diplomová práce

Začleňování fotovoltaických elektráren do elektrizační soustavy

Hlavní dokument 3.55 MB

FEKTdiplomová práceStudent: Ing. Pavel MichlAk. rok: 2009/2010

Vedoucí: doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Oponent: Ing. Martin Paar, Ph.D.

Cílem této diplomové práce je začleňování fotovoltaických elektráren do elektrizační soustavy. V první části práce jsou uvedeny připojovací podmínky malých zdrojů do distribuční soustavy, včetně administrativních požadavků, studie připojitelnosti, požadavků na elektroměry, měřící a řídicí zařízení, spínací přístroje a ochrany.
V druhé části práce je popsána problematika fotovoltaického systému, vznik slunečního záření, zmenšení jeho intenzity dopadající na zemský povrch. Na množství vyrobené elektrické energie mají vliv klimatické podmínky v dané oblasti, roční období atd. Dále jsou popsány typy fotovoltaických článků a jejich účinnosti. Další důležitou součástí fotovoltaického systému jsou střídače. Jejich parametry mají velký vliv na celkovou účinnost fotovoltaického systému. Uvedeny jsou zde různé způsoby zapojení fotovoltaických panelů se střídači a jejich výhody a nevýhody. Nosná konstrukce fotovoltaických panelů a popřípadě transformátor jsou dalším důležitým prvkem. Dále jsou uvedeny způsoby zapojení fotovoltaické elektrárny do distribuční sítě nn a vn, akumulace elektrické energie a možnosti prodeje vyrobené elektrické energie. Velké množství připojených fotovoltaických elektráren má negativní vlivy na elektrizační síť. S těmito vlivy se potom musí naše elektrizační soustava vyrovnat.  
Třetí část obsahuje samotný návrh fotovoltaické elektrárny o výkonu 516,24 kWp na zvoleném pozemku v Jižních Čechách. Na tento pozemek je fotovoltaická elektrárna navržena a zpracována projektová dokumentace, která obsahuje návrh fotovoltaických panelů, rozmístění             v řadách, návrh střídačů, tak aby jejich výkonové zatížení bylo optimální. Návrh dále obsahuje výpočet ztrát fotovoltaického systému, návrh transformátoru a výpočet kabelové přípojky k distribuční soustavě. V další části je zpracována studie připojitelnosti této navržené fotovoltaické elektrárny, která je připojena do distribuční soustavy. Její dodávaný výkon bude vyveden do rozvodny Řípov 110/22 kV. Výpočtem bylo potvrzeno, že tuto fotovoltaickou elektrárnu lze do této distribuční soustavy připojit.
Poslední část této práce obsahuje ekonomické zhodnocení provozu a výpočet návratnosti fotovoltaické elektrárny. Do ekonomického zhodnocení vstupuje celá řada veličin, které ovlivňují celkovou návratnost. Výpočet ekonomiky provozu je uveden pro více variant. Návratnost je při součastné výkupní ceně pro rok 2010 bez uvažování bankovního úvěru 7 let, s uvažováním bankovního úvěru 12 let. Od příštího roku 2011 se předpokládá razantní snížení výkupních cen. Ve výpočtu je uvažováno s poklesem 30 %. Návratnost by potom byla bez bankovního úvěru    11 let, s bankovním úvěrem 22 let. Bankovní úvěr je uvažován pro pokrytí 80 % investice.

Jazyk

čeština

Stav

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

Hodnocení známka

A

Fakulta

Ústav

Obor studia

Elektroenergetika (M-EEN)

Hodnocení vedoucího
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Předložená diplomová práce splňuje všechny body zadání. Student pracoval samostatně s využitím zdrojové a referenční litratury. Práce má logickou stavbu a má jasně definované výstupy podložené výpočty pro navrhovaný systém FV elektrárny. Navržený fotovoltaický systém byl analyzován po energetické i ekonomické stránce. V souladu se zadáním byla také zpracována studie připojitelnosti. Jako drobný nedostatek lze hodnotit skutečnost, že u některých obrázků chybí odkazy na zdrojovou literaturu a doslovně citované pasáže textu nejsou zvýrazněny. Pro zpracování mohlo být také využito více literárních zdrojů, převážně z konferencí tohoto zaměření.

výsledná známka: A
výsledný počet bodů: 93

Kritérium hodnocení Známka Body Max. body
Splnění zadání A 50 50
Aktivita během řešení a zpracování práce (práce s literaturou, využívání konzultací, atd.) A 20 20
Formální zpracování práce C 15 20
Využití literatury B 8 10

Hodnocení oponenta
Ing. Martin Paar, Ph.D.

