Реальные выгоды виртуальной электростанции

Финская энергокомпания Fortum Corporation недавно запустила пилотный проект: в целях поддержания баланса в энергосистеме объединила потребление мощности 70 частных домохозяйств, получающих тепло и горячую воду от водогрейных котлов, в единую сеть. Суммарная мощность котлов, включённых в этот эксперимент, невелика: всего 100 кВт. Но интерес инициативы в том, что это первый случай в Финляндии, когда диспетчеры используют мощности бытовых потребителей для регулирования нагрузки энергосистемы. Ранее в аналогичных проектах участвовали только промышленные потребители. Работает это следующим образом. Системный оператор Финляндии, Fingrid, может дистанционно управлять потреблением водонагревателей: когда энергосистеме требуется больше мощности, потребление мощности водонагревателями снижается (в заданных пределах, не влияющих критичным образом на обогрев дома или горячее водоснабжение).

Генерации нет, электростанция – есть

Такое объединение нагрузки потребителей носит название виртуальная электростанция. «Это можно назвать по-настоящему виртуальной электростанцией, потому что здесь нет производства электроэнергии, нет генерирующих источников. Но при этом она может обеспечить баланс мощности генерации и потребления. Ведь для балансирования энергосистемы непринципиально, как именно это делать, – увеличить мощность генерации или сократить мощность потребления», – поясняют идею виртуальных электростанций в «Системном операторе ЕЭС». Про то же говорят и представители Fortum: «Наша виртуальная электростанция, работа которой основана на использовании водонагревателей, не производит электроэнергию, но позволяет сохранить определённое её количество. Эти мощности могут быть использованы для обеспечения баланса системы электроснабжения точно так же, как и энергия, производимая электростанциями», – сказал менеджер корпорации Янне Хаппонен.

Виртуальные электростанции сегодня получают всё большее развитие в энергосистеме западных стран, заинтересованных в более эффективном использовании энергоресурсов. Свой вклад вносят и возобновляемые источники энергии с непостоянной выработкой. Гибкое регулирование потребления для «Системных операторов» является альтернативой варианту, когда в энергосистеме поддерживается определённый объём маневренных «резервных» мощностей, работающих на традиционных видах топлива. «Чем больше солнечных и ветряных мощностей входит в нашу систему, тем больше потребность в регулировании электрической сети», – поясняет Хели Антила, главный директор по технологиям Fortum. Кроме того, это более экологичный способ, позволяющий сократить выбросы СО2 в атмосферу, что также является важным для западных энергетиков.

Преимущества управления потреблением связаны с тем, что у многих потребителей в каждый конкретный момент времени есть возможность высвободить мощность без негативных последствий для технологического процесса или, как в пилотном проекте Fortum, для поставки тепла домохозяйствам.

Другой пример виртуальной электростанции – проект американской компании New Brunswick Power, которая вовлекла в него 1400 домов и 30 компаний. Чтобы балансировать нагрузку ветровой генерации, энергокомпания установила систему управления, которая обнаруживает и использует достаточно крупные объёмы гибкой нагрузки потребителей (за счёт регулирования температуры воздуха, мощности водонагревателей и другого оборудования, которое может хранить энергию или же приспособлено к интервальной работе). По данным компании, виртуальная электростанция позволяет обеспечить дополнительный регулировочный ресурс в 17 МВт и легче проходить утренние пики нагрузки на энергосистему.

Не только управление

Виртуальными электростанциями, помимо систем управления нагрузкой потребителей, считают кластеры распределённой генерации, а также системы аккумулирования энергии. Кластеры распределённой генерации – это совокупность небольших генерирующих источников, среди которых могут быть как ВИЭ-объекты, так и генерация на традиционных видах топлива. Они согласованно работают в единой мини-сети, управляясь и координируясь из единого центра. Виртуальные электростанции этого типа распространены в Германии и Дании, они используются как для балансирования неравномерности выработки ВИЭ-генерации, так и для продажи суммарной мощности на бирже (недоступной для отдельных небольших генерирующих источников, особенно расположенных в домохозяйствах).

Например, RWE несколько лет назад объединила в виртуальную электростанцию генерирующие ВИЭ-установки, разбросанные по всей территории Рейнско-Рурского региона, самого густонаселённого в Германии. Связь и система управления, разработанная Siemens, позволила получить около 80 МВт мощности, которые RWE продавала на Европейской энергетической бирже (European Energy Exchange). Особенность проекта как раз в том, что к биржевой торговле электроэнергией была привлечена генерация на базе ВИЭ, размещённая у бытовых потребителей.

В Нью-Йорке энергетические компании New York Con Ed, SunPower и Sunverge планируют создать виртуальную электростанцию, договорившись с владельцами 300 частных домов о размещении на их крышах солнечных панелей мощностью от 7 до 9 кВт, а также аккумуляторов для хранения энергии. Объединённые в управляемую сеть, солнечные панели будут представлять собой единый комплекс, причём энергокомпаниям не придётся тратиться на покупку участков под электростанцию. Владельцы домов-участников проекта будут получать «зелёную» энергию бесплатно.

Сохранить выгодно

Третий пример виртуальных электростанций – это системы аккумулирования электроэнергии. Установив в 165 частных домах интеллектуальные системы хранения электроэнергии, компания Glasgow Electric Plant Board управляет ими следующим образом: в ночное время, или когда спрос и цены на электроэнергию низкие, аккумуляторы её накапливают. Когда спрос и цены достигают высокого уровня, энергокомпания направляет сигнал аккумуляторным батареям. Те начинают снабжать потребителей, сокращая, таким образом, необходимость в дополнительном производстве электроэнергии за счёт традиционной генерации.

«Виртуальные электростанции – это «Интернет энергетики», – считает старший аналитик Pike Research Питер Асмус. Эти системы требуют «умной» инфраструктуры: систем учёта электроэнергии и программного обеспечения, которое «видит» и прогнозирует ситуацию с требуемой и доступной мощностью в режиме, близком к реальному времени. По сути, речь идёт о настоящих «умных сетях», которые сами знают, где и сколько энергии сейчас потребуется и как максимально выгодно обеспечить энергобаланс. Использование этих систем сокращает потери на передачу электроэнергии, снижает потребность в наличии пиковых мощностей в энергосистеме, повышает надёжность системы за счёт оптимизации процесса производства энергии в реальном времени в соответствии со спросом. Эти системы максимизируют выгоду для всех участников процесса – от национальных операторов и компаний-производителей до конечных потребителей, отмечает Питер Асмус.

По прогнозам исследовательской компании Navigant Research, к 2023 году мощность виртуальных электростанций вырастет до 28 ГВт (с 4,8 ГВт в 2014 году), а выручка – до 5,3 млрд долларов (против 1,1 млрд долларов в 2014 году).

В материале использована информация: Utilitydive.com