Децентрализованное электроснабжение: Децентрализованное электроснабжение | это… Что такое Децентрализованное электроснабжение?

Содержание

Децентрализованное энергоснабжение на основе электрогенераторных установок Caterpillar® — Энергетика и промышленность России — № 5 (57) май 2005 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Децентрализованное энергоснабжение на основе электрогенераторных установок Caterpillar® — Энергетика и промышленность России — № 5 (57) май 2005 года — WWW.EPRUSSIA.RU — информационный портал энергетика

http://www.eprussia.ru/epr/57/3689.htm

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 5 (57) май 2005 года

Современная российская электроэнергетика испытывает ряд проблем, и одной из наиболее значительных является недостаток средств для инвестиций в генерацию энергии, а также в распределительные сети до потенциального потребителя. Руководство РАО «ЕЭС России» признает, что на сегодняшний день инвестиционная деятельность обеспечена средствами не более чем на 75% от необходимого объема. Независимые эксперты настроены еще более скептически и утверждают, что дефицит электроэнергии к 2008 году может составить от 3 до 11 ГВт.

В настоящее время все больше внимания уделяется проблемам малой энергетики в контексте энергосбережения. Лавинообразный процесс старения генерирующего оборудования централизованной энергетики сопровождается накоплением проблем в транспортировке энергии потребителю и стремительным ростом энергопотребления. Потери в сетях при переброске электроэнергии достигают 10% и более, а тепла – от 20 до 40%. Децентрализация энергоснабжения, т. е. переход от выработки электричества и тепла на базе крупных генерирующих мощностей к их производству на малых теплоэлектростанциях (мини-ТЭС), решает целый ряд стоящих перед промышленными предприятиями и ЖКХ проблем: от повышения экономической эффективности и сокращения тарифов до снижения уровня загрязнения окружающей среды.

Когенерация (совместная выработка электрической энергии и тепла) и тригенерация (совместная выработка электричества, тепла и холода) позволяют экономить значительный объем топлива по сравнению с их раздельным производством. Кроме того, за счет сокращения протяженности электрических и, особенно, тепловых сетей значительно снижаются потери при доставке. Все это обеспечивает экономию на себестоимости производства энергии в несколько раз по сравнению с традиционными ТЭЦ и ГРЭС.

Строительство автономных источников энергии для частного сектора является экономически обоснованным как в районах массовой застройки, так и за пределами городов. В первом случае дополнительный эффект достигается за счет экономии средств на капитальном строительстве (под мини-ТЭС могут быть переоборудованы старые котельные и бойлерные). Во втором случае удельная стоимость прокладки энергетических сетей и подключения к ним, в расчете на 1 кВт мощности, сравнима с затратами на установку когенерационного агрегата с той разницей, что затраты на когенерационную установку окупятся за счет разницы между тарифом и себестоимостью.

Мини-ТЭС может быть построена на базе любой генераторной установки Caterpillar®, как дизельной, так и газопоршневой. Единичная мощность установки достигает 5,2 МВт, а несколько установок, соединенных для параллельной работы, могут вырабатывать необходимое количество как электрической, так и тепловой энергии. В когенерационных агрегатах Caterpillar эффективно утилизируется тепловая энергия рубашки охлаждения и выхлопных газов двигателя, за счет этого общий КПД установки может составлять до 90%. На 1 кВт электрической энергии когенерационные установки способны вырабатывать 1‑1,3 кВт тепла. Все это, а также значительный межремонтный период установок Caterpillar, достигающий у отдельных моделей 100 000 моточасов, позволяют получить электроэнергию и тепло с низкой себестоимостью. Окупаемость теплоэлектростанций, которые оснащены электрогенераторными установками Caterpillar, находится в пределах 3‑5 лет.

Безотказная работа когенерационных агрегатов Caterpillar, подкрепленная высоким качеством сервиса, а также удобство финансовых услуг получают все большее признание в России и странах СНГ. Только за последний год введены в эксплуатацию несколько когенерационных электростанций в Башкортостане, Якутии и Украине. Готовятся к вводу в строй станции в Санкт-Петербурге, Самаре, Республике Коми, Беларуси, Украине и Казахстане.

Из знаковых проектов хочется отметить готовящийся запуск ТЭС в Анадыре. Общая проектная электрическая мощность этой станции составляет 28 МВт, тепловая – 92 МВт. Для производства электроэнергии предназначены когенерационные установки Cat® 3616 и G3616; для производства тепла, помимо оборудования Caterpillar, используются пиковые газовые котлы.

