PNM оптимизирует использование солнечных энергоустановок

Page 1
background image

Page 2
background image

16

Январь

февраль

 2014

    

SMART 

Grid

На

 

площадке

 Prosperity Energy Storage (

установки

 

введены

 

в

 

эксплуатацию

 

в

 

сентябре

 2011 

года

система

 

управления

 — 

в

 2012 

году

расположены

 

ФЭ

-

установка

 500 

кВт

 

и

 

усовершенствованная

 

система

 

накопления

 

энергии

 

на

 

основе

 

свинцово

-

кис

-

лотных

 

аккумуляторных

 

батарей

что

 

предоставляет

 

распределительной

 

сети

 

множество

 

преимуществ

.

PNM оптимизирует 
использование солнечных 
энергоустановок

В рамках демонстрационного проекта по созданию 
Smart Grid энергокомпания ищет пути преодоления 
сложностей, связанных с интеграцией солнечных 
фотоэлектрических установок в сеть.

Джон Хокинс (Jon Hawkins), 

Public Service of New Mexico, 

Джон Симминс (John Simmins) и

 Карен Джордж (Karen George), 

Электроэнергетический исследовательский институт США

И

нтеграция

 

возобновляемых

 

источников

 

энер

-

гии

,  

например

 

солнечных

 

фотоэлектрических

 

(

ФЭ

установок

в

 

сеть

 

может

 

представлять

 

некоторые

 

сложности

 

для

 

диспетчеров

 

энерго

-

систем

К

 

счастью

решить

 

проблему

 

с

 

непостоянством

 

мощности

 

возобновляемых

 

источников

 

можно

 

при

 

по

-

мощи

 

технологий

 

накопления

 

энергии

.

Энергокомпания

 Public Service of New Mexico (PNM) 

рассматривает

 

такие

 

возможности

 

в

 

рамках

 

своего

 

де

-

монстрационного

 

проекта

 Smart Grid, 

который

 

она

 

ре

-

ализует

 

вместе

 

с

 

двумя

 

другими

 

проектами

 

в

 

рамках

 

программы

 

Министерства

 

энергетики

 

США

 

и

 

Электро

-

энергетического

 

исследовательского

 

института

 

США

 

(EPRI) 

по

 

разработке

 

системы

 

накопления

 

энергии

 

для

 

Smart Grid. 

В

 

первом

 

проекте

 PNM 

работает

 

над

 

соз

-

данием

 

системы

которая

 

использует

 

энергию

запасён

-

ную

 

батареями

для

 

сокращения

 

колебаний

 

напряжения

 

посредством

 

сглаживания

 

графика

 

напряжения

 

и

 

одно

-


Page 3
background image

17

  

Январь

февраль

 2014

SMART 

Grid

PNM 

сотрудничает

 

с

 

Министерством

 

энергетики

 

США

Электроэнергетическим

 

исследовательским

 

институтом

 

США

 

и

 

NEDO 

в

 

рамках

 

инновационного

 

проекта

 

по

 

интеграции

 

ФЭ

-

установки

 

и

 

системы

 

накопления

 

электроэнергии

 

на

 

основе

 

ак

-

кумуляторных

 

батарей

а

 

также

 

оптимизации

 

микросети

 

коммерческого

 

здания

 

промышленного

 

назначения

Данный

 

проект

 

даёт

 

отличную

 

возможность

 

оценить

 

эффективность

 

этих

 

технологий

 

как

 

по

 

отдельности

так

 

и

 

во

 

взаимодействии

.

временно

 

для

 

управления

 

спросом

 

на

 

электроэнергию

 

в

 

пиковый

 

период

 

посредством

 

переноса

 

нагрузки

 

на

 

ба

-

тарею

Во

 

втором

 

проекте

 PNM 

проводит

 

испытания

 

ми

-

кросети

 

коммерческого

 

здания

 

промышленного

 

назна

-

чения

спроектированной

 

и

 

построенной

 

Организацией

 

по

 

разработке

 

новых

 

энергетических

 

и

 

промышленных

 

технологий

 (NEDO) 

Правительства

 

Японии

.

Использование

 

солнечных

 

ФЭ

-

систем

 

в

 

распреде

-

лительной

 

системе

 

может

 

быть

 

связано

 

с

 

некоторыми

 

сложностями

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

в

 

сеть

 

интегрируются

 

системы

 

со

 

значительной

 

совокупной

 

мощностью

Сгла

-

живание

 

графика

 

напряжения

 

имеет

 

очень

 

большое

 

значение

поскольку

 

скорость

 

линейного

 

изменения

 

вы

-

ходной

 

мощности

 

ФЭ

 

может

 

быть

 

очень

 

высокой

Так

скорость

 

линейного

 

изменения

 

выходной

 

мощности

 

ФЭ

-

установки

 PNM 500 

кВт

 

достигала

 135 

кВт

·

с

Это

 

может

 

вызывать

 

недопустимые

 

колебания

 

напряжения

 

на

 

со

-

ответствующей

 

линии

 

электропередачи

.