Jedním z dnešních palčivých problémů v elektroenergetice je připojování nových zdrojů, hlavně z kategorie obnovitelných, do stávající elektrizační soustavy. Tato práce se zabývá podmínkami začleňování malých zdrojů do distribuční soustavy jak z oblasti návrhu tak administrativy se zaměřením na fotovoltaické elektrárny. V úvodní části je proveden přehled technických a administrativních požadavků pro připojení nového malého zdroje do sítě. Ve druhé části je rozvedena problematika fotovoltaických systémů, od účinnosti přeměny světla na elektrickou energii přes konstrukci a parametry střídačů, po způsob prodeje vyrobené el. energie a vlivu na sít konče. Hlavní část se věnuje samotnému návrhu fotovoltaického systému v lokalitě Kojetice v okrese Třebíč. Při návrhu se uvažuje kompletní hodnocení, například návrh chránění proti blesku, či vliv výrobny na elektrizační síť a nebo stanovení návratnosti v případě stávající výkupní ceny a při předpokládaném snížení výkupní ceny v roce 2011. Ekonomická analýza hodnotí návratnost v případě využití úvěru na nákup zařízení ve výši 80% celkové pořizovací ceny. V závěru práce je celý návrh zhodnocen.
Diplomantem sepsaná práce je pěkně graficky zpracována a k obsahové stránce mám následující připomínky:
- V "Seznamu symbolů a zkratek" (strany 16 - 18) nejsou uvedeny jednotky.
- Na straně 28 v kapitole 3.4 by měla být uvedena přímá citace.
- Na straně 48 v části "b) využití tzv. zeleného bonusu" je uvedeno, že tržní cena elektrické energie se pohybuje kolem 2 Kč/kWh. Není uveden odkaz na zdroj.
- Diplomant na straně 50 uvádí, že elektrárna se nachází v Jižních Čechách, ale z přiložené mapky i popisu vychází umístění v okrese Třebíč, který geograficky patří na Moravu.
- Na straně 59 v Tab. 5-13 "Změna napětí po připojení FV elektrárny" je rozpor ve značení a popisu změny napětí. Značení odpovídá rozdílu maximálního napětí a popis relativnímu napětí.
- Na straně 60 chybí odkaz na zdroj pro procento předpokládaného snížení výkupní ceny.

I přes tyto drobné nedostatky práce splňuje všechny body zadání, proto ji doporučuji k obhajobě.

výsledná známka: A
výsledný počet bodů: 90

Kritérium hodnocení Známka Body Max. body
Splnění požadavků zadání A 20 20
Odborná úroveň práce A 45 50
Interpretace výsledků a jejich diskuse B 17 20
Formální zpracování práce B 8 10

Cíle, kterých má být dosaženo

1. připojovací podmínky malých zdrojů do DS
2. problematika fotovoltaických systémů
    - definice FV systému
    - komponenty FV systému
    - vliv FV systému na síť
3. projekční návrh FV systému s výkonem nad 500 kW - zpracování kompletní projektové dokumentace včetně studie připojitelnosti
4. zhodnocení vlivu výrobny na síť, ekonomika provozu

Literatura

podle pokynů vedoucího práce

Klíčová slova

fotovoltaická elektrárna; elektrizační soustava; připojovací podmínky; distribuční soustava; studie připojitelnosti; elektroměr; měřící a řídicí zařízení; spínací přístroj; ochrany; fotovoltaický systém; fotovoltaický článek; střídač; účinnost; nosná konstrukce; transformátor; distribuční síť nn a vn; akumulace elektrické energie; projektová dokumentace; výkonové zatížení; kabelová přípojka; rozvodna; ekonomické zhodnocení provozu; návratnost; výkupní cena; bankovní úvěr.

Charakteristika problematiky úkolu

Zpracujte diplomovou práci dle zadané osnovy v rozsahu  do  40 - 50 stran.