Помимо размещения энергетических установок в специально построенном здании, одним из привлекательных решений для децентрализованного производства энергии является использование модульных установок в контейнерном исполнении. Основные преимущества генераторных агрегатов в контейнерном исполнении заключаются в отсутствии затрат на капитальное строительство, простоте транспортировки, монтажа, а также пуска в эксплуатацию. Поставляемый заказчику силовой модуль уже имеет все необходимые вводы / выводы для подключения внешних систем: подвода топлива, трубопроводов сетевой воды, электрической нагрузки и т. д. Кроме того, при необходимости можно быстро нарастить уже имеющиеся генерирующие мощности за счет установки дополнительных силовых модулей.

Контейнеры для генераторных установок могут быть трех основных типоразмеров: 20, 30 и 40 футов (соответственно 6, 9 и 12 метров). Модельный ряд силовых агрегатов, который может поставляться в контейнерном исполнении, обширен. Практически любая генераторная установка Caterpillar в диапазоне от 70 до 2000 кВт может быть смонтирована в контейнере.

В качестве примера модульной ТЭС приведем станцию, состоящую из двух газопоршневых когенерационных установок Caterpillar G3516 в контейнерном исполнении суммарной электрической мощностью 2.06 МВт, в поселке Ассы, Башкортостан. Оба генераторных агрегата предназначены для параллельной работы с сетью ОАО «Башкирэнерго» и оснащены системами утилизации тепла суммарной тепловой мощностью более 2,5 МВт (2,19 Гкал / час).

Подробную информацию о генераторных установках Caterpillar, сервисной поддержке и условиях финансирования проектов вы можете получить, обратившись в московское представительство компании или к одному из официальных дилеров.

Также читайте в номере № 5 (57) май 2005 года:

Литва обнаружила энергетическую угрозу с востока

В последнем отчете литовского правительства сейму (парламенту) заявлено об энергетической угрозе Литовской Республике со стороны России. Речь идет, ни много ни мало, о подрыве национальной безопасности. Парадокс состоит в том, что Литва в п…
Инновации ждут своего часа

Пока Россия живет исключительно за счет сырьевого экспорта — ни государство, ни бизнес не заинтересованы в инновационной деятельности….
Энергетики – победителям

В январе-феврале 2005 г. число абонентов ОАО «Владимирская энергосбытовая компания» существенно увеличилось за счет завершения процесса передачи ей сбытовых функций муниципальными горэлектросетевыми. Энергия, как всякий товар, требует …
Норвегия: Norsk Hydro прокладывает самый длинный в мире морской газопровод

Норвежская компания Norsk Hydro приступила к прокладке самого длинного в мире морского газопровода. Трасса Langeled протяженностью 1200 км пройдет от западного побережья Норвегии до Британских островов. По ней в район Исингтона будет поставляться г…
Угольная промышленность будет развиваться

В последнее время много говорится о развитии российской нефтяной и газовой промышленности. При этом добыче угля внимание почти не уделяется. На вопрос редактора «ЭПР» Валерия Преснякова о перспективах развития угольной отрасли отвечали г…

Смотрите и читайте нас в

Каталог «Энергетика РУ»

Компании

Новости

Статьи

Продукция

Полная версия сайта

Контакты

— Выберите область поиска —
— Выберите область поиска —
Искать в новостях
Икать в газете
Искать в каталоге

‘

Исследование проблемы децентрализованного энергоснабжения в развивающихся странах

Сценарии подразумевают, что в 2030 году значительная часть людей (16 %) не будет иметь надежного доступа к электричеству, особенно в развивающихся странах. Международные институты управления и финансирования, рассматривают доступ к электроэнергии как фундаментальную для экономического развития и сокращения масштабов нищеты. Поскольку расширение централизованных сетей зачастую является дорогостоящим, различные формы децентрализованных вариантов электроснабжения приобрели значение для сельских районов. До сих пор отсутствовала систематическая оценка опыта работы с децентрализованными системами электроснабжения. Одной из причин этого недостатка является то, что «исследовательское сообщество» в этой области не очень четко определено в отношении дисциплин и институтов. В этой статье дается подробный обзор проблем, связанных с разработкой и внедрением систем децентрализованного энергоснабжения в сложных контекстных условиях. Центральным средством достижения успеха в этой области является внедрения технических систем в ряд услуг, интеграция потребностей пользователей в их разработке и внедрении, повышение продуктивного использования электроэнергии путем увязки энергоснабжения с программами регионального развития. Чтобы иметь возможность справляться с обрисованными вопросами, перспектива децентрализованного энергоснабжения как социально-технических систем может быть полезна.

Ключевые слова: децентрилизованное энергоснабжение, электроснабжение, электроэнергетическая система.

Во всем мире около 4 миллиардов человек живут менее чем на 8 долларов США в день. В дополнение к еде и жилью, энергия часто является самым большим расходом для домохозяйств с низким доходом (Международная финансовая корпорация). Большинство расходов на энергию идёт на приготовление пищи, отопление и освещение.

