Микрогриды для сети XXI века
Основные тезисы доклада «Микрогрид: немедленное решение для климата». Часть 3
В этой заметке, подготовленной по материалам специального доклада Think Microgrid, мы рассмотрим вопросы практического применения микрогридов в составе электрической сети.
Микрогриды зарекомендовали себя как энергетическая технология нашего времени. Являясь формой локальной, местной энергетики, они обеспечивают подачу электроэнергии ближайшим потребителям в случае сбоя в сети общего пользования. Микрогриды также помогают клиентам управлять затратами, добиваться энергетического благополучия и сокращать выбросы CO2. Микрогриды предоставляют услуги и сетевым компаниям — они могут быть ценным ресурсом, когда сеть перегружена или несбалансирована.
Микрогрид — это самодостаточная энергетическая система, которая обслуживает локальную географическую зону, такую как кампус колледжа, фабрика, больничный комплекс, бизнес-центр, военный объект или район. Микрогриды могут работать независимо от сети, используя электроэнергию, вырабатываемую на месте; их также можно использовать для резервного питания. Микрогриды предназначены для стабильной работы как в штатном режиме, так и в чрезвычайных ситуациях, поддерживаемых рядом энергетических ресурсов, таких как возобновляемые источники энергии, накопление энергии, комбинированное производство тепла и электроэнергии, управляемая нагрузка.
Основные варианты использования микрогридов:
- Предотвращение сбоя в электроснабжении. Если шторм, лесной пожар или другое стихийное бедствие вызовет сбой в сети, микрогрид отделится от сети, чтобы защитить от сбоя своих потребителей. Затем микрогрид обслуживает нагрузку своих потребителей, используя собственные энергоресурсы.
- Кастомизация параметров электроснабжения потребителей. Система управления микрогрида может программировать свои генерирующие ресурсы для достижения конкретных целей, таких как производство самой дешевой, наиболее эффективной или самой чистой энергии в ответ на изменения погоды, изменения оптовых цен или доступность солнечного света, ветра или топлива. Например, микрогрид может использовать возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, для хеджирования на рынках электроэнергии для снижения стоимости электроэнергии для своих клиентов.
- Управление спросом и поставка электроэнергии в сеть. Стратегически расположенные микрогриды могут снизить нагрузку на электросеть, что может снизить затраты и перебои в подаче электроэнергии, вызванные слишком большим спросом на электроэнергию в условиях слишком низкого предложения. Это происходит, например, в жаркие летние дни, когда сеть работает в полную силу, чтобы обеспечить электроэнергией кондиционеры. В таких обстоятельствах предприятия и сообщества выиграют от микрогридов, используя электроэнергию, вырабатываемую в них, вместо дорогостоящей пиковой генерации. Микрогриды также могут получать доход, участвуя в программах по управлению спросом, предлагаемых сетевыми и системными операторами.
- Интеграция распределенных энергетических ресурсов. Микрогриды могут обслуживать местные коммунальные службы, помогая им управлять постоянно растущим числом распределенных энергетических ресурсов в своих системах, таких как солнечные панели, интерактивные здания, электромобили, аккумуляторы и виртуальные электростанции. В микрогридах используются передовые контроллеры, программное обеспечение и иногда искусственный интеллект, которые позволяют им выполнять сложные операции по управлению энергопотреблением, превращая неупорядоченные массивы входных данных о сети в организованное целое.
Считается, что использовать микрогриды предпочтительнее, чем резервные генераторы. Во время отключения электроэнергии микрогриды являются более точно настроенным и надежным ресурсом, чем обычные резервные генераторы. Последние не способны обеспечить сложное управление энергопотреблением, которое требуется в чрезвычайных ситуациях, и они менее надежны. Поскольку эти генераторы обычно используются только в экстренных случаях, операторы часто в последнюю минуту обнаруживают, что данный генератор сломан. Согласно отчету Американского колледжа врачей скорой помощи, во время урагана «Сэнди» 16% организаций службы экстренной медицинской помощи сообщили, что аварийные генераторы не работали должным образом. С другой стороны, микрогриды запускаются чаще — некоторые работают постоянно — поэтому их постоянно обслуживают, что снижает вероятность неприятного сюрприза во время чрезвычайной ситуации. Кроме того, развитые микрогриды обычно используют множество энергетических ресурсов, что позволяет в чрезвычайной ситуации, если один ресурс недоступен, использовать другой. Напротив, резервные генераторы, которые не являются частью микрогридов, лишены этой избыточности ресурсов.
Порты и аэропорты все чаще строят микросети для обеспечения безостановочной транспортировки людей и товаров. Вот некоторые примеры:
- Международный аэропорт Питтсбурга в июле 2021 года стал первым крупным аэропортом США, полностью питаемым от микрогрида, использующего солнечную энергию и энергию, произведенную на газовой электростанции. Этот микрогрид был создан не только для обеспечения устойчивости, но и для обеспечения энергетической независимости аэропорта. Микрогрид мощностью 20 МВт теперь является основным источником питания для всего аэропорта, включая аэродром, терминалы, гостиницу и заправочную станцию. Сеть общего пользования в данном случае служит резервной системой на случай отказа микрогрида.
- Микрогрид аэропорта Редвуд-Кост полностью базируется на ВИЭ. Он будет обслуживать как региональный аэропорт, так и авиабазу береговой охраны США, которая выполняет поисково-спасательные операции на 250 милях изрезанной береговой линии.
- В порту Сан-Диего в конец 2021 года был построен микрогрид для обеспечения устойчивого энергоснабжения портовых сооружений. Микрогрид использует солнечную энергию и накопители энергии. Его создание особенно важно, поскольку Сан-Диего является стратегическим портом, предоставляющим услуги американским военным. Ожидается, что микрогрид принесет порту экономию на $3,2 млн в течение 20 лет.
- Микрогрид порта Лонг-Бич обеспечивает стабильную подачу энергии с использованием инновационных функций, таких как мобильная батарея, которая может расширить охват микрогрида по всему порту во время чрезвычайных ситуаций.
- Аэропорт имени Джона Кеннеди в Нью-Йорке включил технологию микрогрида в реконструкцию своего Терминала 1. Ожидается, что микрогрид не только повысит электрическую надежность терминала, но и сократит общее количество топлива, необходимого для работы терминала, на целых 30% и будет способствовать реализации цели аэропорта по достижению 100% использования возобновляемых источников энергии в течение следующего десятилетия.
Продолжение следует…
Подготовлено IC ENERGYNET / Автор: Дмитрий Холкин
См. другие части обзора:
Сети не готовы к работе в XXI веке (часть 1)
Почему нельзя просто так взять и отремонтировать электрическую сеть (часть 2)
