34
Сентябрь
–
октябрь
2013
34
Ветроэнергетика: играть по
Ветроэнергетика: играть по
правилам — нелёгкая задача
правилам — нелёгкая задача
Электроэнергетика прилагает все усилия, чтобы
Электроэнергетика прилагает все усилия, чтобы
интегрировать растущие мощности ветровой энергии
интегрировать растущие мощности ветровой энергии
в сеть. Выдержит ли отрасль?
в сеть. Выдержит ли отрасль?
Пол Молдин (Paul Mauldin),
Пол Молдин (Paul Mauldin),
внештатный корреспондент
внештатный корреспондент
ВЕТРО
ВЕТРО
Энергетика
Энергетика
Н
ужно
признать
,
что
ветровая
генерация
не
очень
-
то
подходит
для
традиционной
энергоси
-
стемы
,
и
ветроэнергетика
,
которой
занимаются
частные
предприниматели
,
не
вписывает
-
ся
естественным
образом
в
структуру
энергетических
компаний
.
Но
это
не
удержало
электроэнергетику
от
постоянного
погружения
в
решение
техни
-
ческих
проблем
ни
на
уровне
кооперативного
финансирования
,
ни
при
прямой
помощи
отдельным
энергокомпаниям
.
С
течением
времени
между
сторонниками
ветровой
энергетики
,
системными
операторами
и
регулирующими
органами
сложилось
некое
сомнительное
партнёрство
.
Результаты
этого
взаимодействия
уходят
далеко
за
пределы
мечтаний
пионеров
ветроэнергетики
.
35
Сентябрь
–
октябрь
2013
35
ВЕТРО
Энергетика
В
США
на
долю
ветроэнергетики
приходится
около
6%
установленной
мощности
и
3,5%
вырабатываемой
электроэнергии
.
С
разрешения
Национальной
лаборатории
возобновляемой
энергии
(National Renewable Energy Laboratory).
Первая
в
мире
ветряная
электростанция
была
по
-
строена
в
1980
году
в
районе
горнолыжного
курорта
Crotched Mountain
на
юге
штата
Нью
-
Гемпшир
.
И
,
хотя
это
оказалось
практически
незаметным
событием
,
тем
не
менее
явилось
началом
лидерства
США
в
деле
обуздания
ветра
для
служения
электрическим
сетям
.
Меньше
чем
за
три
десятка
лет
ветрогенерация
прак
-
тически
с
нуля
выросла
до
6%
в
суммарной
генерирую
-
щей
мощности
США
.
За
последний
год
национальный
рекорд
был
побит
—
суммарная
мощность
установлен
-
ных
ветрогенераторов
составила
12000
МВт
,
т
.
е
.
рост
составил
25%,
что
превышает
объём
введённых
мощ
-
ностей
от
других
источников
энергии
.
Сейчас
Alta Wind Energy Center
в
Южной
Каролине
,
модернизированная
внучка
ветростанции
в
Crotched
Mountain,
является
одним
из
самых
крупных
проектов
ветровой
энергетики
в
мире
.
При
наличии
регулируемо
-
го
государственным
законодательством
рынка
,
создан
-
ного
на
основе
государственных
стандартов
портфеля
возобновляемых
источников
энергии
,
а
также
по
иници
-
ативе
государственных
и
федеральных
органов
власти
рост
установленных
мощностей
ветровой
энергетики
продолжится
в
геометрической
прогрессии
.
Иногда
не
хватает
В
то
время
как
объём
установленных
мощностей
ве
-
троэнергетики
медленно
увеличивается
,
чтобы
превы
-
сить
6%
номинальной
мощности
энергосистемы
страны
,
внутри
самой
системы
возникают
коллизии
,
основная
из
которых
заключается
в
том
,
что
имеющиеся
мощности
ветроэнергетики
никак
не
согласованы
с
подъёмами
и
падениями
ежедневных
графиков
нагрузки
.
Наличие
ветровых
ресурсов
на
огромной
террито
-
рии
с
различными
географическими
особенностями
не
обязательно
приводит
к
нестабильности
системы
. PJM
Interconnection
является
крупнейшей
энергосетью
Се
-
верной
Америки
и
крупнейшим
рынком
электроэнергии
в
мире
,
который
охватывает
большую
часть
13
штатов
и
округ
Колумбию
.