Ожидается, что к 2050 году население мира достигнет 9,1 миллиарда человек. Согласно данным UN DESA, наибольший прирост населения должен иметь опыт в наименее развитых странах, чья общая численность населения, по прогнозам, удвоится с нынешних 0,84 миллиарда человек в 2009 году до 1,7 млрд. в 2050 году. Все развивающиеся страны в совокупности будут испытывать рост населения с 5,6 млрд. в 2009 году до 7,9 млрд. в 2050 году.

По оценкам международных организаций, в 2030 году 1,3 миллиарда человек (или 16 % мирового населения) по-прежнему не имеют доступа к электроэнергии, по сравнению с 1,5 миллиардами в 2008 году.

Большинство людей без доступа к электричеству — 85 % — живут в сельских районах и неформальных городских поселениях в развивающихся и развивающихся странах. Во многих странах существующая сеть не подходит для удовлетворения спроса и требует технических обновлений и быстрого расширения. Особенно малым предприятиям, которые в значительной степени зависят от надежного и экономичного доступа к электричеству, влияют колебания и частые отключения электроэнергии.

В своем «Специальном докладе о возобновляемых источниках энергии» МГЭИК [1] заявляет, что возобновляемые источники энергии являются доступным и экономически эффективным вариантом реагирования на потребности в электроэнергии людей в развивающихся странах. Уже сейчас десятки миллионов домов снабжаются возобновляемыми источниками энергии из разных источников. В «Глобальном отчете о состоянии возобновляемых источников энергии 2010» [2] подсчитано, что около 3 миллионов домашних хозяйств используют небольшие солнечные фотоэлектрические системы для выработки электроэнергии. На протяжении более 3-х десятилетий правительства, агентства по развитию, неправительственные организации и, в некоторых случаях, инициативы частного сектора осуществляли различные виды децентрализованной электроэнергии из возобновляемых источников. Помимо нескольких примеров успеха и примеров передовой практики, также было много неудач при внедрении этих технологий в сложных контекстных условиях.

Как указано выше, за последние три десятилетия было много опыта с децентрализованным энергоснабжением на разных континентах [3,4]. Однако много раз не проводилась систематическая оценка этого опыта или достаточная передача результатов таких оценок между регионами, странами и континентами. Столкнувшись с необходимостью эффективного обеспечения доступа к электричеству для самых бедных слоев общества в течение следующих десятилетий, более систематическая оценка и передача опыта, по-видимому, имеют важное значение.

Исследования, проведенные в этой области, параллельно с децентрализованным характером внесетевого электроснабжения, по-видимому, разбросаны по различным дисциплинам и многочисленным учреждениям на разных континентах, без многих организационных случаев и форумов, которые позволяют систематически сравнивать «извлеченные уроки» и сделать совместные выводы о будущие стратегии в этой области. Поскольку исследования в этой области часто проводятся с небольшим количеством ресурсов, распространены тематические исследования применения определенных технологий в конкретном контексте. Чтобы иметь возможность сравнивать результаты тематических исследований децентрализованного энергоснабжения в разных странах развивающегося мира, было бы очень полезно иметь возможность согласовать минимальные стандарты и принятые рамки для оценки тематических исследований в международном исследовательском сообществе.

Другая особенность заключается в том, что исследования в этой области редко финансируются за счет государственных научных фондов, что позволило бы прозрачно обсуждать результаты. В частности, исследования часто финансируются международными или национальными организациями развития. Поскольку эти организации должны доказать успех своих программ финансирования, часто бывает непросто обсуждать трудности или неудачи открыто в этих контекстах или публиковать критические результаты.

На этом фоне, кажется, что нужны нейтральные научные форумы и форматы, что позволило бы открыто и без негативного воздействия на будущее финансировать проблемы, вопросы, узкие места и трудности. Такие форумы могут стать первым шагом на пути к общему изучению из предыдущего опыта.

Международная конференция «Микро перспективы для децентрализованного энергоснабжения», которая проходила в апреле 2011 года в Техническом университете Берлина, пыталась обеспечить такой форум. Он был нацелен на то, чтобы отразить современное состояние текущей научной деятельности в области децентрализованного энергоснабжения и начать открытую дискуссию о трудностях и проблемах. Презентации включали исследования, проведенные более чем в 30 разных странах на всех континентах. Различные аспекты тематических тем — «внедрение и бизнес-модели», «технология», «пользовательский опыт» и «регулирование» — обсуждались в 17 тематических сессиях с участием 120 участников. Далее в статье представлены некоторые проблемы внедрения систем децентрализованного энергоснабжения в отдаленных районах на основе презентаций и обсуждений на конференции. В большинстве докладов, полученных на конференцию, основное внимание уделялось децентрализованному электроснабжению, в остальной части этого документа основное внимание уделяется децентрализованному электроснабжению. Тем не менее, важно отметить, что области исследований вне этого внимания также привлекают внимание из-за их важности и насущной природы в контексте развития.

Проблемы внедрения систем децентрализованного энергоснабжения в отдаленных районах

Удаленные сельские районы в развивающихся странах часто характеризуются отсутствием инфраструктуры, такой как транспорт, образование и медицинские учреждения, а также тесно связаны с этими недостатками — нехваткой человеческого капитала. Трудность преодоления больших расстояний между городскими поселениями и отдаленными районами усиливается дорогами, которые находятся в плохом состоянии. Эти обстоятельства затрудняют дорогостоящие для поставщиков услуг гарантии регулярных визитов и препятствуют участию местного населения в региональных или национальных рынках.

Именно этот контекст стимулирует типичные трудности в реализации систем децентрализованного электроснабжения, которые будут изложены в этом разделе.

Многие заинтересованные стороны считают, что децентрализованные системы электроснабжения являются технологически зрелыми. Однако после более чем трех десятилетий реализации и с миллионами децентрализованных систем на местах часто известны общие сбои или системы, которые функционируют лишь частично. Технические основы преобразования солнечной энергии в электричество хорошо всем известны, но кажется, что технические системы часто не приспособлены к конкретным местным условиям, а также потребностям и навыкам пользователей. Различные опросы показывают, что внедренные технологии часто не защищены от повреждения или снижения функциональности в результате местных погодных условий: солнечные домашние системы часто являются малорослыми, их батареи повреждаются в дождливые сезоны, контроллеры заряда не адаптируются к высоким температурам. Кроме того, наблюдается, что пользователи часто имеют неполную или ложную информацию о возможностях установленных систем и разочарованы, потому что они не могут использовать их по назначению.

Из-за отсутствия передачи информации между производителями, техническими специалистами или пользователями, часто не гарантируется, что компоненты технической системы будут установлены должным образом. Области солнечной панели, находящейся в тени или устанавливающие кабели неправильного сечения — это несколько примеров, которые уменьшают возможности таких систем и приводят к проблемам с функциональностью. Удаленность многих сельских районов дополнительно затрудняет обеспечение регулярных ремонтных услуг и предоставление доступа к запасным частям. Недостаточное планирование и снижение доступности запасных частей приводит к установке неадекватных компонентов, которые, в свою очередь, влияют на возможности систем. Более того, пользователи часто не информируются о границах систем и склонны их чрезмерно использовать. Системы, которые, как представляется, работают нормально в лабораторных условиях, не работают в реальных условиях из-за неправильного обращения, использования и обслуживания.

Внедрение систем децентрализованного энергоснабжения все в большей степени связано с моделями микрофинансирования, которые особенно позволяют потребителям с более низкими доходами инвестировать в них. Недавние исследования показывают, однако, что существующие схемы связывания предоставления технических систем с микрокредитами отличаются от их воздействия на пользователей.

Наметив некоторые трудности внедрения систем децентрализованного энергоснабжения в отдаленных районах, ясно видно, что эффективность стратегий внедрения должна быть увеличена. Основываясь на обсуждениях на международной конференции в Берлине, представлены некоторые идеи относительно будущих подходов, которые можно было бы использовать в исследованиях и разработках.

Требования к технологии децентрализованных энергетических систем особенно высоки из-за сложного контекста. Технология должна быть надежной, удобной и надежной с технически точки зрения. Хотя для предотвращения высоких издержек необходима определенная стандартизация, необходимо иметь возможность адаптировать технологии к конкретным контекстным условиям. Пилотные модели новых технических систем должны оцениваться в разных климатических условиях и в непосредственном контакте с лицами, ответственными за установку и обслуживание этих и / или их пользователей. Подход «обучения путем внедрения» представляется недостаточным, учитывая уязвимость целевой группы, которая часто сталкивается с проблемами, связанными с существованием. Наличие запасных частей должно быть проще, если системы производятся из региональных ресурсов и с региональными ноу-хау; инженеры должны учитывать этот факт в процессе разработки.

Опросы показывают, что разработка существующих децентрализованных технологий часто не учитывает жизненных условий пользователей в достаточной мере. Контрасты между жизненным миром развивающегося инженера и конечного пользователя особенно высоки, если технологии развиваются в промышленно развитых странах. Но также в национальных условиях развивающихся стран могут существовать огромные различия между повседневной жизнью высокообразованных лиц, проживающих в городских районах, и малообеспеченными бедными домохозяйствами, проживающими в отдаленных сельских районах. Уровни образования конечных пользователей (и тех, кто отвечает за услуги) и их повседневная жизнь должны учитываться при проектировании энергетических систем, но при разработке информационного материала, связанного с их установкой или обслуживанием. Следует также учитывать специфику культурного фона, а также разницу между процессами принятия решений в отношении инвестиций и фактического использования таких систем. Особенно с точки зрения обеспечения систем энергоснабжения, которые мотивируют продуктивное использование, представляется важным узнать больше о профилях пользователей, дифференцированных в потребительские и продуктивные применения.

