32
Май
–
июнь
2014
УПРАВЛЕНИЕ
Потреблением электроэнергии
Установка
солнечных
батарей
и
накопителей
Ice Energy
на
крыше
магазина
Kohl’s
для
смещения
пика
производства
электроэнергии
.
Распределённое накопление
энергии
Вначале был пилотный проект и два устройства для
накопления тепловой энергии, сейчас установлено более
150 устройств.
Патрик Кинер (Patrick Keener),
Redding Electric Utility
Д
ля
повышения
эффективности
энергосистемы
и
учитывая
жёсткие
законы
штата
Калифорния
,
Электрическое
предприятия
города
Реддинг
(Redding Electric Utility, REU)
в
2004
году
на
-
чало
разработку
альтернативных
методов
достижения
более
высокой
эффективности
,
основанных
на
оценке
существующей
сети
без
ввода
новых
генерирующих
мощностей
.
На
сегодняшний
день
REU
имеет
генериру
-
ющую
мощность
160—180
МВт
при
пиковом
потребле
-
нии
в
250
МВт
.
REU
обнаружило
новый
на
тот
момент
накопитель
тепловой
энергии
(Thermal energy storage, TES),
раз
-
работанный
Ice Energy Holdings Inc.,
который
на
тот
момент
был
уже
вполне
проработанным
решением
,
и
,
кроме
того
,
уникальные
методы
управления
,
разрабо
-
танные
Ice Energy Holdings Inc.,
делали
его
ещё
эффек
-
тивнее
для
управления
пиковыми
нагрузками
.
Для
REU
накопитель
тепловой
энергии
стал
при
-
влекательным
готовым
решением
для
управления
пи
-
ковыми
нагрузками
.
Предприятие
запустило
небольшой
пилотный
проект
в
2004
году
.
Накопители
энергии
Ice Energy
Накопители
тепловой
энергии
работают
совместно
с
системам
кондиционирования
во
время
пиковых
на
-
грузок
,
которое
,
как
правило
,
начинается
в
шесть
часов
вечера
.
В
режиме
разряда
охладители
отключены
,
и
экологически
безопасный
хладоген
R-410a,
охлажда
-
ющийся
за
счёт
плавления
льда
,
находящегося
в
на
-
копителе
,
прокачивается
насосом
через
специальный
змеевик
,
установленный
в
существующей
системе
кон
-
диционирования
.
В
режиме
разряда
насос
потребляет
малую
часть
мощности
,
используемую
для
охладителя
(
менее
5%).
Компания
Ice Energy Holdings Inc.
изготавливает
накопители
,
охлаждение
которых
длится
до
6
часов
в
период
пика
нагрузки
.
Это
охлаждение
обеспечивается
замораживанием
1730
л
воды
ночью
,
когда
потребле
-
ние
энергии
мало
,
а
тарифы
низки
.
Охлаждающая
спо
-
собность
накопителей
Ice Bear
обеспечивается
льдом
,
находящимся
в
изолированном
баке
.
Охлаждение
зда
-
ний
происходит
за
счёт
плавления
льда
,
таким
образом
,
в
часы
пиковых
температур
окружающего
воздуха
заме
-
щаются
охлаждающие
устройства
систем
кондициони
-
рования
.
Компания
REU
запустила
два
пилотных
проекта
по
внедрению
накопителей
энергии
Ice Bear
для
опреде
-
ления
их
долгосрочного
использования
в
течение
не
-
скольких
сезонов
.
Результаты
испытаний
показали
,
что
технология
отвечает
требованиям
компании
REU
к
на
-
дёжности
при
долгосрочном
использовании
и
при
этом
эффективна
в
смысле
инвестиций
.
Ускорение
программы
Компания
REU
приняла
решение
об
ускорении
про
-
граммы
внедрения
накопителей
энергии
.
В
результате
были
приобретены
10
накопителей
в
2007
году
и
ещё
50 —
в
2008
году
.