Как
отметил
Терри
Бостон
(Terry
Boston),
президент
компании
PJM: «
Мы
на
PJM
рассчи
-
тываем
только
на
13%
всей
ветровой
энергии
в
момент
пиковой
нагрузки
,
потому
что
в
самые
жаркие
или
самые
холодные
дни
ветер
не
дует
.
Тринадцать
процентов
—
это
довольно
высокая
цифра
по
сравнению
с
другими
операторами
,
и
то
это
только
благодаря
диверсифици
-
рованности
и
огромной
географии
обслуживания
».
Время
—
всё
В
качестве
конкретного
примера
разного
рода
не
-
стабильности
ветровой
энергетики
можно
привести
слу
-
чай
,
который
произошёл
в
Северной
Каролине
.
Обычно
в
тёплые
летние
дни
горячий
воздух
,
поднимающийся
с
Центральной
равнины
(Central Valley),
заставляет
пере
-
мещаться
холодный
океанский
воздух
по
прибрежным
ущельям
,
включая
то
место
,
где
расположена
ветро
-
станция
Altamont,
к
востоку
от
залива
Сан
-
Франциско
.
Послеобеденный
бриз
вырабатывает
энергию
,
которая
в
некоторой
степени
сравнима
с
ранними
вечерними
на
-
грузками
,
когда
включают
кондиционеры
.
Однако
в
один
из
жарких
дней
и
,
естественно
,
при
высокой
нагрузке
от
включённых
кондиционеров
горячие
восточные
ветры
нейтрализовали
береговые
ветры
и
ветровая
генера
-
ция
упала
до
нуля
именно
в
тот
момент
,
когда
она
наи
-
более
необходима
.
Даже
в
течение
суток
скорость
ветра
может
варьи
-
роваться
в
широких
пределах
в
течение
нескольких
ми
-
нут
или
даже
секунд
.
Чересчур
оптимистичный
анализ
проблем
устойчивости
по
напряжению
просто
включа
-
ется
в
наиболее
надёжные
среднечасовые
показатели
.
И
это
огромная
ошибка
,
поскольку
расчёты
подачи
и
по
-
требления
электроэнергии
должны
согласовываться
на
основании
моментальных
,
а
не
средних
величин
.
36
Сентябрь
–
октябрь
2013
36
ВЕТРО
Энергетика
•
стандарт
портфеля
возобновляемых
источников
энергии
(RPS).
По
состоянию
на
январь
2012
года
30
штатов
к
определённой
дате
должны
вырабаты
-
вать
установленный
процент
электроэнергии
за
счёт
источников
возобновляемой
энергии
.
Например
,
Ка
-
лифорния
должна
к
2020
году
вырабатывать
33%.
Сочетание
налоговых
льгот
на
производство
элек
-
трической
энергии
с
использованием
возобновляемых
источников
энергии
(PTC)
с
требованиями
стандарта
портфеля
возобновляемых
источников
(RPS)
создают
порой
невероятные
ситуации
.
Например
,
в
ночные
часы
при
низкой
нагрузке
системы
и
при
растущей
скорости
ветра
,
как
это
часто
бывает
,
ветровая
энергия
самая
дешёвая
,
вследствие
чего
цена
может
упасть
даже
до
отрицательной
величины
.
Однако
системный
опера
-
тор
не
захочет
отключать
тепловые
электростанции
,
поскольку
эти
электростанции
,
работающие
в
базовом
режиме
с
постепенным
изменением
мощности
,
могут
понадобиться
при
ожидаемом
повышении
нагрузки
.
В
большинстве
систем
контрактные
отношения
за
-
ключаются
между
покупателем
и
производителем
ве
-
тровой
энергии
,
поэтому
от
ветрогенерации
можно
было
бы
отказаться
,
чтобы
легче
управляться
с
други
-
ми
ресурсами
системы
.
Но
в
Калифорнии
законодательство
,
которое
твёрдо
под
-
держивает
RPS,
требует
,
чтобы
Незави
-
симый
системный
оператор
Калифорнии
(CAISO)
принимал
всю
предлагаемую
ве
-
тровую
энергию
.