Как показал опыт, во многих случаях недостаточно обеспечить децентрализованные системы энергоснабжения, которые могут быть установлены техническими специалистами или даже самими пользователями; решающее значение имеет обеспечение их надлежащей установки и регулярного обслуживания. Параллельно с продолжающимися тенденциями в предоставлении «систем обслуживания продуктов» в высокотехнологичных контекстах, кажется, крайне важно обеспечить управление качеством через широкий спектр услуг в зависимости от конкретной технологии. Такой «пакет» должен включать услуги по установке, ремонту, обслуживанию, модернизации и утилизации. Крайне важна нейтральная консультационная сессия по выбору технологии, наилучшим образом отвечающей интересам пользователей и адекватной стратегии финансирования, которая не несет высоких рисков для домашнего хозяйства. Переход от «предоставления технологий» к «обеспечению систем обслуживания энергетических продуктов» имеет большие шансы для регионального экономического развития, если местное население интегрировано в предложение компонентов этих услуг. Предоставление услуг также обеспечивает прямой контакт между коммерческими или частными конечными пользователями и позволяет быстро адаптировать технические системы в соответствии с потребностями пользователей.

Обеспечение доступа к энергии не всегда приводит к ее использованию в производственных целях, что приведет к значительному увеличению доходов домашних хозяйств. Многие потребители используют предоставленную энергию главным образом в потребительских целях и получают выгоду от экономии на прежних расходах на энергию и улучшения условий жизни. Поскольку внедрение этих технологий в большинстве случаев зависит от инвестиций, это важный момент, требующий неотложного внимания. До сих пор мало известно о потенциале различных децентрализованных энергетических систем для различных видов продуктивного использования. Сравнительный анализ различных децентрализованных энергетических систем и их экономическое влияние на производительность различных предприятий могут дать важные результаты в отношении технических требований и схем финансирования. В этом контексте важно различать производительность одного бизнеса и производительность всей деревни или сообщества. Необходимы анализы о том, повышает ли повышение производительности на индивидуальном уровне богатство всего сообщества или, скорее, углубляет социальное неравенство.

Конкуренция также является еще одним важным аспектом в контексте производительности: хотя децентрализованное энергоснабжение может быть дешевле в внесетевых областях по сравнению с расширением централизованной сети, производители вне сети все еще должны конкурировать на национальном рынке с теми, у кого есть доступ к более дешевому централизованному энергоснабжению.

Доступ к энергии является необходимым, но не достаточным условием для создания новых предприятий и повышения производительности. Экономическое развитие в отдаленных регионах можно поощрять только благодаря совместным усилиям различных политических секторов, таких как образование, здравоохранение, сельское хозяйство и региональное развитие. Поэтому системы децентрализованного энергоснабжения должны быть включены в региональные стратегии экономического развития.

Литература:

Специальный доклад МГЭИК по возобновляемым источникам энергии и смягчению воздействий на изменение климата / Межправительственная группа экспертов по изменению климата, 2011 г, 247 с.
Отчет REN21 о состоянии возобновляемых источников энергии в мире 2010 г.; Институт глобального мониторинга; Международное энергетическое агентство, 45 с.
Белкин, А. П. Оценка эффективности перехода на децентрализованное энергоснабжение в Тюменской области / А. П. Белкин, А. В. Дубова // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2016. № 2. С. 5–13.
Кузнецов, Д.С., Ключевые факторы развития возобновляемых источников энергии в Германии / Д. С. Кузнецов, Х. Меннен // АПК России. 2016. Т. 23. № 2. С. 349–355.

Основные термины (генерируются автоматически): децентрализованное энергоснабжение, система, возобновляемый источник энергии, децентрализованное электроснабжение, область, пользователь, район, экономическое развитие, международная конференция, местное население.

Снизу вверх: Проектирование децентрализованной энергосистемы | Новости

| Контакты по связям со СМИ

Междисциплинарная группа представляет сеть будущего

Пришло время обновить ваш браузер. Он не поддерживает тег видео.

18 февраля 2022 г. | Коннор О’Нил | Связь со СМИ

В США появляется далеко идущее видение будущего электросетей.
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики (DOE).

За последние несколько лет это видение выросло из теории на доске в реальную силу.
эксперименты на лабораторном оборудовании.

Это называется «Автономные энергетические сети» (АЭГ), попытка обеспечить сеть будущего
может управлять растущей базой интеллектуальных энергетических устройств, переменной возобновляемой энергии,
и расширенные элементы управления.

