В научном журнале по электроэнергетике (The Electricity Journal) опубликована важная статья под названием «Источники услуг, обеспечивающих надежность энергосистемы».
Существует точка зрения, что солнечные и ветровые электростанции, которые отличает вариабельная, стохастическая выработка, дестабилизируют энергосистему, требуют усиленных мер по её защите и восстановлению. Сегодня эту точку зрения можно назвать обывательской и непрофессиональной. Современные системные операторы не просто научились эффективно управлять системами с высокой долей переменных ВИЭ, обеспечивая высочайшую надежность, но и извлекать преимущества от использования электроники, используемой на солнечных и ветровых станциях.
В статье показано, что солнечные фотоэлектрические, ветровые электростанции и накопители энергии могут с высоким уровнем качества оказывать важнейшие системные услуги по обеспечению надежности системы, благодаря возможностям их инверторов.
Автор статьи Майкл Миллиган, в прошлом главный учёный в NREL (Лаборатории по возобновляемым источникам энергии при Министерстве энергетики США) с более чем 30-летним опытом работы в области электроэнергетических систем и интеграции солнечной и ветровой энергии, выделяет семь основных сетевых услуг, основываясь на документе Североамериканской корпорации по надежности электроснабжения (NERC).
Эти семь услуг сведены в таблице:
Еще десять-пятнадцать лет назад в большинстве нормативных документов ветряные турбины и солнечные электростанции не рассматривались как системно значимые элементы энергосистемы. Они могли быть просто отключены при отклонениях частоты или напряжения.
В последние годы бурный рост генерации на основе ветра и солнца вызывал серьезную обеспокоенность в отношении внезапной потери мощности при сбоях в сети, вызванной одновременным отключением большого числа ветровых турбин и солнечных станций, что в свою очередь могло привести к возникновению и развитию системных аварий, росту нестабильности частоты и/или напряжения. Эти проблемы обусловили масштабный пересмотр правил (Сетевых кодексов), которые в настоящее время включают широкий спектр технических требований, которым должны соответствовать ветряные и солнечные электростанции.
Способность поддержания непрерывности электроснабжения при сбоях в сети (англ. — Disturbance ride through capability) является на сегодняшний день одним из основных системных требований к генерирующему оборудованию, зафиксированных в кодексах и стандартах.
Как мы видим в первой строке таблицы, данную функцию ветровые и солнечные электростанции выполняют на «отлично» и «очень хорошо», то есть лучше, чем «традиционные» генераторы.
По оценке автора, все рассмотренные в статье услуги (в том числе регулирование напряжения реактивной мощностью, регулирование частоты, восстановление частоты на разных этапах системного сбоя и пр.) солнечные и ветровые электростанции выполняют на «хорошо», «очень хорошо» и «отлично». Таким образом они являются ценным активом, который должен быть использоваться для повышения надежности энергоснабжения.
В России накоплен пока небольшой практический опыт по оказанию солнечными и ветровыми электростанциями подобных услуг. Тем не менее, работа в этом направлении проводится, и те натурные испытания, которые уже завершились, подтверждают изложенные здесь выводы. По словам Михаила Неврюзина, главного инженера СЭС Астраханской области ООО «Солар Системс», «по итогам эксплуатации двух солнечных электростанций (мощностью 15 МВт каждая) можно констатировать, что возможности современных инверторов позволяют поддерживать надежность энергосистемы благодаря реализованным в них функциям регулирования активной и реактивной мощности, что может быть использовано для поддержания необходимого уровня напряжения сети. Реализация алгоритма регулирования частоты в полном соответствии с современными системными требованиями также благоприятно сказывается на надежности энергосистемы».
Дополнительно: Управление выработкой солнечных электростанций и маневренность энергосистемы.