Все
они
при
этом
остались
в
собствен
-
ности
компании
REU,
были
установлены
в
зданиях
и
на
объектах
собственности
клиентов
REU
и
для
клиентов
обслуживались
бесплатно
.
В
одной
из
программ
города
Реддинг
система
нако
-
пления
энергии
была
включена
в
проект
строительства
нового
здания
.
Компанией
The Imperial Group
совместно
33
Май
–
июнь
2014
УПРАВЛЕНИЕ
Потреблением электроэнергии
Установка
накопителя
Ice Bear
на
крыше
магазина
Kohl’s
в
Ред
-
динге
.
с
REU, Ice Energy,
производителем
систем
кондициони
-
рования
Trane
и
местными
архитекторами
был
разрабо
-
тан
проект
сооружения
одноэтажного
офисного
здания
площадью
1950
м
2
.
Дополнительно
к
11
высокоэффек
-
тивным
устройствам
кондиционирования
,
установлен
-
ным
на
крыше
,
и
накопителям
энергии
в
здании
было
предусмотрено
теплоотражающее
покрытие
крыши
белого
цвета
и
теплоизолированный
бетон
толщиной
30
см
—
все
эти
меры
приняты
для
достижения
макси
-
мальной
энергоэффективности
.
Опытная
эксплуатация
в
течение
года
и
монито
-
ринг
показали
,
что
здание
демонстрирует
превосход
-
ные
эксплуатационные
характеристики
.
Комбинация
системы
кондиционирования
и
накопителей
энергии
позволяет
снизить
пиковое
энергопотребление
здания
на
107
кВт
,
перенести
потребление
23,3
МВт
•
ч
на
пе
-
риод
низких
нагрузок
,
демонстрируя
надёжность
98,9%
в
течение
12
месяцев
.
При
этом
накопители
энергии
обеспечивают
лучшую
охлаждающую
способность
,
чем
стандартная
система
кондиционирования
,
при
-
чём
не
требуется
отказ
от
использования
кондицио
-
нирования
или
снижение
его
мощности
.
Ежедневное
снижение
нагрузки
на
систему
кондиционирования
по
-
зволило
REU
снизить
тарифы
при
пиковых
нагрузках
и
обеспечить
наиболее
низкую
стоимость
услуг
для
заказчиков
.
Контроллер
Ice Bear
выполняет
функции
главного
устройства
и
имеет
беспроводное
подключение
к
со
-
временной
двухсторонней
сетевой
архитектуре
AT&T
(American Telephone & Telegraph).
Служба
удалённого
мониторинга
и
управления
расположена
в
RackSpace,
провайдере
защищённой
обработки
данных
.
Каждый
накопитель
энергии
может
быть
удалённо
настроен
для
работы
в
соответствии
с
питающим
его
присоединени
-
ем
,
что
позволяет
избежать
ограничений
в
сети
,
связан
-
ных
с
летними
пиками
нагрузки
.
Используя
графический
интерфейс
CoolData
порта
-
ла
Ice Energy,
операторы
на
станциях
могут
контролиро
-
вать
работу
накопителей
,
систем
обогрева
,
вентиляции
и
кондиционирования
,
а
также
планировать
и
управлять
работой
накопителей
с
тем
,
чтобы
запускать
и
оста
-
навливать
генерирующие
мощности
.
Дополнительно
распределённые
накопители
тепловой
энергии
могут
увеличить
использование
возобновляемых
источников
энергии
,
которые
часто
производят
энергию
в
периоды
отсутствия
пика
нагрузки
.
Запасая
энергию
,
полученную
от
возобновляемых
источников
,
сетевые
предприятия
могут
увеличить
количество
экологически
чистых
ис
-
точников
энергии
путём
переноса
своего
производства
энергии
в
периоды
дня
,
когда
энергия
наиболее
дорога
.
Исследования
Энергетической
комиссии
штата
Кали
-
форния
(California Energy Commission)
подтверждают
,
что
перенос
потребления
энергии
с
дневного
на
ночное
время
позволит
экономить
сетевым
предприятиям
до
30%
топлива
.