Тим
Мэйсон
(Tim Mason),
консуль
-
тант
по
возобновляемой
энергетике
ком
-
пании
Black & Veatch,
сравнил
CAISO
с
Независимым
системным
оператором
Нью
-
Йорка
(NYISO),
который
практиче
-
ски
не
имеет
никаких
проблем
с
ветро
-
генерацией
. «CAISO
и
NYISO
схожи
,
так
как
они
оба
покупают
ветровую
энергию
по
частным
договорам
о
покупке
,
платя
фиксированную
цену
за
мегаватт
-
час
, —
рассказывает
он
. —
Однако
NYISO
может
отрегулировать
(
снизить
)
объём
ветро
-
вой
генерации
,
а
CAISO —
нет
,
так
как
он
вынужден
работать
в
строгих
рамках
портфеля
возобновляемых
источников
энергии
.
Ветровая
генерация
является
ресурсом
для
обязательного
использова
-
ния
и
стоит
во
главе
диспетчерского
гра
-
фика
нагрузки
энергосистемы
».
У
соседа
CAISO,
богатого
гидроэнерге
-
тическими
ресурсами
, —
Бонневильского
управления
энергетики
(Bonneville Power
Administration, BPA), —
похожая
ситуа
-
ция
.
Как
подчеркнул
Мэйсон
, «BPA,
как
и
CAISO,
связано
обязательными
к
испол
-
нению
контрактами
с
производителями
ве
-
тровой
энергии
.
Кроме
этого
, BPA
связано
ограничениями
,
обусловленными
необхо
-
димостью
сохранения
качества
окружаю
-
щей
среды
,
которые
требуют
минимально
-
го
уровня
использования
гидроэнергетики
.
Они
не
могут
ни
продать
электроэнергию
,
ни
отключить
её
подачу
».
«
Существует
ещё
один
вариант
, —
говорит
Рик
Миллер
(Rick Miller),
пер
-
вый
вице
-
президент
по
возобновляе
-
мым
источникам
энергии
компании
HDR
Работа
гидроаккумулирующих
и
ветровых
электро
-
станций
в
связке
на
территории
России
потенци
-
ально
возможна
.
Реализация
подобного
проекта
на
Загорской
ГАЭС
обсуждалась
около
15
лет
назад
.
В
адрес
ОАО
«
Мосэнерго
»,
в
состав
которого
тог
-
да
входила
и
Загорская
ГАЭС
,
пришло
письмо
от
группы
конструкторов
,
которые
предложили
на
верхнем
бассейне
Загорской
ГАЭС
установить
ветрогенераторы
.
Одна
-
ко
предварительный
анализ
и
расчёты
показали
,
что
объединить
работу
нашей
станции
и
ветропарка
не
получится
.
Для
оптимального
баланса
работы
ГАЭС
и
ВЭУ
в
рамках
объёма
нашего
верхнего
бассейна
единичная
мощность
ВЭУ
должна
быть
не
менее
3—4
МВт
,
но
в
те
времена
таких
не
выпускали
.
Сегодня
реализация
этой
идеи
ещё
более
нереальна
для
нашей
ГАЭС
,
ввиду
того
что
вся
работа
станции
сконцентрирована
на
покрытии
дефицита
высокоманевренной
мощности
Московского
регио
-
на
.
Изменилась
структура
энергопотоков
и
энергопотребителей
.
Считаю
,
что
развитием
этого
направления
должны
в
первую
очередь
за
-
ниматься
специалисты
научных
институтов
.
На
мой
взгляд
,
такие
про
-
екты
более
реальны
в
локальном
масштабе
или
в
областях
,
где
уже
вве
-
дены
в
строй
или
строятся
ветровые
станции
(
Приморский
край
).
Для
условий
России
очень
эффективным
может
оказаться
использование
ветроэнергетики
в
комбинации
с
аккумулирующими
устройствами
или
дизельными
установками
в
отдалённых
районах
и
на
островах
,
куда
завоз
дизельного
топлива
для
отопления
и
производства
электроэнергии
обхо
-
дится
очень
дорого
.
Развитие
ветроэнергетики
в
таких
районах
являет
-
ся
наиболее
конкурентоспособным
.
Для
осуществления
данного
проекта
и
достижения
экономической
эффективности
необходимо
соблюдение
ряда
очень
важных
условий
.
Прежде
всего
ландшафт
местности
,
где
планируется
строительство
,
должен
соответствовать
возможности
проектирования
ГАЭС
.
