Обсуждение проблемы изменения климата привело к тому, что в различных странах были предприняты значительные усилия по минимизации "углеродного следа" в энергоснабжении. Помимо всех секторов производства и потребления энергии, эти усилия оказывают влияние и на электроэнергетическую систему.
Мотивация
Все больше традиционного производства электроэнергии на тепловых электростанциях заменяется возобновляемой и распределенной. Это позволяет снизить загрязнение углекислым газом (CO2), например, за счет снижения углеродных выбросов.
Одним из предпочтительных вариантов, особенно в Европе, является переход к структуре производства электроэнергии, в которой доминирует возобновляемая и рассредоточенная генерация для сокращения "углеродного следа".
Например, Евросоюз ставит перед собой следующие задачи по обеспечению устойчивого роста:
- Сокращение выбросов парниковых газов на 20% по сравнению с уровнем 1990 г. к 2020 г.
- Увеличение доли возобновляемой энергии в конечном потреблении до 25%.
По сравнению с 2011 годом глобальные выбросы CO2 - предположительно основной причины глобального потепления - увеличились лишь на 1,1 % в 2012 году (3% в 2011 году), но все еще достигали рекордного уровня - 34,5 млрд. тонн в 2012 году. Тем не менее, рост возобновляемой генерации в электроэнергетической системе внушителен. Доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как ветер, фотоэлектричество (солнечная энергия) и биотопливо, растет ускоренными темпами, например, в 2012 году более 20% мирового производства электроэнергии уже покрывалось за счет ВИЭ.
Авария на АЭС "Фукусима" в 2011 году может способствовать развитию возобновляемой энергетики, поскольку некоторые страны (например, Германия) уже решили отказаться от использования атомных электростанций для производства электроэнергии, что приведет к негативным последствиям увеличения углекислого газа, если остановленные атомные электростанции не будут заменены возобновляемыми источниками энергии.
Первые выводы
Это свидетельствует о том, что переход электроэнергетической системы от традиционной генерации к распределенной, включая ВИЭ, системе производства электроэнергии уже начался и ускоряется. Развитие установленной ветроэнергетической мощности в различных странах за последние годы только растет.
В этом контексте важным вопросом является определение адекватного сочетания источников для обеспечения спроса на электроэнергию с учетом вопросов безопасности, эффективности и экологии, включая все имеющиеся источники:
- гидроэнергетику с резервуаром и без него;
- тепловую (газ + уголь + атом);
- возобновляемую (ветер + солнечная + биомасса).
Адекватное сочетание источников должно обеспечивать максимальную техническую и экономическую выгоду, которая может быть получена с учетом характеристик всех источников энергии, имеющихся в электроэнергетической системе.
Многие заинтересованные стороны обсуждают эти очень важные вопросы и имеют различные мнения и опыт в отношении вызовов, угроз, возможностей и недостатков этого продолжающегося процесса.
Вопрос сложный: с одной стороны, люди хотят иметь дешевую и надежную энергию и стабильное снабжение, а с другой стороны, переходный процесс и связанные с ним изменения сегодня не являются полностью прозрачными.
Например, существует множество проблем, связанных со сбалансированностью спроса и предложения, которые требуют новых или усовершенствованных технологических решений. Большинство воздействий, например, на внутренний энергетический рынок (ВЭР) в связи с увеличением субсидий на возобновляемую генерацию, пока еще не рассматриваются в достаточной степени. Кроме того, заинтересованные стороны ищут независимые и объективные источники информации, которые не мотивированы конкретными политическими или экономическими интересами. В частности, эта потребность в объективной информации очень высока для политических заинтересованных сторон и директивных органов.
Проблемы
Большинство стран мира решили бороться с глобальным потеплением, однако необходимо учитывать многие спорные моменты - что приводит к различным вопросам о результатах этого перехода?
- основные проблемы при переходе от традиционной генерации к распределенной генерации и/или системе ВИЭ
- техническое воздействие на генерирующую систему (обычные электростанции, хранилища, фотоэлектрические/ветровые установки)
- техническое воздействие на передающую/распределительную сеть (надежность электроснабжения, расширение сети, функционирование системы, центры управления, проблемы со стабильностью, балансировка электроэнергии, вспомогательные услуги, качество электроснабжения)
- экономическое воздействие на оба сектора (стоимость производства, затраты на передачу/распределительные сети, новые концепции в регулировании энергетики, влияние различных схем субсидирования)
- эксплуатационные проблемы (управление перегрузками, поддержание баланса между мощностью и частотой)
- потребность в дальнейших исследованиях в передающих/генерирующих активах и новых технологиях
- влияние на социальное обеспечение
Анализ решений
- В настоящее время существует потребность в большем количестве линий электропередач чем раньше, в связи с необходимостью размещения ВИЭ в солнечных или ветровых районах, которые часто находятся на некотором расстоянии от существующей инфраструктуры;
- Для устранения существующих препятствий на пути перехода системы необходимо четко понимать и доводить до сведения лиц, принимающих решения, и общественности многочисленные последствия использования ВИЭ для эксплуатации системы, развития энергосистем и структуры производства электроэнергии;
- Сетевые кодексы и технические стандарты, а также нормативные правила должны быть адаптированы и принимать во внимание воздействие ВИЭ на всей энергосистеме.
В прошлом при растущей рассредоточенной генерации предполагалось, что линии электропередач останутся в прошлом. Как мы знаем сегодня, все наоборот.