Интеграция солнечной и ветровой генерации с помощью «неявного» хранилища энергии

IEA PVPS, программа по фотоэлектрическим системам (PVPS) Международного энергетического агентства (МЭА) опубликовала доклад ‘Firm power generation’ («Бесперебойная выработка электроэнергии»), в котором описываются оптимальные подходы к интеграции переменных возобновляемых источников энергии в энергосистемы.

Ветровая и солнечная энергетика – технологии, обладающие наибольшим потенциалом развития на сегодняшний день и самыми низкими удельными издержками.

Однако ветер и солнце представляют собой переменные возобновляемые источники энергии, зависящие от погоды и сезона. При массовом распространении требуется «преобразование их из непостоянных в стабильные ресурсы, которые постоянно доступны для удовлетворения спроса 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году».

Технологии, необходимые для преобразования переменных ВИЭ в стабильную генерацию, уже существуют. К ним относятся системы накопления энергии (СНЭ), оптимальное сочетание переменных ВИЭ и других возобновляемых ресурсов, географическое рассредоточение, гибкое управление спросом и предложением и т.п.

Какое решение может стать оптимальным?

Авторы доклада вводят термин неявное хранилище энергии (англ. — Implicit Storage). Оно не имеет ничего общего со СНЭ. Речь идёт о создании избыточных мощностей солнечной и ветровой энергетики, которые предназначены для регулирования, сокращения (англ. — curtailment) выработки и позволяют снизить потребность в физическом хранении энергии.

Основываясь на углубленных тематических исследованиях, IEA PVPS делает вывод, что практически в любой точке планеты энергосистемы могут работать с почти 100% долей переменных возобновляемых источников, надежно поставляющих энергию и удовлетворяющих спрос 24/365, при условии, что ресурсы ВИЭ оптимально преобразуются из погодозависимых в стабильные и постоянные. И в качестве такого оптимального решения рассматривается создание «неявного хранилища». Такая стратегия обеспечивает приемлемые общие затраты, включающие в себя как затраты на генерацию, так и расходы на интеграцию в энергосистему.

Этот подход схематично представлен на приведенном графике, показывающем, что относительно небольшие объемы «неявного хранилища» ведут к значительному сокращению затрат, связанных с потребностью в «реальных» накопителях.

В работе описаны модели энергосистем со 100% долей ВИЭ в различных местах земного шара. Отмечается, что переменные ВИЭ способны полностью заменить все традиционные источники. Это и экономически, и технически возможно. В настоящее время существуют технологии инверторов, «формирующие сеть», которые решают любые проблемы с частотой и стабильностью сети, возникающие в результате замены вращающихся тепловых генерирующих установок.

Исторически считалось, что принудительное сокращение выработки (curtailment) является плохим вариантом, его следует избегать и сводить к минимуму. Однако точка зрения меняется. Один из основных выводов работы МЭА заключается в том, что управляемое сокращение выработки солнечных/ветровых электростанций является необходимым условием энергетического перехода и значительно снизит общие затраты на него. СНЭ станут важной частью энергосистемы в будущем. Но хранить или преобразовывать каждый киловатт-час фотоэлектрической энергии было бы слишком дорого, заключают авторы.

Описанный в докладе МЭА подход не является новым. В 2020 году была опубликована научная статья, которая обосновывала, что «Curtailment — ограничение выработки солнечных электростанций – не потеря, а инструмент».

В другом исследовании отмечалось: «когда разрешено ограничение выработки (curtailment), взаимодополняемость энергии ветра и солнца дает значительное преимущество за счет сокращения потребности в накопителях энергии и балансирующих мощностях, необходимых для достижения определенного уровня распространения возобновляемых источников энергии в системах».

Также напомню, что потребность в накопителях энергии в деле развития переменных ВИЭ часто преувеличивается.

Читайте также: Интеграция ВИЭ в энергосистему: практика, мифы и легенды.

Уважаемые читатели !!

Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.

Яндекс Кошелёк (ЮMoney)

Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241