Колонки Інна Кучеренко
  618  0

Чому інтеграція ВДЕ в об’єднану мережу є технологічним викликом

Як і все нове, електрогенерація з ВДЕ спочатку не була такою популярною. Політикам різних держав довелось попрацювати над тим, щоб заохотити людей і підприємства використовувати "зелені" технології.

Для цього країни застосовували так званий "зелений" тариф, який дозволяв не тільки споживати "зелену" електрику, а й продавати її в загальну мережу за вигідною для продавця ціною.

Коли кількість дрібних та великих станцій – переважно сонячних та вітрових – досягла певної критичної точки стало зрозуміло, що електромережі не пристосовані для того, щоб приймати та передавати такі об’єми.

Виявилось, що великі станції розташовані далеко від кінцевих споживачів, а дрібні приватні домогосподарства через природні особливості сонця і вітра генерують електрику нестабільно. Наприклад, вночі всі хочуть включити електроприлади, а сонце вже зайшло.

У холодну погоду всі хочуть увімкнути обігрівачі, а так співпало, що сонця замало, а вітру взагалі нема. Таким чином, ці пікові потреби мають перекриватися все тими ж традиційними електростанціями на газі, або вугіллі.

Втім, не варто перейматися. У більшості дослідників вже майже не залишилось сумніву, що перехід на 100% використання ВДЕ можливий.

Це доводить і досвід країн, які поступову рухаються цим шляхом, незважаючи на технічні труднощі, з якими нам ще доведеться стикнутися та рано чи пізно вирішити.

Міжнародний досвід інтеграції ВДЕ

Системна інтеграція відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) в об’єднану електромережу для багатьох країн у свій час стала справжнім викликом, який вони успішно витримали на певному етапі і вже перейшли до більш складних задач, які знову перед ними ставить необхідність інтеграції альтернативних джерел енергії.

Зараз схожі проблеми постають і перед українською енергетичною інфраструктурою.

У своєму досліджені Міжнародна енергетична агенція (МЕА) наводить приклад Ірландії.

Країна у 2003 році запровадила мораторій на розвиток вітряної енергії внаслідок побоювань щодо "безпеки та стабільності енергетичної системи", на той час, коли вітрові технології генерували 2% річного обсягу електроенергії.

Згодом проблеми були проаналізовані, і була розроблена та впроваджена стратегія їх вирішення. І вже станом на 2017 рік, в Ірландії вітрогенерація склала 25%. Зростання цього показника планується до 39% до 2023 року без значних додаткових витрат.

Інший приклад – у Китаї в 2016 році через відсутність пропускної здатності для передачі електроенергії в центри високого попиту, надлишкове енергопостачання і нормативи, які надають пріоритет на електроенергію з вугілля, було скорочено приблизно 56,2 терават-години (ТВт-год) сонячної фотоелектричної енергії та енергії вітру.

Кожного наступного року обсяг таких примусових скорочень зменшувався завдяки підготовці мережі під потреби ВДЕ та самих об’єктів "зеленої" генерації.

Подібні обставини змушували й інші країни, такі як Німеччина та США, оперативно реагувати на несподіванки від генерації ВДЕ.

Чому ці проблеми виникають

Річ у тім, що електрика може генеруватися або змінним струмом, або постійним струмом. Багато технологій виробництва електроенергії використовують обертові турбіни для виробництва електроенергії, що продукує змінний струм.

Проте деякі технології, такі як вітрові та сонячні фотоелектричні, генерують постійний струм, який потребує перетворення в змінний струм за допомогою спеціального пристрою – інвертора.

Інша проблема із інтеграцією ВДЕ у об’єднані електромережі спричинена тим, що інфраструктура електричних мереж проектувалася задовго до стрімкого буму "зелених" технологій і була орієнтована на великі централізовані об’єкти генерації електроенергії, а не на локальні, невеликі або розподілені, як ми їх зараз називаємо.

У традиційних електричних мережах електроенергія переважно надходить від великих централізованих електростанцій, підключених до мережі передачі.