Для
удешевления
строительства
станция
долж
-
на
максимально
в
него
«
вписаться
».
Немаловажен
и
КПД
будущей
ГАЭС
.
Развитию
ветровой
энергетики
сопутствует
определённая
техниче
-
ская
проблема
:
ветер
является
нерегулируемым
источником
энергии
и
,
соответственно
,
выдача
электроэнергии
с
ветрогенератора
в
энерго
-
систему
отличается
большой
неравномерностью
как
в
суточном
,
так
и
в
недельном
,
месячном
,
годовом
и
многолетнем
диапазонах
.
Необходимо
заранее
просчитать
количество
ветреных
дней
/
часов
для
понимания
син
-
хронности
обоих
механизмов
.
КОММЕНТАРИЙ
Владимир МАГРУК, директор филиала
ОАО «РусГидро» — «Загорская ГАЭС»:
А
поскольку
объём
мощности
,
вырабатываемой
ветрогенератором
,
пропорционален
скорости
ветра
в
кубе
,
то
порыв
ветра
,
который
удваивает
его
скорость
,
приводит
к
8-
кратному
скачку
выработки
электроэнер
-
гии
,
если
она
не
снижена
намеренно
.
Иногда
много
Ветровая
генерация
имеет
как
минимум
два
неза
-
служенных
преимущества
,
которые
иногда
вызывают
проблемы
с
процессом
оптимизации
распределения
нагрузки
,
ставя
ветровую
генерацию
во
главе
линии
:
•
налоговые
льготы
на
производство
электрической
энергии
с
использованием
возобновляемых
ис
-
точников
энергии
(PTC).
Эта
скидка
составляет
70
коп
./
кВт
•
ч
за
производство
и
продажу
в
сеть
электроэнергии
,
отвечающей
требованиям
к
ис
-
точникам
ветровой
энергии
.
Налоговые
льготы
в
сочетании
с
бесчисленными
государственными
и
местными
механизмами
стимулирования
позво
-
ляют
владельцам
ветрогенераторов
продавать
электроэнергию
по
отрицательным
ценам
,
платя
,
таким
образом
,
рынку
за
захват
власти
и
получая
при
этом
прибыль
;
37
Сентябрь
–
октябрь
2013
37
Ежегодное
расширение
генерирующих
мощностей
в
США
по
видам
топлива
.
С
разреше
-
ния
Управления
по
информации
в
области
энергетики
(Energy Information Administration).
Сравнение
нагрузки
и
объёма
ветровой
генерации
в
зоне
Совета
по
надёжности
электроснабжения
штата
Техас
(ERCOT).
С
разрешения
ERCOT.
ВЕТРО
Энергетика
Engineering. —
Если
вы
владеете
и
эксплуати
-
руете
электростанцию
,
работающую
в
режиме
вынужденной
генерации
согласно
требованиям
надёжности
сети
или
экологической
безопас
-
ности
,
и
в
вашем
распоряжении
имеется
избы
-
ток
солнечной
,
ветровой
или
ещё
какой
-
либо
энергии
обязательного
использования
,
то
вам
придётся
платить
потребителю
,
который
будет
отбирать
избыток
ваших
мощностей
. BPA
на
-
ходится
в
тяжёлом
положении
,
у
них
действи
-
тельно
нет
источника
дохода
,
из
которого
мож
-
но
заплатить
за
отбор
мощности
».
В
настоящее
время
эти
проблемы
боль
-
ше
волнуют
Западное
энергообъединение
(Western Interconnection),
чем
всю
остальную
страну
,
но
всё
меняется
. «
До
сих
пор
самым
отрицательным
моментом
были
растущие
сложности
распределения
нагрузки
, —
го
-
ворит
Нивад
Навид
(Nivad Navid),
инженер
-
консультант
компании
Центральный
независи
-
мый
оператор
по
передаче
электроэнергии
(MISO). —
Но
больше
всего
в
ситуации
растущего
объёма
ветровой
энергии
нас
волнует
потеря
гибкости
энергосистемы
.
С
учётом
того
,
что
65%
электростанций
компании
MISO
работают
на
угольном
топливе
,
самая
большая
пробле
-
ма
будет
заключаться
в
создании
регулируемых
мощ
-
ностей
с
возможностью
наращивания
для
компенсации
неустойчивости
ветровой
генерации
».