Кроме

 

того

известно

что

 

период

когда

 

ФЭ

-

система

 

производит

 

больше

 

всего

 

электроэнергии

не

 

совпадает

 

с

 

периодом

 

максимального

 

спроса

 

на

 

электроэнергию

Для

 

переноса

 

энергии

генерируемой

 

ФЭ

-

системой

на

 

время

 

пика

 

спроса

 

в

 

системе

 

можно

 

использовать

 

ак

-

кумулирование

 

энергии

Сюда

 

относится

 

обеспечение

 

возможности

 

поставки

 

постоянной

 

выходной

 

мощности

 

на

 

рынок

 

электроэнергии

 

в

 

определённый

 

период

 

вре

-

мени

 

и

 

ограничение

 

нагрузки

 

на

 

заданную

 

питающую

 

линию

.

Основные

 

компоненты

 

системы

Совместно

 

с

 

ФЭ

-

установкой

 500 

кВт

 PNM 

использу

-

ет

 

систему

 

накопления

 

энергии

состоящую

 

из

 

усовер

-

шенствованных

 

свинцово

-

кислотных

 

аккумуляторных

 

батарей

 Ecoult/East Penn Manufacturing Synergy 

с

 

но

-

минальной

 

ёмкостью

 1 

МВт

·

ч

 

для

 

переноса

 

нагрузки

 

и

 

усовершенствованных

 

свинцово

-

кислотных

 

батарей

 

UltraBattery 

со

 

встроенными

 

ультраконденсаторами

 

и

 

номинальной

 

мощностью

 500 

кВт

 

для

 

сглаживания

 

гра

-

фика

 

напряжения

Батареи

 UltraBattery 

характеризуют

-

ся

 

высоким

 

быстродействием

 

и

 

высокой

 

скоростью

 

за

-

ряда

  

и

 

разряда

Для

 

регистрации

 

данных

 

и

 

выдачи

 

сигналов

 

управ

-

ления

 

в

 

ходе

 

данного

 

проекта

 

было

 

необходимо

 

раз

-

работать

 

систему

 

сбора

 

данных

Среди

 

требований

 

к

 

такой

 

системе

 

были

 

возможность

 

получения

 

и

 

переда

-

чи

 

данных

 

от

 

множества

 

датчиков

 

и

 

систем

 

управления

 

на

 

площадке

 

с

 

частотой

 

выборки

 

данных

 

как

 

минимум

 

один

 

раз

 

в

 

секунду

В

 

сотрудничестве

 

с

 

одним

 

из

 

своих

 

партнёров

 

по

 

проекту

 — 

лабораторией

 Sandia National 

Laboratories — PNM 

произвела

 

установку

 

устройств

 

син

-

хронизированных

 

векторных

 

измерений

 

с

 

очень

 

высо

-

ким

 

показателем

 

в

 30 

изм

./

с

.

Кроме

 

того

в

 

рамках

 

проекта

 

была

 

учтена

 

необхо

-

димость

 

обеспечения

 

информационной

 

безопасности

Применялся

 

так

 

называемый

 

подход

  «

глубокоэшелони

-

рованной

 

защиты

», 

который

 

включал

 

в

 

себя

 

защитный

 

экран

аутентификацию

управление

 

доступом

 

и

 

возмож

-

ность

 

контроля

 

попыток

 

получения

 

доступа

 

к

 

системе

Оперативная

 

совместимость

 

компонентов

 

системы

 

была

 

обеспечена

 

путём

 

предварительного

 

анализа

 

сценари

-

ев

 

применения

 

системы

 

с

 

использованием

 

методологии

 

IntelliGrid 

Института

 EPRI 

при

 

соблюдении

 

стандартов

определённых

 

международной

 

организацией

 

по

 

стан

-

дартизации

 Smart Grid Interoperability Panel (SGIP).


Page 4
background image

18

Январь

февраль

 2014

    

Система

 

накопления

 

электроэнергии

 

запасает

 

энергию

генери

-

руемую

 

ФЭ

-

системой

и

 

отдаёт

 

её

 

в

 

распределительную

 

сеть

 

в

 

нужное

 

время

.