«Сетка будущего будет гораздо более распределенной и слишком сложной, чтобы ее можно было контролировать с помощью сегодняшних
методы и технологии», — сказал Бенджамин Кропоски, директор Power Systems NREL.
Инженерный центр. «Нам нужен путь, чтобы добраться туда — чтобы раскрыть потенциал всех этих
интеграции новых технологий в энергосистему».

Усилия AEG предусматривают самоуправляемую энергетическую систему — очень «осведомленную» сеть технологий.
и распределенные элементы управления, которые работают вместе для эффективного согласования двунаправленной энергии
предложение к спросу на энергию. Это жесткий поворот от сегодняшней системы, в которой централизованно
контроль используется для управления односторонними перетоками электроэнергии к потребителям по линиям электропередач
которые исходили от центральных генераторов.

Вместо этого сетки AEG состоят друг из друга, как фрактальная группа микросетей.
Секции или «ячейки» AEG используют всепроникающую связь и управляемость для постоянного
добиваться своих лучших условий работы, которые приспосабливаются к темпераменту клиента
спрос, доступная генерация и ценообразование.

Децентрализованное управление решает несколько проблем для нашей изменяющейся сети. Миллиардами новых энергетических устройств, генерирующих энергию из переменных ресурсов, трудно управлять централизованно — проблема слишком сложна. Помимо технических
препятствия, нашим сетям также нужна новая парадигма устойчивости, защита от стихийных бедствий и кибератак.

AEG использует ресурсы, которые у нас есть (и еще несколько в пути), чтобы создать наиболее устойчивый
и экономичная сетка возможна. На данный момент AEG представляет собой высокотеоретическую основу для
наши будущие энергетические системы, из которых можно построить, с потенциальным применением через 10 лет и
только несколько первых пользователей в настоящее время испытывают эту технологию. Но он приближается
очень конкретное будущее.

Это потому, что команда NREL начала с создания прочного фундамента: теории, лежащей в основе
АЕГ.

Заполнение пробелов в литературе

AEG следует из текущего проекта передового энергетического агентства Министерства энергетики, Advanced
Агентство исследовательских проектов-Энергетика (АРПА-Э). Группа ученых NREL, работающих в
Программа ARPA-E оптимизированных распределенных энергетических систем (NODES) сконцентрирована
по разработке оперативных методов оптимизации и управления энергосистемами.

Исследователи NREL Аннабель Пратт, Чин-Яо Чанг, Бри-Матиас Ходж и Бенджамин
Кропоски сотрудничает в Энергетическом центре Power Systems в области интеграции энергетических систем
Объект (ESIF) в NREL.

«Я бы сказал, что для нас все началось с NODES», — сказал старший научный сотрудник AEG Technical.
Ведущий Андрей Бернштейн. «С точки зрения алгоритмов и структуры, NODES охватывает только один
ячейка — одно ограниченное сообщество. Затем Бену пришла в голову идея иметь клетки, которые взаимодействуют друг с другом.
друг с другом, чтобы сформировать иерархическую систему, которая могла бы покрыть всю сетку. Это
как это перешло к многоклеточной перспективе».

С запуском NODES в 2015 году Бернштейн и его коллега-исследователь NREL Эмилиано Далл’Анезе
нацелились на новые алгоритмы для распределенной сетки. В этих алгоритмах используется
ограниченное вычисление многих клиентских устройств (например, инверторов) для функциональной работы
сетки.

«Наши основные алгоритмы основаны на теории оптимизации и управления, — сказал Бернштейн.
«Если вы обратитесь к литературе, то увидите, что между ними существует разрыв: оптимизация находит решения.
(но игнорирует реальные условия), в то время как алгоритмы управления работают для стабилизации в
не идеальные условия. Мы соединяем два домена».

Бернштейн и Далл’Анезе много публиковали на эту тему, создавая
теоретическую основу для этой новой дисциплины в их документах «Оптимизация распределительных сетей на основе обратной связи в реальном времени: единый подход » и « Онлайн-оптимизация в качестве контроллера обратной связи: стабильность и отслеживание ». В последовательных проблемах, с которыми они сталкиваются, преобладают несколько жестких фактов.
Например, поток энергии непрерывен, а измерения — нет; и умные дома
и фотоэлектрические инверторы не являются суперкомпьютерами, которые могут решить сложную оптимизацию
проблемы.

«Что нового в нашем решении, так это то, что мы решаем проблему, состоящую из двух частей», — сказал Кропоски.
«Во-первых, из-за большого количества устройств мы не можем использовать централизованное управление, но
вместо этого должны распространять задачу оптимизации. Другая проблема в том, что у нас есть
изменяющиеся во времени условия, поэтому оптимизация меняется каждую секунду и
должны быть решены в режиме реального времени».

