sewilla, Hiszpania

220 MW Tlaxcala, Meksyk

315 MW Jujuy, Argentyna

300 MW Pavagada, Indie

100 MW Phnom

Penh, Kambodża

55 MW Karumai East Solar, Japonia

• Europa: 80+• Ameryka Płd.: 35+ • Bliski Wschód i Afryka: 25+

• Projektowanie algorytmów• Modelowanie stabilności• Testowy laboratoryjne i polowe

Ekspertów ds. analizywpływu na sieć

Wsparcie dla 6 profesjonalnych modeli symulacyjnych EMT

Modeli falowników(dedykowane rynki)

6

240+

50+

• Australia: 15+• Chiny: 10+

10/14/2020Huawei Confidential3

Doświadczenie stojące za marką – kreowanie trendów

Nr 1

2015 – 2016 – 2017 – 2018 – 2019

Globalne dostawy w latach

Falowniki łańcuchowe stają się WIODĄCYM trendem w przemyśle

FusionSolar Smart PV 118GWSkumulowanych mocy dostarczonych

falowników PV do końca 2019

38%

2016 2017 2018 2019 2020E

50%51% 53% 57% 59%

CEN

TRA

LNE

ŁAŃ

CU

CH

OW

E

10/14/2020Huawei Confidential4

HUAWEI SOLAR

Wyzwania techniczne

10/14/2020Huawei Confidential5

Wprowadzenie do zagadnienia

Konwencjonalny generator synchroniczny (s-PGM)

Energia pierwotna: Może być magazynowana

Energia wtórna:Może być sterowana

Energia pierwotna: Nie może być magazynowana

Energia wtórna:Ograniczone sterowanie (cyfrowe)

vs

Generacja z odnawialnych źródeł energii (non-s PGM / PPM)

DSPIGBT Drive

System podłączony do sieci przez konwertery EE. Ogranicza stabilność sieci.

Wzbudnica + generator synchroniczny + turbina

(Utarte) Założenia dla źródeł PV: Falownik nie jest w stanie

pracować stabilnie ze „słabą siecią” elektroenergetyczną, silna infrastruktura oparta o generatory synchroniczne jest konieczna.

Konstrukcja mechaniczna.Zapewnia stabilny poziom napięcia i częstotliwości w sieci

Generator synchroniczny Falownik jako interfejs

Źródło Napieciowe Prądowe

Stabilność częstotliwości

Wysoka bezwładnośćBrak bezwładności

(wirtualna)

Sygnał Sinusoidalny (pełny) Sinusoidalny + harmoniczne

Metody sterowania

Wzbudnica (kontrola mocy)Stabilizator systemowy PSS (tłumienie)

AVR (stab. U, wsp. przy zwarciach)Regulator-governor (kontrola f)

Kontrola mocy (P/Q)Funkcje FSM

FRT (Fault Ride Through)„przechodzenie przez zwarcia”

10/14/2020Huawei Confidential6

Współczynnik zwarciowy (SCR)

Falownik PV

Falownik PV

Falownik PV

Gen. Synch.

Falownik PV

Falownik PV

Falownik PV

Falownik PV

Obciążenie

Moc źródeł konwencjonalnychObciążenie

Gen. Synch.

Gen. Synch.

Gen. Synch.

Sieć / linie przesyłoweImpedancja sieci przesyłowej

POC

Moc źródeł słonecznych

Linie HVDC wpływają na ograniczenie SCR

Impedancja

Gen. Synch.

Gen. Synch.

Gen. Synch.

PV plants are located remotely.

Moc źródeł PV rośnieMoc źródeł tradycyjnych spada

SCR =Moc źródeł słonecznych

Kwadrat napięcia w POC

Impedancja zastępcza sieci w POC

...

Dłuższe odcinki linii przesyłowych przekładają się na

większą impedancję zastępczą w POC

Mniejsze moce źródeł tradycyjnych przekładają się

na większą impedancję zastępczą w POC

1

2

1

2

Uproszczona analiza zagadnienia

10/14/2020Huawei Confidential7

Trend dla SCR – rosnący udział PPM

...