SMART 

Grid

Микросеть

 

коммерческого

 

здания

 

объединяет

 

мно

-

жество

 

технологий

 

производства

 

электроэнергии

 

на

 

стороне

 

потребителя

технологии

 

накопления

 

энер

-

гии

 

и

 

интеллектуальную

 

систему

 

управления

 

энергией

 

(energy management system — EMS) 

для

 

создания

 

само

-

оптимизирующегося

 

здания

 

с

 

системой

 

энергоснабже

-

ния

которая

 

некоторое

 

время

 

может

 

работать

 

изолиро

-

ванно

Источниками

 

генерации

 

являются

 

ФЭ

-

установка

 

мощностью

 50 

кВт

генератор

 

на

 

природном

 

газе

 

мощ

-

ностью

 240 

кВт

 

и

 

фосфорно

-

кислый

 

топливный

 

эле

-

мент

 80 

кВт

Ресурсы

 

для

 

аккумулирования

 

энергии

 — 

усовершенствованные

 

свинцово

-

кислотные

 

аккумуля

-

торные

 

батареи

 

ёмкостью

 150 

кВт

ч

 

и

 

система

 

аккуму

-

лирования

 

тепловой

 

энергии

 

от

 

топливного

 

элемента

 

и

 

генератора

 

на

 

природном

 

газе

 

с

 

использованием

 

на

 

базе

 

баков

 

с

 

водой

Эту

 

воду

 

можно

 

применять

 

для

 

обо

-

грева

 

здания

 

или

 

вместе

 

с

 

абсорбционной

 

холодильной

 

установкой

 

для

 

охлаждения

 

здания

Микро

-EMS 

здания

 

обеспечивает

 

динамическое

 

управление

 

и

 

оптимиза

-

цию

 

ресурсов

 

здания

а

 

также

 

оптимизирует

 

график

 

ра

-

боты

 

его

 

ресурсов

.

Основная

 

методология

В

 

проекте

 

активно

 

применялось

 

моделирование

 

в

 

целях

 

прогнозирования

 

реакции

 

нагрузки

а

 

также

 

были

 

разработаны

 

алгоритмы

 

сглаживания

 

графи

-

ка

 

напряжения

 

и

 

переноса

 

нагрузки

Использовалось

 

программное

 

обеспечение

  (

ПО

для

 

моделирования

 

распределительной

 

системы

 Open Distribution System 

Simulator (OpenDSS) 

от

 

Института

 EPRI 

и

 

ПО

 GridLAB-D 

Тихоокеанской

 

северо

-

западной

 

национальной

 

лабора

-

тории

для

 

которых

 

были

 

необходимы

 

данные

 

о

 

нагруз

-

ках

 

линий

 

электропередачи

прогнозы

 

выходной

 

мощ

-

ности

 

ФЭ

-

установки

быстродействия

 

аккумуляторных

 

батарей

 

и

 

реакции

 

нагрузки

 

микросети

Моделирование

 

ответного

 

быстродействия

 

аккумуляторных

 

батарей

 

позволило

 

разработать

 

и

 

оптимизировать

 

алгоритмы

 

сглаживания

 

графика

 

напряжения

 

и

 

переноса

 

нагрузки

.

За

 

алгоритм

 

сглаживания

 

графика

 

напряжения

раз

-

работанный

 Sandia National Laboratories, 

отвечает

 

кон

-

троллер

 

заряда

 

аккумуляторной

 

батареи

Для

 

реализа

-

ции

 

этой

 

функции

 

необходимо

 

высокое

 

быстродействие

 

с

 

точки

 

зрения

 

эффективного

 

выравнивания

 

непостоян

-

ной

 

выходной

 

мощности

 

ФЭ

-

установки

которая

 

в

 

дан

-

ном

 

случае

 

выступает

 

в

 

качестве

 

сигнала

 

управления

Ввиду

 

того

 

что

 

стоимость

 

аккумуляторных

 

батарей

 

до

 

сих

 

пор

 

высока

огромное

 

значение

 

имеет

 

оптимизация

 

необходимой

 

степени

 

выравнивания

 

графика

 

напряже

-

ния

 

по

 

отношению

 

к

 

использованию

 

аккумулированной

 

энергии

Данный

 

алгоритм

 

имеет

 

два

 

режима

 

работы

фильтр

 

низких

 

частот

 

и

 

скользящее

 

среднее

Коэффи

-

циенты

 

усиления

постоянные

 

времени

 

и

 «

окно

» 

скольз

-

ящего

 

среднего

 

можно

 

регулировать

 

в

 

настройках

 

ПО

Скользящее

 

среднее

 

и

 

фильтр

 

низких

 

частот

 

были

 

про

-

анализированы

 

на

 

эффективность

 

как

 

функция

 

оптими

-

зированного

 

использования

 

аккумуляторной

 

батареи

Дополнительные

 

возможности

 

алгоритма

 

сглаживания

 

графика

 

напряжения

 

обеспечены

 

добавлением

 

в

 

логи

-

ку

 

двух

 

дополнительных

 

входов

которые

 

применялись

 

для

 

согласованного

 

управления

 

микросетью

 NEDO.

