Понятие концепции Smartgrid

Жизнь человечества в настоящее время невозможно представить без электрической энергии. Большую часть всей электроэнергии на планете Земля генерируется на тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электрических станциях. Эксплуатация современных конденсационных электростанций сказывается на ухудшении планетарной экологической ситуации (загрязнение окружающей среды путем различного рода вредных выбросов в атмосферу, формирование золоотвалов (повышение запылённости), повышенный уровень радиоактивного и электромагнитного излучений и.т.д.).

В последние годы ведущими мировыми странами, такими как США, Германия, Китай Великобритания, Российская Федерация и др. проводится политика, направленная на активное внедрение альтернативных или возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ). Это обусловлено желанием улучшения (стабилизации) экологической ситуации, а также высокой стоимостью энергоносителей. Наиболее распространённым ВИЭ являются ветровые электростанции (ВЭС), солнечные электростанции (СЭС) и когенерационные электростанции (КгЭС).

Мощность современных СЭС составляет от 5 до 100 МВт, а мощность ветропарков колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен мегаватт. Номинальная активная мощность современных ветрогенераторов колеблется от 1,0 МВт до 7,5 МВт.

Поскольку стоимость ВИЭ достаточно высока, правительства большинства стран создают специальные льготные программы, задачей которых служит стимулирование роста процента ввода в эксплуатацию новых мощностей. Так, например, в Германии существует государственная программа «Сто тысяч солнечных крыш», создавшая выгодные условия для строительства солнечных электростанций. Результатом действия подобного рода схем очевиден – доля ВИЭ в той же Германии составляет 20 % по данным на 2011 год.

Введение в эксплуатацию современных ВИЭ предъявляет новые требования к принципам управления энергосистемой. Это связано, прежде всего, с поддержанием устойчивости работы в виду зависимости возобновляемых источников от текущих метеоусловий (солнечная активность для СЭС, наличие ветра для ВЭС, наличие необходимого объёма газа для КгЭС и.т.д.). Такая зависимость предполагает нестабильную генерацию мощности в узлах энергосистемы. В связи с этим стал вопрос о формировании принципиально новых принципов прогнозирования нагрузки с учётом работы всех ВИЭ, а также построении новой системы управления и противоаварийной автоматики.

Для этих целей ведущими мировыми специалистами была разработана концепция SmartGrid («умная» сеть).В данной концепции генерация основной доли мощности производится базисными электростанциями в качестве которых подразумеваются модернизированные конденсационные электростанции. Большую долю в интеллектуальной системе SmartGrid занимают ВИЭ. Для управления такой энергосистемой в масштабе реального времени используется так называемая виртуальная электростанция, в задачу которой входит стабилизация графика нагрузки, а также моментов подключения наиболее оптимальных по мощности генерации ВИЭ в определенный момент.

Для стабилизации графика загрузки в SmartGrid предусматривается активное использование накопителей энергии, таких как конденсаторных и аккумуляторных батарей, топливных водородных элементов. Большую роль при построении энергосистемы является принцип децентрализации и использование помимо источников средней и большой мощности источников малой мощности (малая генерация).

SmartGrid позволяет оптимизировать использование ВИЭ и минимизировать коллективное воздействие общества на окружающую среду. Европейское видение технологической платформы SmartGrid и цели 7- ой рамочной программы чётко показывает, что в первую очередь должны быть изменены концепции распределительных сетей. Перераспределение будет идти в сторону системных услуг. Службы сетей частично будут передавать ответственность за надежность сетей и их управления на службу электроснабжения. Ожидается, что сети электроснабжения возьмут на себя не только задачи контроля, управления и обеспечения качества снабжения, но также и системные услуги такие, как поддержание частоты и напряжения, а также частично и распределение нагрузки. Это делает необходимым контроль показателей качества как глобально (сеть), так и локально (установка). При этом устройства контроля должны работать как бортовые системы. Устойчивое и надёжное управление электрической сетью с соответствующими энергетическими преобразовательными установками могут обеспечить только при непрерывном измерении и наблюдении текущих параметров всей системы.

SmartGrid способна чувствовать, когда часть её системы перегружена и перенаправлять мощность для снижения этой перегрузки и предупреждать аварийные простои. SmartGrid способна в реальном времени коммуницировать между потребителями и выгодно позволяет оптимизировать эффективное обращение с энергией на основе преимущественного отношения к окружающей среде и цене. Для решения столь сложной задачи потребуется объединение в единый коллектив экспертов по традиционной энергетике, экспертов по возобновляемым источникам энергии, специалистов в области регулирования, информатики и силовой электроники. После принятия парламентом Украины «зеленого» тарифа начался этап бурного развития и внедрения возобновляемых источников энергии. Представители крупного бизнеса выстраивают вертикально интегрированные компании по использованию ветра, солнца, водородной энергетики. Ведущая энергетическая компания ДТЭК планирует в ближайшие годы освоить пять перспективных площадок в Донецкой и Запорожской областях. При этом компания планирует достигнуть 20%-ной доли ветроэнергетики в общем объеме производственных мощностей.

Украина обладает огромным солнечным потенциалом. Средняя плотность солнечного излучения на Украине составляет 130-210 Вт/м2. Имея значительный потенциал по добыче кремния, Украина имеет собственную производственную базу для изготовления солнечных модулей, что гарантирует перспективность развития этой отрасли возобновляемой энергетики. В национальной программе развития водородной энергетики Украины, как основное направление, определено использование высокотемпературных топливных элементов, опираясь на собственные запасы циркония. Таким образом, Украина имеет все предпосылки для развития нетрадиционной энергетики. Отрасль возобновляемой энергетики предъявляет высокие квалификационные требования к специалистам. Это требует дальнейшего усовершенствования академического образования в сфере энергетики и защиты окружающей среды. В первую очередь возникает потребность интеграции специфических знаний по возобновляемой энергетике в соответствующие учебные планы. Во-вторых, возникает необходимость переподготовки работающих энергетиков с классическим образованием для решения современных задач энергетики.

 

pc5.png