Il collegamento di un impianto solare alla rete è la fase più pesantemente regolamentata in qualsiasi progetto. Gli operatori di rete impongono impostazioni dei relè di protezione, requisiti anti-islanding, standard di qualità dell’energia e specifiche di gestione dei guasti che variano in base al paese, al livello di tensione e al servizio. Sbagliare il processo di connessione alla rete (mancare uno studio, specificare impostazioni errate dei relè o sottodimensionare il punto di connessione) può ritardare un progetto di 12-24 mesi o richiedere una costosa riprogettazione. Questa guida spiega il processo dall'inizio alla fine.
Le quattro fasi della connessione alla rete
Ogni connessione alla rete solare, da un tetto da 100 kW a un impianto di pubblica utilità da 100 MW, segue le stesse quattro fasi:
- Prefattibilità/studio dello schermo — l'azienda valuta se il punto di connessione proposto può assorbire la produzione del progetto senza violare i limiti termici o di tensione sulle apparecchiature esistenti.
- Studio di interconnessione — uno studio dettagliato sul flusso di potenza, sul cortocircuito e sulla stabilità. L'utilità modella l'impatto del tuo impianto sulla rete. Questo studio determina le impostazioni necessarie del relè di protezione, le specifiche del trasformatore e gli eventuali aggiornamenti di rete che è necessario finanziare.
- Contratto di connessione — un contratto legale che specifica i termini di connessione: misurazione, impostazioni di protezione, obblighi di potenza reattiva, condizioni di riduzione e conformità al codice di rete.
- Messa in servizio ed energizzazione — test in loco dei relè di protezione e del comportamento dell'inverter, seguito dalla messa in tensione formale da parte dell'ente erogatore.
Requisiti tecnici chiave
Protezione anti-isola
L'anti-islanding garantisce che quando la rete perde potenza, l'impianto solare non continui a fornire energia alla rete locale, il che metterebbe in pericolo i lavoratori dei servizi pubblici se la linea fosse diseccitata. Ogni inverter connesso alla rete deve rilevare la perdita di rete e disconnettersi entro un intervallo di tempo definito, in genere 200–2000 ms a seconda dello standard dell'azienda (IEEE 1547, IEC 62116, VDE-AR-N 4105).
Inverter moderni come quelli di Sungrow SG150CX e SG320HX-20 includono metodi anti-isola sia passivi (monitoraggio di frequenza/tensione) che attivi (spostamento di frequenza, misurazione dell'impedenza). L'anti-islanding dell'inverter è la protezione primaria; un relè dedicato nel punto di connessione costituisce la protezione secondaria per impianti superiori a ~100 kW.
Ride-through di tensione e frequenza (LVRT/HVRT/FRT)
La maggior parte dei servizi pubblici richiede grandi impianti solari rimani connesso durante i guasti della rete anziché disconnettersi, poiché la disconnessione di massa dell’energia solare durante un guasto peggiorerebbe l’instabilità della rete. Le curve di attraversamento specifiche (quanto in basso può scendere la tensione, per quanto tempo, prima che l'impianto possa disconnettersi) sono definite nel codice di rete locale:
| Norma | Regione | Requisito LVRT (esempio) |
|---|---|---|
| IEEE 1547-2018 | Stati Uniti | Rimani connesso fino a 0,5 pu per 160 ms; 0,7 pu per 2 s |
| CEI 61727/EN 50549 | Europa | specifico per paese; tipicamente 0,2 pu per 150-200 ms |
| GB/T19964 | Cina | Resta connesso ≥ 625 ms a 0 V; 3 s al 20% Un |
| AS/NZS 4777 | Australia/Nuova Zelanda | Ride-through definito nelle linee guida AS 4777.2 / AEMO |
Gli inverter Sungrow sono certificati per LVRT, HVRT e FRT secondo tutti i principali codici di rete. I parametri specifici sono programmabili dal tecnico addetto alla messa in servizio in base ai requisiti dell'utilità.