Система

 

управления

 

переносом

 

нагрузки

 

основа

-

на

 

на

 

использовании

 

алгоритма

 

ПО

установленного

 

в

 

офисе

 PNM. 

За

 

выполнение

 

алгоритма

 

переноса

 

на

-

грузки

 

отвечает

 

специализированное

 

ПО

установлен

-

ное

 

в

 

офисе

 

компании

из

-

за

 

особенностей

 

типов

 

не

-

обходимых

 

данных

 

и

 

нежелания

 

компании

 

передавать

 

большой

 

объём

 

уязвимых

 

данных

 

на

 

исполнительные

 

устройства

Это

 

позволило

 

разгрузить

 

канал

 

связи

 

и

 

защитить

 

данные

Ввиду

 

отсутствия

 

готовой

 

системы

 

управления

 

системой

 

накопления

 

энергии

 

на

 

уровне

 

сети

 

была

 

разработана

 

специальная

 

стратегия

 

управ

-

ления

 

переносом

 

нагрузки

 

путём

 

расчёта

 

уставок

 

систе

-

мы

 

с

 

использованием

 

усовершенствованного

 

инстру

-

мента

 

расчётов

который

 

отправляет

 

команду

 

системе

 

управления

 

аккумуляторными

 

батареями

Этот

 

алго

-

ритм

 

использует

 

действующие

 

цены

 

на

 

рынке

 

электро

-

энергии

данные

 

системы

 SCADA 

и

 

прогноз

 

погоды

 

На

-

ционального

 

управления

 

океанических

 

и

 

атмосферных

 

исследований

 

США

.

При

 

помощи

 

этих

 

и

 

других

 

параметров

 

алгоритм

 

переноса

 

нагрузки

 

ежесуточно

 

оптимизирует

 

поставку

 

накопленной

 

энергии

 

на

 

ежедневной

 

основе

В

 

целях

 

сглаживания

 

пика

 

нагрузки

 

алгоритм

 

прогнозирует

 

пи

-

ковую

 

нагрузку

 

питающей

 

линии

 

электропередачи

 

на

 

следующий

 

день

 

путём

 

корреляции

 

данных

 

по

 

погоде

архивных

 

данных

 

по

 

нагрузкам

 

питающей

 

линии

про

-

гнозирования

 

выходной

 

мощности

 

ФЭ

-

установки

 

и

 

кор

-

реляции

 

различных

 

факторов

способствующих

 

непо

-

стоянству

 

мощности

 

от

 

этого

 

вида

 

источников

 

энергии

с

 

информацией

 

о

 

типах

 

облаков

.

Микросеть

 

здания

управляемая

 NEDO, 

использует

 

различные

 

переменные

 

параметры

 

для

 

оптимизации

 

эффективности

 

работы

 

здания

 

при

 

помощи

 

микро

-EMS. 

Недавно

 

были

 

проведены

 

специальные

 

испытания

 

на

 

согласованность

 

управления

 

микросетью

 

и

 

системой

 

накопления

 

электроэнергии

 PNM 

с

 

целью

 

определения

 

возможностей

 

эффективного

 

взаимодействия

 

этих

 

двух

 

систем

 

и

 

улучшения

 

работы

 

локальной

 

распредели

-

тельной

 

сети

.

В

 

будущем

 

энергокомпаниям

 

придётся

 

принимать

 

во

 

внимание

 

распределённые

 

ресурсы

 

потребителей

 

для

 

оптимизации

 

работы

 

всей

 

энергосистемы

В

 

этом

 

демонстрационном

 

проекте

 

данные

 

от

 

ФЭ

-

установки

 

и

 

системы

 

аккумулирования

 

энергии

 

ежесекундно

 

пере

-

даются

 

в

 

микросеть

 

здания

которая

 

передаёт

 

данные

 

от

 

генератора

работающего

 

на

 

природном

 

газе

и

 

то

-

пливного

 

элемента

 NEDO 

в

 

систему

 

управления

 

нако

-

плением

 

электроэнергии

 PNM. 

