facebook
Солнце

Солнечные электростанции для обеспечения системной надежности

Солнечная электростанция

Солнечная энергетика отличается нестабильным, нерегулируемым характером выработки. Поэтому считается, что солнечные электростанции не могут обеспечивать стабильное энергоснабжение, а увеличение доли такой «спонтанной» генерации в энергосистеме до неких высоких уровней приводит к нарушениям в работе сетевого хозяйства, высоким потерям производимой электроэнергии и прочее.

Калифорнийский системный оператор (California Independent System Operator — CAISO) вместе с Национальной лабораторией возобновляемой энергетики (NREL) и производственно-энергетической компанией First Solar провели ряд тестов на принадлежащей First Solar фотоэлектрической солнечной электростанции мощностью 300 МВт. Тесты проводились в целях демонстрации «операционной гибкости» солнечной электростанции и ответа на следующий вопрос: могут ли объекты фотоэлектрической генерации обеспечивать сходные с традиционными электростанциями операционные характеристики и предоставлять вспомогательные услуги (ancillary services) энергосистеме.

Важность исследования была обусловлена, среди прочего, особенностями энергетики штата Калифорния, где доля солнечной энергетики высока и будет расти в дальнейшем.

Результаты изложены в докладе «Demonstration of Essential Reliability Services by a 300-MW Solar Photovoltaic Power Plant» («Демонстрация солнечной фотоэлектрической электростанцией мощностью 300 МВт основных услуг по надежности»).

В типичной фотоэлектрической станции задействовано несколько силовых электронных инверторов, и при использовании сложных «продвинутых» элементов управления она может способствовать стабильности и надежности электросети. Тесты показали, как применение усовершенствованных средств управления мощностью (advanced power controls) может позволить солнечной электростанции стать поставщиком широкого спектра сетевых сервисов, в том числе оперативного (горячего) резерва, следования за нагрузкой (load following), поддержки напряжения (voltage support), регулирования частоты, сглаживания изменчивости (variability smoothing) и др. Проведенные испытания, результаты которых отражены в публикации, включали в себя различные формы управления активной и реактивной мощностью, напряжением и коэффициентом мощности.

В двух словах содержание и результаты тестов можно описать следующим образом. Для электростанции принудительно снижалась выработка (выдаваемая мощность) по сравнению с «естественным» объемом генерации (например, «минус 30 мегаватт»). Это делалось для обеспечения маневренности – возможности увеличивать и сокращать выработку в дальнейшем в зависимости от автоматизированных команд системного оператора. После этого солнечная электростанция получала соответствующие «задания» с разными условиями и в разное время суток. На рисунке ниже в качестве примера показано, что для взаимодействия с системным оператором максимальная утренняя выработка (зеленая линия) снижена на 30 мегаватт (оранжевая линия) и выдача мощности происходит в точном соответствии с командами системного оператора.

вспомогательные услуги солнечных электростанций

Проект продемонстрировал, что солнечная генерация в сочетании с усовершенствованной электроникой может способствовать общесистемной надежности. По результатам тестов был сделан «вывод, что точность регулирования с помощью солнечной электростанции на 24-30 процентных пунктов выше, чем у газотурбинных технологий».

У читателя может возникнуть вопрос: зачем солнечной энергетике заниматься технологически сложными вспомогательными услугами, если есть накопители энергии, которые, вроде бы, лучше подходят для этого?

Действительно, в Калифорнии активно идет строительство электрохимических накопителей энергии. В то же время их суммарные мощности пока недостаточны, чтобы сколько-нибудь серьезно влиять на систему в целом. Поэтому в ближайшем будущем вспомогательные услуги, предоставляемые ВИЭ, будут использоваться для повышения гибкости и надежности системы и для сокращения потребности в оперативных резервах обычных электростанций. В энергосистеме с высокой долей «спонтанной» генерации на основе солнца и ветра будет применяться целый набор инструментов, повышающих гибкость системы. Это будут и накопители, и управление спросом, также как и рассмотренное здесь «продвинутое» регулирование выработки солнечных электростанций.

Предыдущая статьяСледующая статья

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *