Мы довольно много пишем о системной надёжности в контексте энергетического перехода, рассказываем, как меняются технологии обеспечения надёжной работы энергосистем с распространением переменных возобновляемых источников энергии.
Давно известно, солнечные и ветровые электростанции способны оказывать многие системные услуги не хуже, чем традиционная энергетика (даже без задействования систем накопления энергии). Добавление к ним батарей создаёт практически идеальный и безуглеродный инструмент для обеспечения системной надёжности.
Недавно вышло новое исследование Австралийского института (The Australia Institute), проведенное для содействия Совету по энергетической безопасности в реорганизации Национального рынка электроэнергии.
Оно показало, что батареи и чистая энергия готовы заменить традиционную генерацию в деле обеспечения надёжности, безопасности энергосистемы.
Техническое исследование под названием «Инерция и устойчивость системы на Национальном энергетическом рынке» было написано ведущим специалистом в области экономики энергетики профессором Брюсом Маунтин и экспертом по аккумуляторным батареям доктором Стивеном Перси из Центра энергетической политики штата Виктория.
Ключевые моменты работы следующие.
Для надежного функционирования энергосистемы необходимы инструменты, которые поддерживают частоту и напряжение в безопасных пределах. Исторически эта функция в основном выполнялась угольными, газовыми и гидроэлектростанциями.
В последние годы в Австралии эти услуги все чаще оказываются с помощью возобновляемых источников энергии, аккумуляторов и управления спросом, что позволяет быстро выводить из эксплуатации угольные и газовые электростанции.
Новые энергетические технологии могут предоставлять «новую услугу быстрого регулирования частоты» (fast frequency response) и управления напряжением для обеспечения безопасности системы и снижения затрат.
Аккумуляторы и управление спросом заняли более трети (38%) рынка регулирования частоты в 4 квартале 2020 года, несмотря на то, что на них приходилось всего 0,5% генерирующих мощностей в системе.
Авторы исследования не нашли причин для беспокойства по поводу инерции в связи с закрытием традиционных (угольных) электростанций в будущем. Лишь небольшая часть инерции, содержащаяся во вращающейся массе угольного генератора, может быть использована. Количество полезной инерции, которую необходимо заменить, намного меньше, чем условная полная инерция в системе.
Недавно анонсированная система накопления энергии (батарея) компании EnergyAustralia мощностью 350 МВт, вероятно, сможет обеспечить «по меньшей мере в три раза большую инерцию», чем угольная электростанция Yallourn мощностью 1480 МВт.
В то время как угольные генераторы могут обеспечивать инерционный отклик, равный его мощности, в течение примерно трех секунд, батареи могут обеспечивать это гораздо дольше, чем требуется.
Общие требования к инерции энергосистемы снижаются, поскольку инверторные устройства становятся преобладающими как в предложении, так и в спросе на электроэнергию. Кроме того, современные индукционные электрические устройства имеют более совершенные системы управления и требуют все меньшей инерции, чтобы компенсировать недостатки системы управления.
Батареи «формируют параметры системы» (grid-forming), отмечается в исследовании. Они могут устанавливать частоту, не просто следовать ей.
Более того, даже если батареи не «формируют параметры системы» (и поэтому не могут синтетически воспроизводить инерцию вращающейся массы), их скорость отклика (в долях секунды) означает, что они могут увеличивать предложение (или снижать спрос) способом, который очень похож на инерционный отклик синхронного генератора. Это хорошо задокументировано в Австралии
«Возобновляемые источники энергии уже производят самую дешевую электроэнергию на рынке, и последней опорой, на которой могла стоять отрасль ископаемого топлива, были услуги системной безопасности, которые они всегда оказывали. Теперь мы видим, что даже эти услуги предоставляются более надежным и доступным способом с помощью возобновляемых источников энергии, и эта тенденция будет только усиливаться в будущем», — заявил профессор Маунтин.
«Угольные электростанции закрываются и заменяются экологически чистой энергией, но нет национального плана по замене операций по обеспечению системной безопасности, которые предоставляются угольной генерацией, отмечают авторы исследования. Батареи, возобновляемые источники энергии и управление спросом сдерживаются [регуляторными] барьерами, которые не позволяют им вносить вклад в безопасность системы, несмотря на их исключительный потенциал в этой сфере».
Уважаемые читатели!
Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241