Наследие NREL в этой области помогло найти путь к реальной реализации.
В Калифорнии и на Гавайях — двух штатах, которые выиграют от AEG, — NREL помог устранить неполадки.
дюжина проблем, связанных с инверторами, установленными заказчиком, продвигая их состояние
искусство в пути. Что происходит, например, когда вращающиеся генераторы, уравновешивающие
частоты в 60 (или 50) Гц выведены из эксплуатации? Методы, разработанные для Гавайев, а затем использованные в Калифорнии, помогли ответить на этот вопрос, добавив в инверторы функции интеллектуальной сети.
повысить стабильность.

Остаются и другие проблемы, такие как определение полного набора функций инвертора, необходимых для стабилизации сети, а также необходимых стимулов.

На теоретическом уровне AEG объединяет эти разработки вместе с опытом NREL.
в разработке технологий управления, управлении микросетями и распределительными системами, а также
кибербезопасности — в более крупную и полную теорию. Расширяющееся сообщество AEG, которое
Созванный в апреле во время семинара в NREL, основное внимание уделяется пониманию всех частей головоломки и устранению пробелов. Но
Пока алгоритмы AEG все еще находятся в разработке, команда привлекает партнеров по всему миру.
отрасли промышленности и энергетики, чтобы увидеть, как AEG выглядит на практике.

Текстовая версия

Набирает обороты

Подобно сетке, которую команда оптимизирует, появляются распределенные «ячейки» поддержки
для АЕГ. В рамках лаборатории круг участников AEG расширяется благодаря
на финансирование исследовательских проектов, направляемое NREL. Как руководитель проекта
исследователь, Кропоски хочет, чтобы мяч продолжал вращаться в других областях энергии, в то время как
теоретики продолжают собирать скелет программы.

Одной из таких областей является энергия ветра, в которой будущее AEG также предполагает автономную
ветряная электростанция. Дженнифер Кинг, исследователь из NREL, провела последний год, создавая
срез ветра AEG.

«Это один из моих самых любимых проектов, — сказал Кинг. «Это хорошее сочетание прикладного
исследования, но мы по-прежнему работаем на фундаментальном, техническом уровне».

Работа Кинга помогает заложить фундамент AEG — решить задачи оптимизации
для саморегулирующихся ячеек размером с ветряную электростанцию. Но ее исследования также касаются оптимально
интегрируя переменную поставку энергии ветра.

«Сегодня просто не существует методов и связи между технологиями»,
— сказал Кинг. «Одна из мыслей состоит в том, что здания могут перераспределять свою нагрузку, чтобы попытаться соответствовать (
переменная мощность ветра), поэтому мы работаем с командой по строительству, чтобы понять
как.»

Тенденции, предшествующие AEG, уже проявляются и в области зданий. Министерство энергетики недавно выделило гранты на автоматизированное управление зданиями. Дополнительное финансирование автономных ветроэнергетических систем, поступающее от Управления Министерства энергетики США.
Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии направлены на улучшение работы ветряных электростанций с
Концепция АЕГ. Усилия также недавно получили поддержку через Фонд коммерциализации технологий Министерства энергетики США.

Внедряя эти сложные системы, AEG направляет свой прогресс в направлении
единое решение для сети. Но при этом AEG также открывает двери Пандоры.
коробка технических задач. «Чем больше мы копаем, тем больше тем мы находим, которые нуждаются
решать», — сказал Кропоски.

Среди них шкала. В настоящее время команда моделирует AEG с несколькими сотнями узлов.
на высокопроизводительном компьютере, расположенном в Центре интеграции энергетических систем NREL. Но такие регионы, как Bay Area, имеют более 20 миллионов контрольных точек. Как бы
AEG выступит, если будет развернуто там? И какие рыночные стимулы потребуются для этого?

Попытка решить судьбу миллиона вещей посекундно — вот где вызов.

— Дженнифер Кинг, исследователь NREL

От основ к функциональности

Коротко выразился Кинг: «Время решения алгоритма требуется каждую секунду.
ежесекундно решать судьбу миллиона вещей — вот в чем трудность
приходит в.»

Кроме того, выходя за пределы теоретического мира, реальные энергетические системы создают реальные проблемы.
Коммуникации задерживаются, сетевые устройства поступают от многих поставщиков, а данные не всегда
доступны там, где это необходимо. Это особая задача для Бернстайна и команды, чья
алгоритмы должны быть надежными, несмотря на не очень идеальные условия.

«Допустим, мы создаем очень хорошие алгоритмы, — сказал Бернштейн. «Они по-прежнему зависят от
физика — топология линий и модели устройств. Если вы находитесь в здании
и вы хотите выбрать, что включить или выключить, вам нужно иметь точную модель
этого здания, которое может быть трудно найти».

