Системы накопления электроэнергии как средства управления энергосистемой


Формулировка

Предложите решения, позволяющие экономически эффективно интегрировать системы накопления электроэнергии в «умную» сеть.

Задача для конкурсантов

Результаты могут быть представлены в виде комплексных решений и/или частных технологических элементов систем управления локальными сетями с накопителями электроэнергии. Такие системы должны обеспечивать возможность участия потребителей в гибком управлении энергосистемой с понятной и измеримой выгодой для самого потребителя. При этом должны открываться новые возможности и резервы по управлению энергосистемой как целым.

Актуальность

Сегодня существует множество пилотных проектов технических устройств, которые позволяют долгосрочно запасать большие объемы электроэнергии. В будущем системы накопления электроэнергии станут важнейшим типом сетевых объектов, позволяющих управлять как локальными сетями потребителей, так и энергосистемой в целом.

Проблема привлекательности интеллектуальной энергетики для потребителей. Казалось бы, создание и использование технических устройств для долговременного накопления электроэнергии не представляет сегодня никакой проблемы. Между тем, такие системы создаются в первую очередь для активных потребителей и малой, распределенной генерации, но до сих пор не получили должного распространения и не вызывают должного интереса. Проблема состоит в том, что для потребителя мало понятен экономический эффект от установки такого типа актива, как накопитель электроэнергии. Необходимо создание средств и решений, позволяющих работать с накопителем электроэнергии не просто как с техническим устройством, а с эффективным активом.


Гидроаккумулирующие электростанции

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.

ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).

Опыт использования ГАЭС в целях регулирования электрических режимов показал, что они являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения.

На данный момент в России существуют две ГАЭС, это - Кубанская ГАЭС и Загорская ГАЭС. Строится Загорская ГАЭС-2 (окончание строительства запланировано на 2013 год). Проектируются еще 7 станций: Зеленчукская ГЭС-ГАЭС, Ленинградская ГАЭС, Владимирская ГАЭС, Курская ГАЭС, Волоколамская ГАЭС, Центральная ГАЭС, Лабинская ГАЭС.

Несмотря на то, что ГАЭС составляют большинство существующих на сегодняшний день ресурсов по хранению. Однако потенциал роста этих ресурсов намного отстает от потребности в хранении, необходимой для возможности справляться с растущей изменчивостью чистого спроса, представленной ветро- и солнечными источниками. Появляются новые технологии хранения для заполнения этого пробела. Батареи считаются самой многообещающей технологией хранения благодаря усовершенствованию технологии, а также с экономической точки зрения.

Ресурсы хранения обеспечивают ослабевание чистого спроса и, как ожидается, должны повысить надежность. Таким образом они могут стать ценными инструментами реализации быстрого регулирования в умных сетях. Хранилища разного размера могут быть размещены по всей сети от конечных нагрузок до основных подстанций и центральных ЭС. Этот элемент позволит уменьшить перегрузки на уровнях передачи и распределения.

Аккумуляция энергии при помощи сжатого воздуха

Существует идея аккумуляции энергии при помощи сжатого воздуха. Необходимо какое-то хранилище воздуха. При накоплении энергии ее подают на электродвигатель, который приводит в действие компрессор. Сжатый воздух охлаждается и хранится при давлении 60-70 атмосфер. При необходимости расходовать запасенную энергию, воздух извлекается из накопителя, нагревается, а затем поступает в специальную газовую турбину, где энергия сжатого и нагретого воздуха вращает ступени турбины, вал которой соединен с электрическим генератором, выдающим электроэнергию в энергосистему.

Существует перспективное направление для повышения эффективности CAES. Оно заключается в удержании и сохранении тепла, выделяющегося при работе компрессора на этапе сжатия и охлаждения воздуха, с последующим его повторным использованием при обратном нагреве холодного воздуха (т.н. рекуперация). Тем не менее, этот вариант CAES имеет существенные технические сложности, особенно в направлении создания системы длительного сохранения тепла. В случае решения этих проблем, AA-CAES (Advanced Adiabatic-CAES) может проложить путь для крупномасштабных систем хранения энергии, проблема была поднята исследователями по всему миру.

Существует еще более экзотическая идея хранения энергии в сжиженном воздухе.

Электротермальное хранение энергии (ЭТХЭ)

Технологии термального хранения энергии позволяют использовать его на объектах с потребной мощностью от 5 МВт/10 мегават-час до 100 МВт/500 мегават-час.

Аккумулирование энергии с помощью аккумуляторных батарей (АЭАБ)

Прогресс в области создания новых типов аккумуляторных батарей позволяет создавать все более совершенные источники питания автономных мобильных роботов, в том числе обеспечение длительной автономности роботов класса Big Dog, роботехнических протезов конечностей человека и т.д.

Комментарии


Добавить свой комментарий
На сайте Конкурс приветствуются все комментарии. Если вы не хотите быть анонимным, зарегистрируйтесь или представьтесь. Это бесплатно.