Данные

 

о

 

непостоянстве

 

энергии

генерируемой

 

ФЭ

-

установкой

используются

 

в

 

качестве

 

входных

 

данных

 

для

 

генератора

 

на

 

природном

 

газе

 

и

 

топливного

 

элемента

которые

 

компенсируют

 

не

-


Page 5
background image

19

  

Январь

февраль

 2014

Система

 

накопления

 

энергии

использующая

 

информацию

 

SCADA 

по

 

нагрузкам

 

линии

 

электропередачи

 

местной

 

распре

-

делительной

 

сети

позволяет

 

ограничивать

 

нагрузку

 

во

 

время

 

пика

 

потребления

 

электроэнергии

.

SMART 

Grid

достаток

 

мощности

В

 

то

 

же

 

время

 

данные

 

от

 

генера

-

тора

работающего

 

на

 

природном

 

газе

и

 

топливного

 

элемента

 

передаются

 

в

 

систему

 

управления

 

аккумуля

-

торными

 

батареями

Алгоритм

 

переноса

 

нагрузки

 

ис

-

пользует

 

эти

 

данные

 

для

 

снижения

 

нагрузки

 

на

 

систему

 

накопления

 

электроэнергии

.

Результаты

 

демонстрационного

 

проекта

Благодаря

 

разработанным

 

алгоритмам

 

компании

 

удалось

 

успешно

 

решить

 

проблему

 

со

 

сглаживанием

 

графика

 

напряжения

 

и

 

одновременным

 

накоплением

 

электроэнергии

 

для

 

её

 

последующего

 

отпуска

 

в

 

пери

-

од

 

максимальных

 

нагрузок

Благодаря

 

одновременному

 

выполнению

 

алгоритмов

 

система

 

способна

 

поглощать

 

энергию

генерируемую

 

ФЭ

-

установкой

выходную

 

мощность

 

которой

 

при

 

обычных

 

обстоятельствах

 

очень

 

сложно

 

регулировать

для

 

дальнейшего

 

отпуска

 

мощ

-

ности

 

в

 

сеть

 

во

 

время

 

пика

 

энергопотребления

Систе

-

ма

 

накопления

 

электроэнергии

 

способна

 

поглощать

 

доступную

 

энергию

генерируемую

 

ФЭ

-

установкой

ак

-

кумулировать

 

её

 

с

 

очень

 

малой

 

отдачей

 

в

 

сеть

 

и

 

отпу

-

скать

 

в

 

сеть

 

в

 

необходимом

 

объёме

 

в

 

период

 

наиболь

-

ших

 

нагрузок

 

в

 

вечернее

 

время

.

Алгоритм

 

ограничения

 

пиковой

 

нагрузки

 

был

 

опти

-

мизирован

 

и

 

усовершенствован

что

 

позволило

 PNM 

выполнить

 

поставленную

 

цель

 

по

 

снижению

 

нагрузки

 

соответствующей

 

линии

 

электропередачи

 

летом

 

в

 

пи

-

ковый

 

период

 

на

 15%. 

Алгоритм

 

управления

 

переносом

  

нагрузки

 

учитывает

 

необходимость

 

в

 

снижении

 

пиковой

 

нагрузки

 

питающей

 

линии

 

электропередачи

 

в

 

сочетании

 

с

 

выравниванием

 

уровня

 

напряжения

Этот

 

алгоритм

 

задействует

 

систему

 

накопления

 

энергии

 

для

 

снижения

 

пиковой

 

нагрузки

 — 

задача

которую

 

иначе

 

пришлось

 

бы

 

выполнять

 

распределительной

 

сети

.

Также

 

в

 

проекте

 

было

 

продемонстрировано

 

согла

-

сованное

 

управление

 

микросетью

 

здания

 

и

 

системой

 

накопления

 

электроэнергии

 

и

 

разработано

 

множество

 

моделей

 

сети

 

с

 

использованием

 

архивных

 

данных

 

от

-

дельных

 

систем

Целью

 

моделирования

 

было

 

изучение

 

возможностей

 

оптимизации

 

использования

 

имеющихся

 

ресурсов

 

и

 

определение

 

уставок

 

для

 

таких

 

переменных

 

параметров

 

алгоритма

 

сглаживания

 

пульсаций

 

напря

-

жения

как

 

коэффициенты

 

усиления

 

и

 

переменные

 

вре

-

мени

В

 

пасмурный

 

день

 

в

 

замкнутой

 

системе

 

управле

-

ния

 

осуществлялся

 

обмен

 

данными

 

между

 

микросетью

 

NEDO 

и

 

системой

 

накопления

 

электроэнергии

В

 

насто

-

ящее

 

время

 

проводится

 

анализ

 

этого

 

взаимодействия

.

Кроме

 

того

в

 

ясный

 

день

 

непостоянство

 

энергии

генерируемой

 

ФЭ

-

установкой

моделировалось

 

посред

-

ством

 

отключения

 

части

 

ФЭ

-

установки

 

при

 

помощи

 

вы

-

ключателей

Это

 

контролируемое

 

отключение

 

обеспе

-

чило

 

заранее

 

известное

 

снижение

 

выходной

 

мощности

 

ФЭ

-

установки

и

 

полученные

 

данные

 

можно

 

было

 

ис

-

пользовать

 

для

 

более

 

точного

 

расчёта

 

реакции

 

систе

-

мы

 

накопления

 

энергии

 

по

 

сравнению

 

с

 

использовани

-

ем

 

об

 

облачности

 

и

 

прозрачности

 

облачного

 

покрова

.

Выводы

 

по

 

проекту

Для

 

оптимизации

 

и

 

повышения

 

эффективности

 

нако

-

пления

 

электроэнергии

 

требуется

 

проделать

 

ещё

 

очень

 

большой

 

объём

 

работы

Оптимизация

 

алгоритма

 

пере

-

ключения

 

нагрузки

 

оказалась

 

очень

 

сложной

 

задачей

 

из

-

за

 

необходимости

 

прогнозировать

 

мощность

 

на

 

основа

-

нии

 

данных

 

по

 

степени

 

облачности

 

на

 

следующий

 

день

Несмотря

 

на

 

доказанную

 

возможность

 

прогнозирования

 

погодных

 

условий

 

в

 

рамках

 

данного

 

проекта

метеоро

-

логические

 

прогнозы

 

на

 

следующий

 

день

 

недостаточно

 

надёжны

 

и

 

точны

Кроме

 

того

необходимо

 

усовершен

-

ствовать

 

офисные

 

системы

 

управления

 

распределённы

-

ми

 

ресурсами

например

 

системами

 

хранения

 

энергии

 

на

 

основе

 

параметров

 

аккумуляторных

 

батарей

В

 

рамках

 

данного

 

проекта

 

для

 

управления

 

и

 

оптимизации

 

систе

-

мы

 

накопления

 

энергии

 

пришлось

 

использовать

 

систему

разработанную

 

самой

 

компанией

которая

 

изначально

 

не

 

предназначалась

 

для

 

этой

 

цели

.

По

 

мере

 

того

 

как

 

число

 

интегрируемых

 

систем

 

акку

-

мулирования

 

электроэнергии

 

растёт

возникает

 

чрезвы

-

чайная

 

потребность

 

в

 

создании

 

совершенной

 

стратегии

 

управления

которая

 

будет

 

учитывать

 

большой

 

объём

 

данных

необходимых

 

для

 

оптимизации

 

управления

 

и

 

эксплуатации

 

такого

 

большого

 

числа

 

систем

 

накопле

-

ния

 

электроэнергии

Также

 

будет

 

очень

 

важна

 

стандар

-

тизация

 

интерфейсов

 

для

 

создания

 

взаимосвязанных

 

и

 

надёжных

 

систем

 

управления

 

на

 

месте

 

и

 

в

 

диспетчер

-

ском

 

центре

.

Согласование

 

с

 

микросетью

построенной

 

не

 

самой

 

энергокомпанией

оказалось

 

достаточно

 

сложной

 

за

-

дачей

Потребовалось

 

затратить

 

значительные

 

силы

 

на

 

изучение

 

взаимодействий

 

в

 

сети

 

и

 

согласованного

 

управления

Требования

 

к

 

взаимодействию

 

разраба

-

тывались

 

на

 

основе

 

стандарта

 IEEE 1547.4 

для

 

про

-

ектирования

 

и

 

строительства

 

микросети

 

здания

Таким

 

образом

были

 

предприняты

 

попытки

 

ответить

 

на

 

сле

-

дующие

 

вопросы

как

 

должно

 

происходить

 

секциониро

-

вание

 

системы

 

во

 

время

 

отключений

 

электроэнергии

 

и

 

как

 

эту

 

функциональную

 

возможность

 

реализовать

.