Чтобы преодолеть такие особенности, как модели устройств, Бернштейн использует большие данные и
инструменты машинного обучения.

«Иногда определить модель сложнее, чем научиться быть оптимальным на основе данных
и измерений, — сказал Бернстайн. — Вместо того, чтобы строить модели, мы используем данные
научиться оптимальному поведению напрямую».

Другие условия ограничивают AEG; есть висящие вопросы о том, как
организовать коммуникационную инфраструктуру и, что особенно важно, как обеспечить это будущее
инфраструктуры от киберугроз. Такие практические вопросы будут в центре внимания AEG.
принимает реальную форму.

Путь к рынку Подтверждение

Хотя Kroposki прогнозирует 10-летнюю работу, появление AEG на рынке может произойти раньше. Есть
уже продвигаются к коммерциализации алгоритмов AEG. Теория, что Бернштейн
и Dall’Anese, построенный для питания AEG, был выбран программой I-Corps Министерства энергетики США для
продвижение на рынок. IP Group также выбрала AEG в качестве кандидата на технологическое ускорение.
портфолио.

Промышленность тоже отстает от видения. Siemens сотрудничает с NREL для разработки
методы распределенного управления при поддержке Управления технологий солнечной энергии Министерства энергетики США.
Точно так же совместная работа NREL с Eaton основана на усилиях AEG по
автономные, электрифицированные мобильные решения.

Первый реальный тест алгоритмов AEG проходит в Сономе.
виноградник. Микросеть фермы Stone Edge Farm Estate была запрограммирована на распределенное управление.
используя теорию, первоначально разработанную Бернштейном и Далл’Анезе.

NREL также изучил, как поддерживать рынок распределенной энергии с использованием блокчейна — вариант для так называемых транзакционных энергетических рынков. Кропоски ожидает, что «вы
вероятно, увидеть, как AEG появляется снизу вверх; начиная с больниц, университетских городков и
сообщества».

Действительно, небольшое совместное предприятие в Колорадо, Holy Cross Energy, уже внедряет методы управления, полученные в результате работы ARPA-E NODES.

По мере развития теории — от основ к моделированию и маломасштабному применению — Кропоски
надеется, что участие также будет расти.

«Есть много людей, работающих над крошечными аспектами этого… мы рассматриваем это как
широкое видение. Если вы заинтересованы в этой работе, пожалуйста, свяжитесь с нами».

Узнайте больше о работе NREL по модернизации сети.

—Коннор О’Нил

Энергетика – интеграция децентрализованных поставщиков

Увеличение поставок энергии из ртутных регенеративных источников изменяет потребность в системных услугах и требует большей гибкости в энергоснабжении. WAGO поддерживает операторов сетей, которые интеллектуально связывают возобновляемые источники энергии и контролируют их.

Доля возобновляемой энергии неуклонно и быстро растет во всем мире. Однако изменчивая мощность фотогальваники и ветра имеет недостатки для управления сетью. Нестабильное снабжение затрудняет прогнозирование объема производства и обеспечение стабильности сети. Но есть решения, которые разгружают сеть.

Управление питанием: целенаправленное подавление солнца и ветра

Чтобы обеспечить безопасность системы по мере увеличения количества возобновляемых источников энергии, сетевые операторы могут дистанционно уменьшать мощность систем солнечных и ветряных электростанций в случае перегрузки сети. Закон о возобновляемых источниках энергии устанавливает правила в зависимости от мощности завода. В зависимости от требуемого диапазона сигнала WAGO собирает для вас подходящее решение телеуправления из более чем 500 различных модулей ввода/вывода.

Преимущества решения WAGO:

Широкий ассортимент продукции: от простого пошагового управления с командой аварийного останова или без нее до управления cos-ϕ или Q/U
Прямое подключение к компьютеру солнечной или ветровой электростанции через OPC-XML, Soap или Возможен протокол MODBUS RTU/TCP
Связь с системой в соответствии с индивидуальными требованиями
Кибербезопасность: Контроллеры PFC100/PFC200 соответствуют текущим правилам ИТ-безопасности для сетевых операторов и могут быть усилены, как описано в официальном документе BDEW.
Подключение к облаку: подключение к облаку благодаря обновлению программного обеспечения MQTT
Также возможно соединение систем через IEC 60870, IEC 61850 или DNP 3. 0

Солнечные электростанции могут управляться дистанционно.

Виртуальные электростанции: интеллектуальные сети производства и потребления

На виртуальных электростанциях децентрализованные генераторы, системы хранения и управляемые нагрузки, такие как аварийные генераторы или производственные системы, образуют гибкую и регулируемую комбинацию. Их интеллектуальная синхронизация снижает нагрузку на энергосистему. Телеконтроллеры WAGO соответствуют требованиям стандарта связи VHPready 4.0, обеспечивая бесперебойное подключение систем.