Накопление
преимуществ
После
превосходных
результатов
пилотных
проек
-
тов
REU Ice Energy
оказалась
заинтересована
в
даль
-
нейшем
развитии
технологии
,
которое
позволило
бы
экономить
мегаватты
энергии
.
Так
как
технология
уже
была
успешно
опробована
,
вопрос
стоял
только
в
том
,
как
спланировать
проект
.
В
2010
году
REU
получила
разрешение
от
город
-
ского
совета
Реддинга
на
установку
устройств
Ice Bear
мощностью
0,5
МВт
и
проведения
исследований
в
мас
-
штабах
города
для
определения
потенциала
накопите
-
лей
тепловой
энергии
в
его
границах
.
Компания
Ice Energy
успешно
разработала
,
устано
-
вила
и
ввела
в
эксплуатацию
систему
распределённого
накопления
тепловой
энергии
мощностью
0,5
МВт
,
обе
-
спечив
её
элементами
заказчиков
REU,
участвующих
в
эксперименте
,
продемонстрировав
тем
самым
свою
способность
поставлять
устройства
вовремя
и
в
рамках
бюджета
.
Параллельно
с
установкой
оборудования
и
в
сотрудничестве
с
REU Ice Energy
начала
четырёхме
-
сячное
исследование
по
сбору
данных
о
нагрузках
си
-
стем
кондиционирования
от
4500
тысяч
коммерческих
организаций
и
промышленных
предприятий
,
являющих
-
ся
клиентами
REU.
Результаты
показали
,
что
около
трети
(70
МВт
)
пи
-
ковой
нагрузки
(250
МВт
)
в
Реддинге
приходится
на
системы
кондиционирования
коммерческих
органи
-
заций
.
Новые
данные
и
предыдущий
опыт
оказались
существенным
основанием
для
начала
программы
по
установке
накопителей
мощностью
в
мегаватты
.
Пона
-
чалу
REU
скептически
отнеслась
к
этому
начинанию
,
но
такое
отношение
продлилось
недолго
,
так
как
Ice
Energy
и
местные
подрядчики
размещали
накопители
тепловой
энергии
Ice Bear
мощностью
в
мегаватты
,
что
позволило
существенно
снизить
нагрузку
на
персонал
REU.
Накопители
Ice Bear
устанавливались
в
существую
-
щие
системы
кондиционирования
.
Таким
образом
,
оцен
-
ка
установленных
накопителей
определялась
оценкой
системы
кондиционирования
.
В
общем
случае
сниже
-
ние
пикового
потребления
мощности
оказалось
между
10
и
15
кВт
на
одну
установку
.
В
настоящее
время
из
-
за
существующей
структуры
тарифов
преимущества
,
ко
-
торые
получает
заказчик
,
ограничиваются
улучшенным
охлаждением
воздуха
и
увеличением
срока
службы
си
-
стемы
кондиционирования
,
так
как
её
компрессоры
не
эксплуатируются
в
шестичасовой
период
высоких
тем
-
ператур
окружающего
воздуха
.
Вскоре
после
того
как
программа
применения
си
-
стемы
накопителей
мощностью
0,5
МВт
была
завер
-
шена
и
продемонстрировала
снижение
потребления
мощности
, REU
сравнила
эффективность
затрат
на
накопители
энергии
и
традиционные
способы
и
раз
-
работала
долгосрочный
план
установки
накопителей
энергии
мощностью
в
мегаватты
.
На
сегодняшний
день
REU
установила
153
накопителя
тепловой
энергии
в
местных
коммерческих
компаниях
и
на
промышленных
предприятиях
,
что
эквивалентно
2,22
МВт
мощности
в
пиковый
период
.
34
Май
–
июнь
2014
УПРАВЛЕНИЕ
Потреблением электроэнергии
Долгосрочный
план
REU
состоит
в
том
,
чтобы
проти
-
вопоставить
ежегодному
росту
пика
нагрузки
снижение
пика
нагрузки
за
счёт
установки
накопителей
Ice Bear.
