ELEKTRO 3/201275elektrotechnická praxeProblematika regulace jalového výkonu fotovoltaických elektrárenNa začátku je užitečné se zamyslet nad ně-kolika čísly vycházejícími z oficiálních údajů zveřejněných Energetickým regulačním úřa-dem za rok 2011. Instalovaný výkon ve fotovoltaických elektrárnách (FVE) byl v roce 2011 celkem 1 971 MW (obr. 1) a ve větrných elektrárnách (VTE) 219 MW, což je asi 10 % z celkového instalovaného výkonu v elektri-zační soustavě (ES) v ČR.Podle vyjádření ČEPS a ze studie ústavu EGÚ Brno, podle něhož česká elektrická síť dlouhodobě nezvládne více než 1 650 MW z neřiditelných zdrojů, je zřejmé, že jsme se na tuto hranici již dostali.Na celkové výrobě elektřiny se FVE podílejí v letních měsících, resp. v květnu a červnu, kdy jsou optimální podmínky, max. 4,5 %. Po dobu šesti měsíců dosahuje podíl na výrobě v průměru pouze 1,4 % z celkové výroby. Bylo by tedy možné na první pohled říci, že podíl FVE na celkové výrobě elek-třiny je v podstatě nezajímavý. Ovšem jiný, a to zcela zásadní pohled se naskýtá z hle-diska okamžité výroby, popř. z podílu výro-by FVE a klasických zdrojů v průběhu jed-notlivých měsíců a v hodinách dne. Napří-klad v poledních hodinách v květnu a červnu dosahuje maximální spotřeba v elektrizač-ní soustavě ČR asi 8 000 MW a v tu chvíli může při optimálním slunečním svitu výroba z FVE dosahovat téměř 20 % okamžité spo-třeby, a to zcela náhodně, bez možnosti jak-koliv tuto výrobu regulovat. K udržení stabi-lity distribuční soustavy (DS) je nutné dodr-žet určitá pravidla jejího provozování, která schvaluje Energetický regulační úřad. Dodr-žování těchto pravidel vyvolává mnoho dal-ších otázek a dále zvyšuje náklady na provoz DS i provozovatelům FVE.1. Proč regulovat jalový, popř. činný výkon rozptýlených zdrojů?Elektrizační soustava (ES) a její regulace byly původně navrženy na klasickou výrobu, přenos a distribuci elektrické energie od přesně určených zdrojů ke spotřebičům. Pro udržení stability poměrně složitého systému elektrizač-ní soustavy je nutné sledovat a regulovat jeden z hlavních parametrů, kterým je napětí. Sou-časná regulace napětí postavená na třístupňové hierarchii patří do systémových a podpůrných služeb v elektrizační soustavě.Administrativním rozhodnutím nastala situace, že elektrizační soustava, popř. její distribuční síť, začala být mohutně osazo-vána rozptýlenými zdroji elektrické energie. Tyto, ve větší části nepredikovatelné zdroje mají vliv na regulační systém napětí v sou-stavě. Vzhledem k tomu, že jednou z mož-ností regulace napětí v uzlech sítě je regula-ce toků jalového výkonu, je nutné rozptýlené zdroje v soustavě doplnit o regulační zařízení jalového výkonu. Rozptýlené zdroje je také třeba vybavit regulačním zřízením činného výkonu, které by bylo použito při dosažení fyzikálních limitů původní regulace napětí.Předpokládá se, že jalový a činný výkon budou regulovány na základě dispečerského řízení provozovatelem distribuční soustavy, je-hož zavedení je dáno novelou energetického zá-kona č. 211/2011 Sb., platnou od 18. srpna 2011.1.1 Kompenzace a dekompenzaceV oboru průmyslových sítí je znám po-jem kompenzace jalového výkonu. Většinou se vykonává připínáním výkonových kon-denzátorů z potřeby vykompenzovat jalový proud od spotřebičů induktivního charakte-ru, např. motorů.V průmyslových sítích se lze v menším měřítku také setkat s pojmem dekompenza-ce, kdy se naopak kompenzuje jalový proud kapacitního charakteru, např. v rozsáhlejších kabelových sítích.V obou případech je hlavním důvodem snížení celkového efektivního proudu v síti a zároveň dodržení neutrální hodnoty účiní-ku neboli v připojovacím bodě do distribuč-ní sítě. Dodržení povolených tolerancí cos φ, popř. poměru činné a jalové složky proudu ze sítě, má význam pro regulaci napětí v DS. Potud je vše celkem jasné a dávno v praxi používané. Trošku jinak je ale třeba se dívat na regulaci jalového výkonu z hlediska elek-trického provozu rozptýlených zdrojů připo-jených do DS, konkrétně FVE.Jestliže se zanedbají vlastnosti kabelové přípojky, transformátoru, chodu měničů na-prázdno a filtračních obvodů, tak FVE z prin-cipu pracuje s nulovou složkou jalového prou-du, tedy generuje do sítě pouze činný výkon. To je pro provozovatele FVE zdánlivě ideál-ní stav. Jeho jediným cílem je vygenerovat co nejvíce činného výkonu v čase, tedy energie, za kterou dostane zaplaceno.Provozovatel DS je však omezen v mož-nosti regulovat napětí v soustavě, protože s větším počtem rozptýlených zdrojů může (na základě známých fyzikálních zákonů) v soustavě růst napětí.Při současném uspořádání a provozu elek-trizační soustavy jdou paradoxně proti sobě výroba z FVE a spotřeba elektrické energie. V době, kdy je nejmenší spotřeba, je největší výroba. To je další rizikový faktor pro udrže-ní stability elektrizační soustavy.Protože jednou z možností regulace napětí v uzlech soustavy je regulace jalového výkonu, Ing. Vladimír Korenc, Dr. Ing. Tomáš Bůbela, ELCOM, a. s.Obr. 1. Rozdělení instalovaného výkonu 20,250 GW v ES ČR ke konci roku 2011plynové a spalovací elektrárny 2 %jaderné elektrárny 20 %větrné elektrárny 1 %solární elektrárny 10 %parní elektrárny 53 %paroplynové elektrárny 3 %vodní elektrárny 11 %