Potenza reattiva e fattore di potenza
La maggior parte dei servizi pubblici richiede impianti solari superiori a una certa dimensione (spesso 30 kW+ per uso commerciale, 1 MW+ per servizio pubblico) per fornire supporto di potenza reattiva, ovvero la capacità di assorbire o iniettare corrente reattiva per aiutare a stabilizzare la tensione della rete. I requisiti variano: alcuni specificano un fattore di potenza fisso (ad esempio, 0,95 induttivo/induttivo), altri specificano una curva di potenza reattiva (modalità Q(U)) in cui l'impianto regola dinamicamente l'uscita reattiva in base alla tensione misurata. Gli inverter centrali e di stringa Sungrow supportano tutte le modalità standard di controllo della potenza reattiva senza hardware aggiuntivo.
Impostazioni del relè di protezione
Lo studio di interconnessione specifica tipicamente le seguenti funzioni del relè di protezione nel punto di connessione:
- Sovra/sottotensione (OVP/UVP) — scatta se la tensione di rete supera o scende al di sotto dei limiti definiti
- Sovra/sottofrequenza (OFP/UFP) — viaggi in escursione di frequenza
- Massima corrente direzionale (67) — impedisce il ritorno di corrente di guasto dall'impianto solare alla rete
- Guasto a terra (51N/64) — rileva i guasti verso terra nelle apparecchiature di connessione
- Potenza inversa (32R) — per i siti in cui non è consentita l'esportazione
Il relè deve essere impostato secondo le specifiche dell'azienda fornitrice e testato durante la messa in servizio. Le impostazioni dei relè non configurate correttamente sono la causa più comune di ritardi nella messa in servizio.
Requisiti del trasformatore MT
Gli impianti superiori a ~1 MW si collegano generalmente a media tensione (6–35 kV) e richiedono un trasformatore elevatore. Il trasformatore deve essere dimensionato per la potenza massima dell'impianto con margine per il contenuto armonico e il fattore di potenza. Vedi il nostro guida al dimensionamento del trasformatore per una metodologia dettagliata.
Linee temporali realistiche
| Palcoscenico | Durata tipica | Variabile principale |
|---|---|---|
| Schermata di prefattibilità | 2–8 settimane | Lunghezza della coda dell'utilità |
| Studio di interconnessione | 3–18 mesi | Complessità dello studio; capacità di utilità |
| Negoziazione dell'aggiornamento della rete | 1–6 mesi | Se sono necessari aggiornamenti |
| Contratto di connessione | 1–3 mesi | Tempo di revisione legale |
| Costruzione + messa in servizio | 3–12 mesi | Dimensioni del progetto |
| Totale (caso migliore, nessun aggiornamento) | 9-15 mesi | |
| Totale (aggiornamenti di rete richiesti) | 24–48 mesi |
Il rischio più grande nella sequenza temporale della connessione alla rete è quello di essere collocati nella coda di interconnessione di un servizio pubblico dietro altri progetti. Nelle reti congestionate (molte parti d'Europa, Australia, California), una coda di 2-3 anni è normale. Richiedi la connessione alla rete il prima possibile, idealmente all'inizio del progetto, prima di finalizzare la selezione delle apparecchiature.
Motivi comuni per i ritardi di connessione
- Livello di errore insufficiente nel punto di connessione — il quadro dell'azienda di distribuzione potrebbe non avere una capacità di interruzione della corrente di guasto sufficiente per gestire in sicurezza il contributo di guasto dell'impianto. Soluzione: aggiungere induttori di limitazione della corrente di guasto o richiedere un aggiornamento della rete.
- Aumento di tensione sull'alimentatore di distribuzione — l'elevata penetrazione dell'energia solare su un alimentatore di distribuzione provoca un aumento della tensione oltre i limiti di legge durante i picchi di generazione. Soluzione: assorbimento di potenza reattiva, limitazione dell'esportazione o aggiornamento dell'alimentatore.
- Fallimento del coordinamento della protezione — le impostazioni del relè di protezione interagiscono con la protezione di rete esistente in modi che causano spostamenti fastidiosi o punti ciechi. Soluzione: studio dettagliato del coordinamento della protezione; regolare le impostazioni del relè.
- Requisiti di misurazione e dati — molte utility richiedono una misurazione a intervalli di livello economico (15 minuti o 5 minuti) e una telemetria SCADA in tempo reale prima di attivare la connessione.