Это
поможет
REU
сократить
поставки
энергии
при
пике
нагрузки
и
необходимость
ввода
новых
генерирующих
и
резервных
мощностей
для
соответствия
пиковым
нагруз
-
кам
.
В
июне
2012
года
городской
совет
Реддинга
одо
-
брил
проведение
второй
фазы
установки
накопителей
тепловой
энергии
мощностью
6
МВт
в
течение
пяти
лет
.
Общественная
значимость
Компания
REU
приняла
решение
о
расширении
про
-
екта
не
только
для
собственной
практической
пользы
,
но
и
в
качестве
инвестиций
в
местную
экономику
.
Привле
-
кательность
применения
накопителей
энергии
состоит
в
том
,
что
они
позволят
сохранить
средства
на
обеспече
-
ние
пиковых
нагрузок
в
местной
экономике
,
вместо
того
чтобы
потратить
их
на
внешних
поставщиков
.
Компания
Ice Energy
привлекает
к
проектирова
-
нию
,
изготовлению
и
обслуживанию
оборудования
местных
предпринимателей
из
Реддинга
.
Материалы
и
необходимые
средства
постав
-
ляются
местными
производителя
-
ми
,
обеспечивая
местный
бизнес
и
рабочие
места
.
В
течение
года
Ice Energy
привлекла
14
местных
предпринимателей
и
планирует
работать
с
ними
до
окончания
про
-
екта
.
Помимо
создания
рабочих
мест
,
программа
имеет
и
другие
преимущества
для
Реддинга
.
На
-
пример
,
ресторан
,
принявший
участие
в
пилотном
проекте
по
внедрению
накопителей
тепловой
энергии
,
теперь
имеет
выгоду
от
улучшенного
охлаждения
воздуха
на
кухне
во
влажные
летние
меся
-
цы
,
выражающуюся
в
улучшении
условий
работы
,
и
уменьшении
те
-
кучки
кадров
.
Теперь
поддержание
низкой
температуры
в
ресторане
не
влечёт
за
собой
повышение
по
-
требления
энергии
.
Программа
по
установке
нако
-
пителей
энергии
мощностью
в
ме
-
гаватты
имеет
опцию
для
клиентов
,
включённых
в
программу
автома
-
тического
управления
потреблени
-
ем
мощности
,
которые
полностью
заменяют
старые
неэффективные
системы
кондиционирования
на
новые
высокоэффективные
.
Со
-
глашение
позволяет
REU
отклю
-
чать
особые
,
некритичные
системы
отопления
,
вентиляции
и
кондици
-
онирования
на
30
или
менее
часов
в
течение
года
в
особо
жаркую
по
-
году
и
при
аварийных
ситуациях
в
сети
.
За
прошедшие
два
года
про
-
грамма
позволила
заказчикам
снизить
потребление
пиковой
мощности
,
продемонстрировав
надёжность
более
98%
в
период
пикового
потребления
мощности
.
Сообщение
об
улучшенных
показателях
были
получе
-
ны
от
предприятий
,
где
системы
накопителей
энергии
заменили
системы
отопления
,
вентиляции
и
кондицио
-
нирования
,
которые
прослужили
10
и
более
лет
и
ис
-
пользовались
в
тяжёлых
условиях
.
Клиенты
сообщили
о
лучшем
охлаждении
воздуха
в
жаркие
летние
дни
.
Инициативы
В
общем
и
целом
программа
REU
по
установке
на
-
копителей
тепловой
энергии
уравнивает
её
программы
по
запасу
и
контролю
потребления
энергии
и
энергети
-
ческой
эффективности
.
Программа
одновременно
при
-
водит
в
соответствие
друг
с
другом
программу
пред
-
приятия
по
введению
мощностей
и
его
потребность
в
ресурсах
,
при
этом
появляются
новые
рабочие
места
,
повышается
эффективность
системы
REU
и
долговеч
-
ность
и
надёжность
сети
.