Odnawialne źródła energii zaczynają dominować, ale wpływają na stabilność systemu

0

1

2

3

4

5

6

7

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70%

SCR PV w sieciach „silnych”

SCR

@P

OC

(in

terf

ejs

falo

wn

ika)

SCR PV w sieciach „słabych”

Udział źródeł odnawialnych w KSE

2020

2020

2020

2020

2020

2020

20252025

2025

2030

2025

Stabilność (siła) sieci jest silnie uzależniona od stopnia nasycenia systemu źródłami odnawialnymi

Estymacja SCR na podstawie danych o nasyceniu źródłami odnawialnymi Bloomberga

Time

Ob

ciąż

en

ie/G

ener

acja

(G

W)

Generacja netto (źródła tradycyjne)

Dominuje PV i wiatrNiski SCR

Dominują Gen Syn.Wysokie SCR

Charakterystyka systemu EE zmienia się w czasie w zależności od udziału poszczególnych źródeł

Źródło: AEMO Victorian Annual Planning Report, dzienna prognoza (Australia)

Profil obciążenia

Generacja ze źródeł wiatrowych

Generacja z PV

Dominują Gen Syn.Wysokie SCR

Dominuje wiatrNiski SCR

10/14/2020Huawei Confidential8

Przykłady „osłabionych” sieci (wysoki udział OZE)

Pd-Zach. ChinySilny wpływ interfejsów HVDC w PD-ZACH Chinach (SCR od strony wysyłającej ~2-4)

Pn-Wsch. Chin Hiszpania

Silna sieć regionalna

Hiszpania – Francja:możliwości transferowe

na poziomie 2-4 GW.

AustraliaOgraniczone moce przesyłowe i długie linie WN, niezależne sieci poszczególnych stanów

Zakres SCR

1.5 42

SCR estimated based on Australian grid data Źródło: Dane symulacyjne z CEPRI

Rzeczywisty projekt Źródło: ENTSO-E

Czas: 100 ms

130% Un

Czas: 80 ms

135% Un

Moc zwarciowa= 253MVA

Etap I100MWSCR=2,17

Etap II120MWSCR=1,85

Statystyki z 2017 roku

Stan Udział OZE Słabe sieci Moce PV

Nowa Południowa Walia

14% 16% 500 MW

Queensland 20% 22% 1000 MW

Victoria 14% 18% 500 MW

Południowa Australia 50% 44% 300 MW

220 kV

35 kV POC

10/14/2020Huawei Confidential9

Przykłady „osłabionych” sieci (wysoki udział OZE)

Zapad napięcia

Zapad częstotliwości

Blackout – Australia, rok 2016 (50 godzin)Ekstremalna pogoda…

Źródło: China Electric Power Research Institute

Wiatr + PV

Udział ~50%Wiatr + PV

Udział ~38%

Źródło: PSD

Awaria Little Barford(730 MW w systemie)

Odstawia 244 → 730 MW

Elektrownia wiatrowa off-shore Hornsea 1,2GW.

Odstawia 737 MW

Blackout – Anglia i Walia rok 2019Efekt lawinowy w efekcie awarii i złej strategii FRT

Wyładowanie atmos-feryczne w linię 400 kV

Zapad częstotliwości<48,8 Hz (LFDD)

Zanim nastąpiła odpowiedź częstotliwościowa systemu

Detekcja przesunięcia fazowego napięcia (VVS) Odstawia 500 MW OZE

10/14/2020Huawei Confidential10

Ewolucja wymagań wobec przyrostu OZE

Uproszczona analiza zagadnienia

ChinyGB/Z 19963-2005GB/Z 19964-2005

NiemcyBDEW-2008

NiemcyTrans-2007

NiemcyVDEW-2001

ChinyGB/Z 19963-2011GB/Z 19964-2012

CREP SR Chiny

Nowe normy (oraz normy w przygotowaniu)Zaawansowane metody sterowania i kontroli

Wczesne normyPodstawowe bezpieczeństwo

Niemcy VDE41xx Australia NER V120-201904

Chiny FRT Requirement2019.05

Chiny ModelingRegulation 2016

Niemcy ModelingGuideline 2018

Niemcy TestingGuideline 2018

2001 2005 2007 2008 2011 2012 2016 2018 2019 2020 2021

EN 50549-10CENELEC

Kodeks Sieci RfG (UE)

