На нынешний день в мире опубликовано множество исследований и моделей «климатически-дружественных» энергетических систем, в которых подавляющая часть энергии вырабатывается на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Эти работы подтверждают, что в таких энергосистемах могут гарантированно и своевременно производиться необходимые объёмы электричества. В частности, мы писали об интересном немецком исследовании, рассказывающем, как будет устроена будущая система с доминирующей долей ВИЭ, чтобы без помех проходить длительные периоды пасмурной и безветренной погоды.
В то же время большинство этих исследований ограничивается вопросами обеспечения необходимого количества энергии и уделяет мало внимания более тонким вопросам качества энергоснабжения, скажем, поддержания баланса, частоты.
Этот пробел пытается ликвидировать новый доклад Немецкого энергетического агентства (Dena) «Системная надёжность 2050» (Systemsicherheit 2050).
В этом объемном (230 страниц) исследовании отмечается, что с принятием Федерального закона по защите климата была сформулирована цель обеспечить Германию к 2050 году климатически нейтральной энергией [точные количественные параметры снижения выбросов СО2 к 2050 году этим законом не установлены — В.С.]. Это приведёт к тому, что выработкой электроэнергии вместо небольшого числа традиционных электростанций страны будут заниматься миллионы децентрализованных объектов. Электричество все чаще будет производится в местах с хорошими погодными условиями, а не в непосредственной близости от центров потребления. Вместо управляемых, непосредственно подключённых к магистральным сетям электростанций, всё большие объёмы энергии будут вырабатываться зависимыми от погоды объектами в распределительных сетях. Новые потребители, такие как электромобили и тепловые насосы, увеличат спрос на электроэнергию в долгосрочной перспективе. Одновременно значительно увеличится гибкость на стороне нагрузки. Все эти события ведут к радикальным изменениям и ставят вопрос, какие меры необходимо предпринять для обеспечения гарантированно безопасной и надёжной работы системы.
Результаты исследования Dena показывают, что надёжная и безопасная работа энергосистемы 2050 года технически возможна.
Отмечается, что возобновляемые источники энергии и другие децентрализованные системы могут вносить больший вклад в системную надёжность.
Системные услуги регулируют частоту, напряжение и нагрузку и тем самым обеспечивают надёжность энергоснабжения. В настоящее время они в основном предоставляются крупными тепловыми электростанциями, хотя децентрализованные генерирующие установки, потребители и системы хранения энергии также технически способны выполнять многие задачи для обеспечения системной надёжности [см. «Солнечные и ветровые электростанции способны оказывать системные услуги не хуже, чем традиционная энергетика»].
Для реализации потенциала возобновляемых источников энергии в этом деле особенно важна оптимизация процессов координации между системными операторами, а также между системными операторами и объектами генерации.
Исследование показывает, что децентрализованные энергетические системы, работающие на уровне распределительных сетей, в 2050 году смогут покрывать значительную часть потребностей магистральных сетей в реактивной мощности, если они отвечают необходимым техническим требованиям и установлены соответствующие процессы координации. Также отмечается, что в 2050 году небольшая доля ветроэнергетических и фотоэлектрических систем, а также гибких нагрузок будет способна обеспечить достаточный ресурс для восстановления частоты.
Dena подчеркивает необходимость дальнейшего технического развития и регулирования. Скажем, для преодоления экстремальных событий, в результате которых энергетическая система попадает в аварийные ситуации, в будущем возникнет значительная дополнительная потребность в мгновенном резерве. Его смогут обеспечивать децентрализованные генераторы, системы хранения энергии и нагрузки потребителей, но для этого они должны будут оснащены преобразователями (инверторами), «формирующими систему» (позволяющими поддерживать её технические параметры).
В то же время, нынешняя нормативная база не содержит достаточных экономических стимулов для предоставления многих системных услуг новыми участниками системы (ВИЭ, накопители и т.д.). Поэтому при её модернизации рекомендуется учитывать не только текущие потребности, но и будущую конфигурацию энергосистемы, и закладывать в нормы соответствующие меры стимулирования.
Дорогие читатели!
В эти тяжелые времена эпидемии Covid-19 и экономического кризиса мы продолжаем публиковать профессиональные новости и независимую энергетическую аналитику.
Рынок рекламы сегодня практически замер, а чтобы сводить концы с концами нужны средства. Поэтому, дорогие читатели, помогите чем можете, пожертвуйте по силам:
Яндекс Кошелёк или
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241