Потім напруга знижується до розподільної мережі, в якій переважають приєднання на вимогу, тобто такі, що не експортують енергію назад в мережу.

Вітрові та сонячні станції технічно відрізняються від традиційних форм виробництва електроенергії.

Їхня максимальна потужність, яку вони можуть миттєво подавати в мережу залежить від того, скільки вітру і сонячного світла доступні у конкретний момент часу, що робить показники виробництва змінними і лише частково передбачуваними.

Таким чином, разом із інтеграцією ВДЕ виникає потреба у балансуванні показників навантаження на мережу. Це можна робити за рахунок інших видів генерації. Втім варто розуміти, що у кожного типу генерації є свої особливості.

Наприклад, атомні електростанції відносно повільно нарощують або знижують потужність, щоб оперативно задовольнити зміни попиту. Водночас вони дуже потужні та мають можливість практично безперервної генерації за винятком планових ремонтів об’єктів.

Вугільні електростанції повільно нарощують і віддають потужність, може знадобитися багато годин, щоб розігріти установки і синхронізувати їх так, щоб частота їх вироблення відповідала частоті електричної мережі.

Технології і тут не стоять на місці і ці показники на багатьох об’єктах стають більш гнучкими.

Як справи з інтеграцією ВДЕ в Україні

Згідно з опублікованим на сайті НЕК "Укренерго" проектом "Плану розвитку системи передачі на 2020-2029 рр.", допустимі коливання навантаження на ОЕС (Об’єднану енергетичну систему) не мають перевищувати 500 МВт, а можливі коливання у бік втрат не мають бути більшими 1000 МВт.

Це дозволить забезпечити утримання частоти в припустимих межах – не більше ±0.8Гц динамічного відхилення.

Для підтримки балансу мереж в згаданому проекті планують залучити значно більш маневрову газову генерацію, яка дозволяє задовольняти пікові навантаження.

Таким чином, автори проекту роблять висновок: "…впровадження ВЕС і СЕС практично не знижує потребу в традиційній генерації, бо під час сумісного максимуму навантажень в ОЕС України СЕС не працюють, а потужність ВЕС необхідно приймати з урахуванням можливості мало вітряної, або взагалі безвітряної погоди в цей час, що притаманно дням з мінімальними температурами, коли навантаження в ОЕС максимальне".

Вже зараз в Укренерго кажуть про обмежені можливості інтеграції в ОЕС потужностей ВДЕ. Так, на кінець поточного року ОЕС буде готова прийняти 3000 МВт потужностей ВДЕ без додаткових змін у структурі ОЕС.

На кінець 2018 року загальна потужність встановлених об’єктів ВДЕ становила 1713 МВт. Один з прогнозних сценаріїв розвитку ВДЕ передбачає збільшення потужностей СЕС до 3050 МВт та ВЕС до 1550 МВт у 2020 році.

Які існують підходи до системної інтеграції ВДЕ

Для інтеграції великих обсягів ВДЕ існують два напрямки необхідних дій. По-перше, доповнення об’єктів ВДЕ додатковими технологіями, які зроблять їх більш придатними для інтеграції у мережу.

По-друге – це ті заходи, які підготують відповідно і саму енергетичну систему до прийняття великих обсягів потужностей ВДЕ.

Перша категорія заходів передбачає покращене прогнозування виробництва та споживання електроенергії, CЕС та ВЕС можуть надавати різні відповідні системні послуги для стабілізації енергосистеми.

Сонячні фотоелектричні установки та вітрові турбіни, наприклад, шляхом використання відповідної інверторної технології можуть забезпечувати підтримку напруги і частоти.

Другий напрямок заходів передбачає підготовку мереж до потреб інтеграції ВДЕ. Цей процес вимагає окрім технологічних змін й певних змін у підходах до адміністрування, наприклад, планування на добу на перед.

Крім того, мають розроблятися політики, спрямовані на прискорення розробки і розгортання технологій накопичення енергії і забезпечення модернізації загальної мережі.

Комментировать
Сортировать:
в виде дерева
по дате
по имени пользователя
по рейтингу
 
 
 
 
 
 вверх