10/14/2020Huawei Confidential11

HUAWEI SOLAR

Ewolucja rozwiązań technicznych

10/14/2020Huawei Confidential12

Pełna kontrola pracy z siecią elektroenergetyczną

Stabilność

Fault Ride Through

Tłumienie harmonicznych

Analiza

Algorytm dopasowania impedancji

Adaptacyjna kompensacja szeregowa

Broadband Oscillation Mode Damping

AI + FRT Wygaszanie wtórnych oscylacji (ROD)

Analiza stanu sieci (health detecion)

Wykrywanie, identyfikacja i klasyfikacja zwarć

Analiza widma harmonicznych

…

FRT Recovery Spike Suppression(RSS)

…

Wirtualna kalibracja

impedancji

WirtualnyAktywny Filtr

Mocy (APF)

Algorytm selektyw. wygaszania

harmonicznych

Adaptacyjna kompensacja

Stabilna praca w zmiennych warunkach

Jakość energii

THDi < 1%

Wsparcie „słabych sieci”

SCR nawet do 1.5Zwarcia w „słabych sieciach”

Funkcje FRT

Wsparcie stabilnego działania sieci elektroenergetycznej

1

2

3

4

Analiza stanu sieci

+ Zaawansowane sterowanie

10/14/2020Huawei Confidential13

Zaawansowana kontrola stanu w punkcie przyłączenia

Wsparcie stabilnego działania sieci elektroenergetycznej

Analiza harmonicznych w słabych sieciach (THDu~4%)

Napięcie w POC

Prąd wyjściowyInnego falownika

Prąd wyjściowy SUN2000-185KT

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

30,00% 50,00% 100,00%

Other String Huawei, w/ control

>9%

>6%>5%

<1%<1%<1%

Napięcie sieci

Prąd falownika Prąd falownika

Wyłączenie

Falownik Huawei

Przechodzi przez zwarcie

Test porównawczy w „słabej sieci” @SCR=1.5

Inne falowniki wyłączają się (df/dt) w sieciach o SCR=1.5,

Falownik Huawei SMART zachowuje ciągłość pracy.

Funkcja FRT w „słabej sieci” @SCR=1.5

vs

vs

Inne falowniki wyłączają się w efekcie

wtórnych oscylacji napięcia.

Voltage

Current

Voltage

Current

Analiza stanu sieci

+

Stabilna praca w zmiennych warunkach

Zaawansowane sterowanie

THDi < 1%

dla SCR = 1,5

Wsparcie „słabych sieci”

SCR → 1,5Stabilne FRT

dla SCR = 1,5

10/14/2020Huawei Confidential14

Rozwiązania gotowe na przyszłe wyzwania

Wsparcie stabilnego działania sieci elektroenergetycznej

HuaweiStandardowe rozwiązania

Potencjalne ryzyka i zalety SMART PV Huawei

Dopuszczalny SCR 1,5 3

• Nasycenie OZE rośnie → SRC maleje (bezwładność sieci)• Rośnie koszt modernizacji sieci (magazynowanie energii)• Przyłączanie nowych źródeł będzie utrudnione• Nowe wymagania (strategie) będą wymagane

THDi falownika < 1% ~ 3%

15% dla SRC < 3

• Poprawne modelowanie THDi dla niskich SRC• Adaptacyjne mechanizmy filtracji poprzez zmianę G(s) PLL• Analiza amplitudowo fazowa (!) i modelowanie sieci• Ulepszone algorytmy PLL (mieszane – szybkie/dokładne/filtrujące)

Czas detekcji zwarcia 5 ms 10 ms• Algorytmy detekcji powiązane z PLL (szybka → dokładna)• Pełna analiza wektorowa składowych symetrycznych• Pełna odpowiedź szybkim prądem biernym (<20 ms)• Odtworzenie mocy po zwarciu z wysokim gradientem (200% In/s)Odtworzenie mocy

(pozwarciowe) < 100 ms < 300 ms

1

2

3

4

Copyright©2018 Huawei Technologies Co., Ltd.

All Rights Reserved.

The information in this document may contain predictive

statements including, without limitation, statements regarding

the future financial and operating results, future product

portfolio, new technology, etc. There are a number of factors that

could cause actual results and developments to differ materially

from those expressed or implied in the predictive statements.

Therefore, such information is provided for reference purpose

only and constitutes neither an offer nor an acceptance. Huawei

may change the information at any time without notice.

Huawei Confidential

Bring digital to every person, home, and organization for a fully connected, intelligent world.Dziękuję.