Sieć energetyczna musi nie tylko dostarczać energię, ale też utrzymywać napięcie i częstotliwość oraz radzić sobie z tysiącami urządzeń próbujących współpracować ze sobą jednocześnie. Właśnie dlatego eksperyment przeprowadzony w chińskiej prowincji Qinghai przykuł moją uwagę, bo Chińczycy nie pochwalili się po prostu sprawniejszą elektrownią. Zrobili coś znacznie ciekawszego.
Chiny zrobiły z elektrownią słoneczną coś wyjątkowego
Firma Sungrow przeprowadziła we wrześniu 2026 roku test na rzeczywistej instalacji fotowoltaicznej połączonej z magazynem energii o mocy 500 MW. Według producenta była to pierwsza na świecie terenowa demonstracja, podczas której w działającym obiekcie tej klasy celowo odtworzono szerokopasmowe oscylacje, a później skutecznie je stłumiono. Właśnie tutaj znajduje się przełom.
Czytaj też: Polska energetyka słoneczna ma ogromny problem. Sieć może tego nie wytrzymać
Same oscylacje są znane, technologie grid-forming również rozwija się od lat, a falowniki potrafią pomagać w stabilizowaniu sieci już dziś. Nowością nie jest więc magiczne odkrycie nowego prawa fizyki. Chodzi o przeniesienie całej układanki z modeli komputerowych i kontrolowanych stanowisk do ogromnej, pracującej elektrowni. Inżynierowie nie czekali jednak, aż awaria wydarzy się sama. Świadomie stworzyli warunki, w których mogła się pojawić, zidentyfikowali parametry odpowiedzialne za niestabilność, wywołali oscylacje i następnie pozwolili systemowi sterowania na reakcję.
Właśnie takie problemy są jedną z mniej oczywistych przeszkód stojących przed energetyką opartą w dużej części na OZE. Pisałem już o tym przy paradoksie rosnącego ryzyka problemów z siecią mimo budowy kolejnych źródeł odnawialnych. Sama obecność ogromnej liczby paneli, turbin i magazynów nie oznacza jeszcze, że dostaniemy stabilny system energetyczny. Problem częściowo bierze się z tego, że klasyczne elektrownie przez dekady opierały sieć na wielkich generatorach synchronicznych z fizycznie obracającymi się masami. Fotowoltaika i magazyny energii komunikują się zaś z siecią przez elektronikę mocy oraz falowniki.
Tradycyjny falownik typu grid-following w uproszczeniu “obserwuje” istniejącą sieć i dostosowuje się do niej. Rozwiązanie grid-forming idzie dalej, bo może aktywnie pomagać w utrzymywaniu napięcia i częstotliwości, czyli przejmować część obowiązków, które wcześniej wykonywały wielkie generatory.
Czy wszystko kręci się wokół 40 ms?
Inżynierowie Sungrow najpierw celowo stworzyli warunki słabej sieci, a następnie manipulowali trzema elementami, bo mocą elektrowni, współczynnikiem zwarciowym SCR oraz parametrami sterowania falowników. Dzięki temu udało się odtworzyć lokalne oscylacje szerokopasmowe w kontrolowany sposób. Dopiero wtedy system dostał szansę pokazać, co potrafi.
Czytaj też: Cztery razy więcej mocy z ogniwa wodorowego. Chiny obeszły paskudną barierę
Opatentowana technologia Sungrow miała określić aktualną “siłę” lokalnej sieci w ciągu zaledwie 40 milisekund. Na podstawie tej informacji elektronika mogła zmienić sposób sterowania falownikami i przeciwdziałać niestabilności napięcia oraz częstotliwości. Według firmy zastosowana technologia grid-forming zachowywała stabilność przy SCR od 1 do 40, czyli również w warunkach wyjątkowo słabej sieci. Chociaż te 40 milisekund robi największe wrażenie, to nie na nich opiera się znaczenie całego eksperymentu.
Nie chodzi przecież o ustanowienie rekordu reakcji dla samego rekordu. Najważniejsze jest stworzenie sprzętu, który nie musi mieć wcześniej idealnie opisanego środowiska pracy. Ma rozpoznać warunki, w których się znalazł, zmienić odpowiednio swoje zachowanie i pomóc wyprowadzić cały układ z niebezpiecznego stanu. Warto zresztą uważać na prosty przekaz, że oto właśnie “elektrownia zatrzymała awarię w 40 ms”. Według komunikatu Sungrow taki czas odnosi się przede wszystkim do rozpoznania siły sieci. Dopiero później następowała adaptacja sterowania i tłumienie zaburzeń.
Po co w ogóle elektrowni taka zdolność?
Oscylacje nie są byle akademickim problemem. W europejskim projekcie BorWin1 drgania o częstotliwości około 250-350 Hz uszkodziły kondensatory filtrów i przyczyniły się do wielomiesięcznego wyłączenia instalacji. W 2019 roku podczas poważnej awarii brytyjskiego systemu problemy związane z farmą Hornsea obejmowały również oscylacje podsynchroniczne, a cały incydent zakończył się utratą około 3,2% obciążenia systemu i dotknął blisko miliona odbiorców.
Czytaj też: Potężny zastrzyk mocy dla akumulatorów. Naukowcy znaleźli niewykorzystany potencjał
Takie zdarzenia są szczególnie istotne właśnie teraz. Im więcej konwencjonalnych generatorów zastępujemy źródłami podłączonymi przez falowniki, tym bardziej zmienia się fizyczny charakter całego systemu energetycznego. Dawna sieć miała ogromną liczbę wirujących mas, które z natury pomagały przeciwstawiać się nagłym zmianom. Sieć przyszłości będzie w znacznie większym stopniu polegała na oprogramowaniu i elektronice reagującej w czasie rzeczywistym.
Dla mnie tutaj kryje się prawdziwy sens chińskiego eksperymentu. Od dawna rozwijamy coraz większe magazyny energii, które potrafią przejmować gigantyczne nadwyżki produkcji, ale samo przechowanie megawatogodzin nie wystarczy. Jeśli elektrownie odnawialne mają kiedyś przejąć rolę podstawowych źródeł energii, będą musiały także wykonywać część “niewidzialnej roboty”, którą wcześniej wykonywały konwencjonalne elektrownie.
Źródła: Sungrow
