Учитывая быстрое внедрение возобновляемых источников энергии со всеми их различными характеристиками, интеграция таких источников в электроэнергетическую систему представляет собой серьезную проблему для всех вовлеченных сторон. В частности, изменчивость и предсказуемость/неопределенность воздействия ВИЭ на планирование и диспетчеризацию в электроэнергетической системе.
Местоположение ВИЭ оказывает влияние на планирование, проектирование и эксплуатацию электрических сетей, а также на факторы мощности и характеристики электростанций, использующих ВИЭ. Это оказывает влияние на взаимодействие между различными генераторами и влияет на общее планирование и эксплуатацию энергосистемы.
Каково техническое воздействие на генерирующую систему?
- Суточные и сезонные колебания (например, пик выработки ветровой энергии может приходиться на утро или вечер и может иметь более высокую выработку весной или осенью). Эти системы весьма разнообразны и при необходимости их можно сократить, но максимальная выработка зависит от наличия ВИЭ (например, солнца или ветра).
- Доступность ВИЭ часто не имеет положительной корреляции со спросом на электроэнергию ни с точки зрения времени использования/доступности, ни с точки зрения местоположения, что затрудняет прогнозирование доступности производства.
- Изменчивость ВИЭ увеличивает нагрузку на диспетчерскую генерацию или другие ресурсы для обеспечения баланса между спросом и предложением. В этом контексте важно отметить, что производство электроэнергии и спрос на нее должны быть сбалансированы в любое время. Это, в частности, означает, что надежная тепловая генерация должна быть доступна в случае недостатка ВИЭ.
Энергосистема должна быть гибкой
Производство обеспечивает большую часть существующей энергосистемы, позволяя справляться с изменчивостью и неопределенностью за счет наращивания или уменьшения мощности по мере необходимости.
Большая потребность в податливости может подразумевать либо инвестиции в новую гибкую генерацию, либо модернизацию существующих электростанций, чтобы они могли работать в разных режимах. Контроль спроса (например, с помощью "умных" счетчиков) может также помочь регулировать изменчивость ВИЭ, однако технологии и системы для широкомасштабного и крупномасштабного применения все еще находятся на стадии развития.
Другим фактором, влияющим на генерацию, является возможность перепроизводства в периоды низкой востребованности, когда генераторы базовой нагрузки должны оставаться на линии и распределяться до минимального уровня.
В этой ситуации системные операторы должны иметь возможность ограничивать выход переменной генерации для поддержания стабильности системы. В связи с зависимостью от условий окружающей среды максимальное производство всей возобновляемой энергии в одном и том же месте будет происходить одновременно.
Благодаря хранению электрической энергии (например, с помощью аккумуляторов, насосов или батарей) при высоком уровне возобновляемой генерации и низком уровне спроса, а также при низком уровне возобновляемой мощности и высоком уровне спроса, можно сократить использование ВИЭ и повысить эффективность работы блоков базовой нагрузки в системе.
Однако хранение электрической энергии все еще является очень ограниченным вариантом из-за высокой стоимости и низкой плотности электрической энергии, например, в батареях.
Кроме того, диспетчерские возобновляемые источники энергии (включая гидроэнергетику с резервуарами, биоэнергетику, геотермальную энергию и т.д.) во многих случаях могут обеспечить дополнительную гибкость для системы в плане интеграции других возобновляемых источников и регулирования баланса между спросом и предложением.
Очевидно, что этот сценарий влечет за собой следующие непосредственные и стратегические последствия:
- изменения в традиционном подходе и инструментах планирования и эксплуатации взаимосвязанной энергосистемы;
- совершенствование методов и инструментов прогнозирования производства ВИЭ.
- изменения в эксплуатационных процедурах и требованиях сетевых кодексов в условиях глубоких и быстрых колебаний прерывистой генерации;
- стратегия включения ВИЭ и традиционной генерации в общий рынок электроэнергии и стимулирования инвестиций в надежную генерацию.
Итоги
Как было заявлено, основной проблемой в области ВИЭ является слабая предсказуемость. Поэтому гибкие традиционные электростанции необходимы для того, чтобы покрывать время без использования ВИЭ и справляться с быстро меняющимися требованиями.
Одним из шагов к лучшему пониманию влияния ВИЭ на систему является совершенствование инструментов прогнозирования и процедур диспетчеризации генерации.