Artykuł przedstawia analizę rzeczywistej farmy wiatrowej o mocy 42 MW, w której wykryto 5% różnicę wskazań między licznikami rozliczeniowym i kontrolnym, co skutkowało stratami finansowymi w wysokości ok. 100 000 zł miesięcznie. Dzięki analizie metrologicznej i modyfikacji układu pomiarowego udało się zredukować różnicę do 1,5%, odzyskując 70 000 zł miesięcznych strat.
Systemy pomiarowe w energetyce odnawialnej odgrywają kluczową rolę w procesie rozliczania energii elektrycznej. Ich nieprawidłowe działanie może prowadzić do znaczących strat finansowych, szczególnie w przypadku dużych instalacji OZE. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w kontekście rosnącej roli farm wiatrowych w polskim systemie energetycznym.
Charakterystyka obiektu badań – farma wiatrowa
Przedmiotem analizy była farma wiatrowa o łącznej mocy zainstalowanej 42 MW, składająca się z 21 turbin o mocy 2 MW każda. Farma została wyposażona w system pomiarowy składający się z dwóch punktów pomiarowych: głównego punktu zasilania (GPO) z licznikiem kontrolnym oraz głównego punktu zasilania (GPZ) z licznikiem rozliczeniowym służącym do końcowych rozliczeń z operatorem systemu dystrybucyjnego (OSD). GPO z GPZ połączono za pomocą linii kablowej o długości ok. 3 km. Opisywaną sytuację zilustrowano na rys. 1.
Rys. 1. Schemat farmy wiatrowej – układ licznika rozliczeniowego LR i licznika kontrolnego LK
Pomiary energii elektrycznej dla takich poziomów napięć i mocy realizowane są zazwyczaj w układach pośrednich, tzn. stosuje się przekładniki napięciowe i prądowe, które dostosowują poziom napięcia i prądu do wartości bezpośrednio mierzonych przez licznik energii elektrycznej np. 100 V i 5 A. W omawianych układach pomiarowych (w GPO i GPZ) można zaważyć, że wykorzystane liczniki energii elektrycznej posiadały tą samą klasę dokładności – 0,2. Również przekładniki napięciowe mają dokładnie tą samą klasę i wartość napięcia wtórnego w obu lokalizacjach. Z kolei przekładniki prądowe różnią się przekładnią: w GPZ (LR) ustalono przekładnię 400/1, a w GPO (LK) 250/5.
Wykrycie problemu
Podczas rutynowych kontroli stwierdzono istotną rozbieżność między wskazaniami licznika rozliczeniowego (LR), a wskazaniem licznika kontrolnego (LK). Różnica wskazań wynosiła ok. 5% na niekorzyść właściciela farmy wiatrowej. Stwierdzona różnica przekładała się bezpośrednio na straty finansowe. W przypadku, gdyby różnica wynosiła 0%, farma wiatrowa zarabiałaby na sprzedaży energii ok. 100 000 zł miesięcznie więcej.
Analiza metrologiczna
Obliczenia teoretyczne
Przeprowadzono szczegółowe obliczenia metrologiczne teoretycznego błędu układu pośredniego pomiaru energii elektrycznej, uwzględniając: przekładniki napięciowe, przekładniki prądowe, liczniki energii elektrycznej. W wyniku obliczeń teoretycznych względna różnica wskazań pomiędzy licznikiem kontrolnym LK, a licznikiem rozliczeniowym LR nie powinna przekraczać 1,5%.
Analiza danych eksploatacyjnych
Przeanalizowano odczyty danych 15-minutowych za okres kilku miesięcy, co pozwoliło na wyciągnięcie następujących wniosków:
Wniosek 1: Różnica wskazań LR i LK była stała, niezależnie od prędkości wiatru, wielkości produkcji energii, warunków atmosferycznych.
Wniosek 2: Na podstawie stałego charakteru różnicy stwierdzono, że przyczyna występowała w obwodzie pomiarowym LR i/lub LK, a nie w zmiennych warunkach eksploatacyjnych.