Однако

 

важнее

 

стремления

 

обеспечить

 

возмож

-

ность

 

изолированной

 

работы

 

микросети

 

было

 

желание

 

защитить

 

персонал

 

энергокомпании

работающий

 

на

 

оборудовании

 

под

 

напряжением

и

 

население

а

 

так

-

же

 

предотвратить

 

развитие

 

аварии

 

из

-

за

 

возникшей

 

в

 

сети

 

неисправности

В

 

конечном

 

итоге

 

проект

 

системы

 

должен

 

был

 

удовлетворять

 

требованиям

 

безопасно

-

го

 

отключения

 

и

 

ряда

 

других

 

стандартов

например

 

по

 

способности

 

сети

 

выдерживать

 

скачки

 

перенапряжения

 

и

 

по

 

номинальному

 

току

 

выключателя

 

для

 

отключения

 

работающего

 

двигателя

.

Обеспечение

 

согласованного

 

управления

 

оборудо

-

ванием

 

вызвало

 

некоторые

 

сложности

 

при

 

разработке

 

алгоритма

Алгоритм

 

сглаживания

 

графика

 

напряжения

 


Page 6
background image

20

Январь

февраль

 2014

    

должен

 

был

 

подходить

 

для

 

ФЭ

-

установки

Интеграция

 

таких

 

систем

как

 

генераторы

 

на

 

природном

 

газе

потре

-

бует

 

принятия

 

во

 

внимание

 

как

 

положительных

так

 

и

 

отрицательных

 

характеристик

 

применения

 

генератора

Изменения

 

в

 

ограничениях

накладываемых

 

на

 

пере

-

менные

 

параметры

необходимо

 

было

 

повторно

 

про

-

анализировать

Также

 

для

 

определения

 

эффективно

-

сти

 

применяемого

 

подхода

 

необходимо

 

провести

 

даль

-

нейший

 

анализ

 

временных

 

задержек

 

в

 

работе

 

террито

-

риально

 

разделённых

 

систем

.

Модернизация

 

приложений

 

для

 

управления

 

ФЭ

-

установкой

Проекты

 PNM, 

реализуемые

 

в

 

рамках

 

демонстра

-

ционной

 

программы

 EPRI 

по

 

созданию

 Smart Grid 

и

 

программы

 

Министерства

 

энергетики

 

США

 

по

 

разра

-

ботке

 

системы

 

аккумулирования

 

энергии

 

для

 Smart 

Grid, 

дают

 

большой

 

объём

 

знаний

Несмотря

 

на

 

всю

 

проведённую

 

работу

 

в

 

области

 

планирования

 

по

-

средством

 

моделирования

 

и

 

разработки

 

сценариев

 

использования

данные

 

проекты

 

показали

что

 

для

 

получения

 

информации

необходимой

 

для

 

модерни

-

зации

 

технологии

 

и

 

перехода

 

от

 

демонстрационных

 

проектов

 

к

 

широкомасштабной

 

интеграции

требуется

 

интеграция

 

соответствующего

 

оборудования

 — 

един

-

ственный

 

возможный

 

путь

 

на

 

данный

 

момент

Работа

 

по

 

проектам

 

продолжится

 

до

 

начала

 2014 

года

когда

 

планируется

 

завершение

 

программы

 

активных

 

испы

-

таний

 

системы

В

 

настоящее

 

время

 

проводится

 

работа

 

по

 

оптимизации

 

алгоритма

 

переноса

 

нагрузки

улуч

-

шению

 

прогнозирования

 

облачности

 

и

 

согласованию

 

работы

 

компонентов

 

микросети

Также

 

на

 

основании

 

полученных

 

результатов

 

в

 

настоящее

 

время

 

прово

-

дится

 

анализ

 

экономической

 

эффективности

 

системы

 

накопления

 

электроэнергии

.

Выражение

 

благодарности

В

 

написании

 

данной

 

статьи

 

приняли

 

участие

 

Стив

 

Уиллард

 (Steve Willard), 

руководитель

 

проектов

 PNM 

и

 

руководитель

 

исследований

 

по

 

проекту

 

разработки

 

системы

 

накопления

 

электроэнергии

финансируемого

 

Министерством

 

энергетики

 

США

и

 

Брайан

 

Ареллано

 

(Brian Arellano), 

руководитель

 

проектов

 PNM 

по

 

мо

-

дернизации

 

технологий

Материалом

 

данной

 

статьи

 

стали

 

результаты

 

работы

проведённой

 

на

 

средства

 

гранта

 

Министерства

 

энергетики

 

США

 

под

 

номером

 DE-

OE0000230. 

Авторы

 

также

 

выражают

 

признательность

 

Министерству

 

энергетики

 

США

, NEDO, Sandia National 

Laboratories 

и

 

Университету

 

Нью

-

Мексико

.  