Когда
нагрузка
превышает
выработку
электроэнер
-
гии
,
частота
понижается
.
Когда
выработка
превышает
нагрузку
,
частота
повышается
.
Любое
из
этих
условий
может
привести
к
полному
отключению
системы
.
Про
-
блемой
для
регулируемых
источников
в
системе
со
зна
-
чительным
объёмом
ветровой
энергии
становится
обе
-
спечение
надёжной
полезной
нагрузки
—
потребность
системы
минус
ветрогенерация
, —
случайная
перемен
-
ная
,
если
таковая
существует
.
Для
сглаживания
почти
мгновенных
изменений
в
нагрузке
,
для
её
быстрого
рас
-
пределения
требуется
быстродействующий
регулирую
-
щий
ресурс
(
например
,
газотурбинные
установки
,
нако
-
пители
энергии
или
ПО
для
регулирования
мощности
).
«
Если
вам
придётся
расширять
систему
,
исполь
-
зуя
традиционные
резервы
,
то
произойдёт
удорожание
производственных
расходов
,
тем
самым
сводя
на
нет
эффект
расширения
сети
возобновляемыми
источника
-
ми
», —
говорит
Навид
.
Если
традиционные
резервы
не
являются
универ
-
сальным
решением
,
то
в
этом
случае
может
помочь
бо
-
лее
привлекательный
рынок
с
новыми
инновационными
технологиями
регулирования
.
Осознавая
такую
необ
-
ходимость
,
Федеральная
комиссия
по
регулированию
в
области
энергетики
(FERC)
своим
приказом
755 (
от
20
октября
2011)
установила
правила
компенсирования
уравновешивающих
мощностей
в
соответствии
со
ско
-
ростью
и
точностью
реагирования
на
сигналы
диспетче
-
ров
.
Это
был
чёткий
и
ясный
призыв
к
производителям
устройств
накопления
энергии
.
Накопители
энергии
—
панацея
?
Раньше
цена
технологий
накопления
энергии
опре
-
делялась
главным
образом
разницей
между
пиковой
и
внепиковой
выработками
электроэнергии
(«
вилка
»).
Однако
ветер
повысил
стоимость
услуг
регулирования
и
в
отрасли
намечается
появление
новых
правил
опла
-
ты
по
результатам
.
Размещённые
в
правильном
месте
и
правильно
рас
-
считанные
крупные
или
небольшие
накопители
энергии
обеспечивают
преимущества
,
выходящие
за
пределы
«
вилки
»:
гарантированная
мощность
,
регулирование
мощности
,
горячий
резерв
,
регулирование
частоты
и
возможность
холодного
пуска
.
«
Сейчас
доля
возобнов
-
ляемых
источников
в
энер
-
госнабжении
невелика
,
тем
не
менее
процесс
интеграции
возобновляемой
генерации
идёт
довольно
неплохо
, —
го
-
ворит
Дэн
Жирар
(Dan Girard),
директор
по
развитию
бизнеса
возобновляемых
источников
и
накопителей
энергии
компании
S&C Electric Co. —
Однако
с
ро
-
стом
популярности
возобнов
-
ляемых
источников
и
их
воз
-
растающей
долей
в
структуре
энергетики
энергокомпаниям
придётся
всё
больше
контро
-
лировать
эти
природные
воз
-
обновляемые
источники
энер
-
гии
с
прерывистым
характером
генерирования
.
38
Сентябрь
–
октябрь
2013
38
ВЕТРО
Энергетика
Газовые
турбины
и
другие
источники
быстрого
рас
-
пределения
нагрузки
будут
играть
роль
снижения
воз
-
действия
возобновляемых
источников
на
энергосистемы
,
а
накопители
энергии
будут
абсолютно
необходимы
для
управления
возобновляемыми
источниками
, —
продол
-
жает
Жирар
. —
Большая
часть
мощности
накопителей
будет
распределена
.
Например
,
вместо
того
чтобы
вбра
-
сывать
мощность
обратно
в
сеть
через
счётчик
,
электро
-
энергию
крышных
фотоэлектрических
установок
можно
аккумулировать
на
месте
для
использования
во
время
пиковых
нагрузок
или
для
вспомогательных
целей
».