Долгосрочной
целью
является
удержание
пика
нагрузки
на
уровне
250
МВт
путём
уве
-
личения
количества
и
мощности
накопителей
тепловой
энергии
,
установленных
для
компенсации
роста
пика
потребления
нагрузки
в
системе
.
Описанная
в
статье
технология
является
простой
и
эффективной
,
её
внедрение
на
стадии
проектиро
-
вания
систем
не
потребует
значимого
увеличения
затрат
.
Кроме
того
,
модернизация
уже
существу
-
ющих
объектов
также
не
потребует
серьёзных
ка
-
питаловложений
.
Однако
необходимо
понимать
,
для
каких
объектов
при
-
менение
этой
технологии
будет
эффективно
.
Данная
система
позволяет
сглаживать
пики
потребления
энергии
,
позво
-
ляет
запасать
энергию
в
тепловом
аккумуляторе
,
расходовать
энергию
пропорционально
,
в
зависимости
от
нагрузки
на
систему
,
что
в
свою
оче
-
редь
очень
полезно
,
так
как
система
в
целом
может
работать
в
режимах
,
близких
к
режимам
с
максимальным
КПД
.
Наиболее
перспективная
для
внедрения
данной
системы
отрасль
в
Рос
-
сии
—
проектирование
или
модернизация
централизованных
,
многозо
-
нальных
систем
кондиционирования
воздуха
типа
чиллер
-
фанкойл
,
где
теплоносителем
является
охлаждённая
жидкость
,
циркулирующая
меж
-
ду
центральной
холодильной
машиной
(
чиллером
)
и
локальными
тепло
-
обменниками
(
узлами
охлаждения
воздуха
,
фанкойлами
).
Теплоносителем
в
таких
случаях
является
обыкновенная
вода
или
этиленгликоль
,
а
холо
-
дильной
машиной
служит
классический
компрессионный
кондиционер
,
ра
-
ботающий
на
безопасном
хладагенте
R-410a.
Второй
по
значимости
отраслью
,
перспективной
для
внедрения
данной
системы
,
является
проектирование
или
модернизация
систем
охлажде
-
ния
промышленного
оборудования
,
работающего
в
импульсном
режиме
,
от
которого
требуется
кратковременное
отведение
большого
количе
-
ства
тепла
.
Например
,
инверторы
большой
мощности
сетевых
накопи
-
телей
электроэнергии
(
СНЭ
).
Установка
теплового
аккумулятора
в
СНЭ
позволит
снизить
мощность
применяемого
холодильного
оборудования
,
хладопроизводительность
которого
в
классическом
случае
определяет
-
ся
пиковым
значением
выделенного
инвертором
тепла
.
Следствием
по
-
добной
модернизации
будет
уменьшение
потребления
электроэнергии
на
собственные
нужды
СНЭ
и
увеличение
общего
КПД
установки
.
В
условиях
постоянного
увеличения
энергопотребления
внедрение
по
-
добных
систем
является
приоритетной
задачей
.
На
сегодняшний
день
центральным
источником
любой
мощности
,
будь
она
тепловой
или
ме
-
ханической
,
является
электричество
.
Все
сферы
человеческой
деятель
-
ности
непосредственно
связаны
с
электричеством
,
поэтому
экономия
и
рациональное
использование
электроэнергии
и
природных
ресурсов
долж
-
ны
быть
на
каждом
этапе
потребления
или
производства
.
КОММЕНТАРИЙ
Николай Панасейко, ведущий инженер
Отдела технической поддержки,
ОАО «Мобильные ГТЭС»
Оригинал статьи: Патрик Кинер (Patrick Keener), Redding Electric Utility
Вначале был пилотный проект и два устройства для накопления тепловой энергии, сейчас установлено более 150 устройств.
Комментарий к статье:
Николай Панасейко, ведущий инженер Отдела технической поддержки, ОАО «Мобильные ГТЭС».