Identyfikacja przyczyny i działania naprawcze
Analiza układu pomiarowego
Szczegółowa analiza wykazała, że główną przyczyną rozbieżności były nieprawidłowości w układzie dociążenia przekładników prądowych. Problem dotyczył szczególnie obciążenia wtórnego przekładników prądowych. W listwie SKA zostały nieprawidłowo zamontowane rezystory obciążające przekładniki prądowe. Sytuację zilustrowano na rys. 2.
Rys. 2. Błędne podłączenie rezystorów dociążających przekładnik prądowy (po lewej), prawidłowe podłączenie (po prawej)
W wyniku błędnego podłączenia część prądu, która powinna wpływać do licznika energii elektrycznej, wracała do przekładników prądowych. Procentowy udział tych dodatkowych strat oszacowano na 3,5% prądu, który powinien z przekładników prądowych dopływać do licznika energii elektrycznej. Błędny układ połączeń rezystorów dociążających zastąpiono prawidłowym układem.
Rezultaty działań naprawczych
Po przeprowadzeniu modyfikacji układu dociążenia przekładników udało się znacząco zredukować różnicę wskazań:
- Różnica przed modyfikacją: 5%,
- Różnica po modyfikacji: 1,5%,
- Poprawa: redukcja różnicy o 3,5 punktu procentowego.
Korzyści ekonomiczne
Działania naprawcze przyniosły następujące korzyści finansowe:
- Odzyskane straty: 70 000 zł miesięcznie,
- Pozostałe straty: 30 000 zł miesięcznie,
- Roczne korzyści: ok. 840 000 zł.
Oznacza to, że udało się odzyskać 70% potencjalnych strat wynikających z nieprawidłowości w systemie pomiarowym.
Wnioski i rekomendacje
Znaczenie kontroli metrologicznej
Przedstawiony przypadek jednoznacznie wskazuje na konieczność systematycznej kontroli układów pomiarowo-rozliczeniowych w instalacjach OZE. Regularne audyty metrologiczne mogą przynieść znaczące korzyści ekonomiczne, które w przypadku dużych instalacji mogą wynosić dziesiątki tys. zł miesięcznie.
Podsumowanie
Przedstawiony przypadek farmy wiatrowej o mocy 42 MW pokazuje, jak istotne znaczenie ekonomiczne może mieć prawidłowe funkcjonowanie aparatury kontrolno-pomiarowej. Wykryta 5% różnica wskazań między licznikami generowała straty w wysokości 100 000 zł miesięcznie, co w skali roku dawało stratę przekraczającą 1 mln zł. Dzięki przeprowadzonej analizie metrologicznej i modyfikacji układu dociążenia przekładników udało się zredukować różnicę do poziomu 1,5%, tym samym zmniejszając straty starty finansowe o 70%. Koszt przeprowadzonych działań naprawczych był nieporównywalnie niższy od uzyskanych korzyści ekonomicznych.
Przypadek ten podkreśla znaczenie:
- Systematycznych kontroli układów pomiarowych,
- Współpracy z wyspecjalizowanymi laboratoriami metrologicznymi,
- Inwestowania w jakość i niezawodność systemów pomiarowych.
W dobie dynamicznego rozwoju energetyki odnawialnej, gdzie pojedyncze farmy wiatrowe osiągają moce rzędu setek megawatów, potencjalne straty wynikające z nieprawidłowości pomiarowych mogą sięgać mln zł rocznie. Wnioski z tego studium przypadku mają wymiar uniwersalny: w energetyce XXI w. jakość pomiarów to jakość biznesu. Każdy właściciel obiektu OZE powinien traktować kontrolę i optymalizację układów pomiarowych jako inwestycję, a nie koszt. Inwestycja w wysokiej jakości systemy pomiarowe i ich regularną kontrolę powinna być traktowana jako kluczowy element biznesowy, a nie opcjonalny koszt eksploatacyjny.
Źródło: Mgr inż. Michał Pniewski, Zakład Pomiarowo-Badawczy Energetyki „ENERGOPOMIAR-ELEKTRYKA” Sp. z o.o.
Artykuł pochodzi z wydania 4/2025 “Nowa Energia”