Аккумуляторные
батареи
большой
энергоёмкости
могут
обеспечить
как
снятие
пиковых
нагрузок
,
так
и
регулировку
частоты
системы
.
В
США
установлено
большое
количество
аккумуляторных
батарей
комму
-
нального
масштаба
.
Самые
крупные
из
них
две
:
одна
,
мощностью
32
МВт
(
на
основе
литиево
-
ионных
акку
-
муляторов
),
согласно
проекту
независимого
систем
-
ного
оператора
региона
PJM
расположена
в
г
. Laurel
Mountain
в
Восточной
Вирджинии
,
другая
,
мощностью
36
МВт
(
на
основе
свинцовых
аккумуляторов
усовер
-
шенствованного
типа
),
расположена
согласно
проекту
Notrees Wind-power
в
Техасе
,
они
находятся
под
управ
-
лением
Совета
по
надёжности
электроснабжения
шта
-
та
Техас
(ERCOT).
Совершенствование
накопительной
установки
происходит
в
основном
за
счёт
развития
электромобильной
промышленности
,
поэтому
экономи
-
ческие
и
производственные
проблемы
на
коммуналь
-
ном
уровне
не
проявились
.
Стоимость
мегаватта
электроэнергии
,
произве
-
дённой
на
гидроаккумулирующих
станциях
(
ГАЭС
)
дешевле
,
они
обладают
энергоёмкостью
,
в
несколь
-
ко
раз
превышающей
энергоёмкость
аккумуляторных
накопителей
,
накапливают
энергию
в
период
низкой
нагрузки
и
обеспечивают
мощностью
энергосистему
в
период
высокого
потребления
.
Кроме
того
,
при
пре
-
вышении
изменения
скорости
нагрузки
в
несколько
мегаватт
в
минуту
гидроаккумулирующая
станция
в
состоянии
подменить
ветровую
станцию
при
рез
-
кой
смене
скорости
ветра
и
обеспечить
регулирова
-
ние
частоты
во
время
других
аварийных
ситуаций
.
В
США
насчитывается
около
24
лицензированных
ги
-
дроаккумулирующих
станций
общей
мощностью
око
-
ло
16000
МВт
,
а
также
крупнейшая
в
мире
мощностью
3000
МВт
гидроаккумулирующая
станция
Bath County
в
штате
Вирджиния
.
Существующие
гидроак
-
кумулирующие
станции
были
размещены
рядом
с
сетями
с
целью
взаимодействия
с
основ
-
ными
угольными
и
атомными
станциями
.
Теперь
,
в
связи
с
ростом
прерывистой
генерации
,
Федеральная
комиссия
по
регу
-
лированию
в
области
энергети
-
ки
(FERC)
разработала
более
60
методов
применения
новых
гидроаккумулирующих
агрега
-
тов
.
Одним
из
инновационных
примеров
может
послужить
про
-
ект
Eagle Mountain
в
Южной
Ка
-
ролине
мощностью
1300
МВт
,
в
котором
в
качестве
бассейнов
предлагается
использовать
две
заброшенные
шахты
вместе
с
ветровой
электростанцией
.
При
использовании
традиционных
бассейнов
на
строительство
гидроаккумулирующей
станции
требует
-
ся
около
десяти
лет
.
К
счастью
,
в
горной
местности
за
-
пада
США
есть
несколько
естественных
водных
путей
,
питьевая
вода
и
даже
установки
для
искусственного
приготовления
снега
,
где
имеет
смысл
спроектировать
гидроаккумулирующие
станции
небольшой
мощности
,
в
зависимости
от
получения
разрешения
.
Некоторые
из
таких
проектов
,
например
Cabin Creek
мощностью
320
МВт
к
востоку
от
Денвера
,
уже
разработаны
.
В
дру
-
гих
местах
требуются
некоторые
доработки
или
расши
-
рения
существующих
бассейнов
и
установка
насосов
в
машинном
отделении
.
Для
строительства
накопителя
энергии
на
сжатом
воздухе
(CAES)
требуется
вдвое
меньше
времени
,
чем
для
крупной
ГАЭС
.
Но
для
него
необходим
подземный
соляной
купол
или
какая
-
либо
каверна
.