SMART 

Grid

И с п о л ь з о

-

вание

  «

при

-

р о д н о й

» 

энергии

 — 

наиболее

 

перспективное

 

направ

-

ление

 

в

 

т

.

н

малой

 

или

 

альтер

-

нативной

 

энергетике

где

 

масса

 

удалённых

 

населённых

 

пунктов

 

буквально

 

поставлены

 

на

 

грань

 

выживания

 

в

 

связи

 

с

 

затрудни

-

тельной

 

доставкой

 

туда

 

топлива

 

или

 

отсутствием

 

магистрально

-

го

 

газопровода

.

Применение

 

солнечных

 

устано

-

вок

 

позволило

 

бы

 

решить

 

часть

 

вопросов

связанных

 

с

 

обеспече

-

нием

 

удалённых

 

регионов

 

и

 

нако

-

плением

 

электроэнергии

Однако

 

дешевизна

 

и

 

неисчерпаемость

 

получения

 

солнечной

 

энергии

 

в

 

настоящий

 

момент

 

нивелирует

-

ся

 

стоимостью

 

комплектующих

 

элементов

 

для

 

системы

 

накопле

-

ния

 

электроэнергии

 

с

 

солнечными

 

панелями

Применение

 

свинцово

-

кислотных

 

АКБ

 

энергокомпанией

 PNM 

в

 

сво

-

их

 

установках

 

обусловлено

 

в

 

том

 

числе

 

и

 

этим

 

фактором

Хотя

 

применение

 

литий

-

йонных

 

или

 

литий

-

полимерных

 

АКБ

 

позволи

-

ло

 

бы

 

увеличить

 

срок

 

эксплуата

-

ции

 

АКБ

-

установок

 

в

 

несколько

 

раз

Например

свинцово

-

кислот

-

ные

 

аккумуляторы

 

имеют

 

около

 

1000 

циклов

 

заряда

/

разряда

 

и

 

весь

-

ма

 

критичны

 

к

 

глубокому

 

разряду

а

 

также

 

имеют

 

низкую

 

удельную

 

ёмкость

 

по

 

сравнению

 

с

 

литиевы

-

ми

 

и

 

даже

 

никелевыми

В

 

век

 

всеобщей

 

заботы

 

об

 

окружа

-

ющей

 

среде

 

и

 

экологии

 

множество

 

компаний

 

стремится

 

к

 

использо

-

ванию

 

в

 

своём

 

оборудовании

 

наи

-

более

 

экологичных

 

составляю

-

щих

а

 

щелочные

 

или

 

кислотные

 

АКБ

 

вряд

 

ли

 

можно

 

отнести

 

к

 

таким

Хотя

 

и

 

изготовление

 

сол

-

нечных

 

панелей

 — 

не

 

самое

 

эко

-

логичное

 

производство

И

 

один

 

из

 

основных

 

моментов

 — 

использо

-

вание

 

такого

 

рода

 

установок

 

фак

-

тически

 

исключает

 

зависимость

 

от

 

цен

 

на

 

топливо

проблем

 

с

 

доставкой

 

и

 

техническими

 

непо

-

ладками

 

поставщиков

 

электро

-

энергии

.

По

 

данным

 

открытых

 

источни

-

ков

в

 2010—2011 

годах

 

доля

 

сол

-

нечной

 

энергии

 

в

 

национальном

 

энергетическом

 

балансе

 

Испании

 

и

 

Германии

 

составила

 

более

 2%, 

и

 

это

 

обусловлено

 

государствен

-

ными

 

льготами

 

на

 

применение

 

такого

 

рода

 

оборудования

В

 

на

-

стоящий

 

момент

 

эти

 

льготы

 

отменяются

так

 

как

 

развитие

 

и

 

использование

 

фотопанелей

 

воз

-

росло

а

 

их

 

стоимость

 

за

 

послед

-

ние

 

несколько

 

лет

 

снизилась

.

В

 

последние

 

годы

 

активно

 

стре

-

мятся

 

развивать

 

данное

 

направ

-

ление

 

энергетики

 

в

 

странах

 

Пер

-

сидского

 

залива

.

Но

 

в

 

любом

 

случае

 

солнечную

 

энергетику

 

необходимо

 

отнести

 

к

 

сфере

 

высоких

 

технологий

и

 

её

 

развитие

 

обязательно

 

будет

 

способствовать

 

росту

 

научного

 

потенциала

развитию

 

отрасли

 

и

 

созданию

 

рабочих

 

мест

А

 

также

 

будут

 

совершенствоваться

 

все

 

элементы

 

системы

 

и

 

массовость

 

использования

 

будет

 

влиять