Допустимо
и
строительство
наземных
накопителей
небольшой
мощ
-
ности
.
Низкие
цены
на
природный
газ
возродили
инте
-
рес
к
CAES,
потому
что
во
время
термодинамическо
-
го
цикла
в
CAES
сжигается
природный
газ
с
выходом
воздуха
в
газовую
турбину
.
Компания
PowerSouth
экс
-
плуатирует
газоиспользующий
накопитель
энергии
на
сжатом
воздухе
мощностью
110
МВт
в
г
. McIntosh,
Ала
-
бама
,
с
1991
года
.
Рост
объёма
передаваемой
энергии
Распространение
ветровой
генерации
потребует
строительства
новых
линий
передачи
,
зачастую
линий
большой
протяжённости
.
По
расчётам
компании
North
American Electric Reliability Corp.,
около
25%
новых
ли
-
ний
передачи
так
или
иначе
связано
с
интеграцией
воз
-
обновляемых
источников
.
До
недавнего
момента
большинство
проектов
по
передаче
энергии
,
полученной
с
помощью
ветра
,
на
-
пример
таких
,
как
проект
высоковольтной
передачи
постоянного
тока
TransWest Express
в
Техасе
стоимо
-
стью
3
млрд
долларов
и
протяжённостью
1127
км
,
были
связаны
с
передачей
энергии
из
удалённых
районов
с
высоким
ветровым
потенциалом
в
центры
потребления
.
Теперь
,
вследствие
растущей
необходимости
в
распре
-
делённом
,
лишённом
перегрузок
,
сбалансированном
энергоснабжении
и
потреблении
в
каждом
из
объеди
-
нённых
общими
сетями
регионов
,
в
новые
проекты
по
передаче
энергии
в
2013
году
планируется
вложить
око
-
Тепло
-
и
гидроаккумулирующие
агрегаты
и
обменная
мощность
при
использовании
обязательных
ресурсов
ветрогенерации
Бонневильского
управления
энергетики
(BPA).
С
разрешения
BPA.
39
Сентябрь
–
октябрь
2013
39
ВЕТРО
Энергетика
ло
15,1
млрд
долларов
,
что
на
36%
больше
,
чем
2011
году
.
А
что
об
увеличении
до
максимума
эксплуата
-
ционных
параметров
существующих
линий
пере
-
дачи
?
«
Иногда
я
задавался
вопросом
,
почему
многие
компании
—
владельцы
систем
передачи
элек
-
троэнергии
—
не
такие
дальновидные
,
чтобы
пол
-
ностью
раскрыть
возможности
своих
передающих
мощностей
путём
довольно
простых
усовершен
-
ствований
,
в
частности
когда
система
передачи
сама
создаёт
доход
по
тарифам
, —
говорит
Скот
Фюрборн
(Scott Feuerborn),
руководитель
депар
-
тамента
по
планированию
электрических
систем
компании
Burns & McDonnell. —
К
счастью
,
всё
меняется
.
Например
,
растёт
интерес
к
технологи
-
ям
на
основе
процессов
динамической
тепловой
мощности
,
многие
из
которых
уже
существуют
на
протяжении
нескольких
лет
».
С
небольшой
долей
иронии
Фирборн
добав
-
ляет
: «
Это
ветер
натолкнул
нас
на
более
полное
использование
оборудования
по
передаче
элек
-
троэнергии
».
Управление
электропотреблением
«
У
меня
часть
жизни
ушла
на
то
,
чтобы
генерация
покрывала
изменяющуюся
нагрузку
, —
говорит
пред
-
ставитель
компании
PJM Boston. —
Сейчас
я
разбира
-
юсь
,
как
заставить
нагрузку
соответствовать
изменяю
-
щейся
генерации
».
Способность
прямого
управления
значительными
объёмами
спроса
потребителей
на
электроэнергию
предлагает
некоторые
интригующие
возможности
осла
-
бления
воздействия
энергии
ветра
и
других
источников
прерывистой
энергии
на
сеть
.
Возможно
,
технологии
интеллектуальных
сетей
смогут
связать
ветроэлектро
-
станции
,
диспетчерские
центры
и
конечных
потребите
-
лей
,
понизив
или
подстроившись
под
агрегированные
нагрузки
,
такие
как
обогрев
,
вентиляция
и
кондициони
-
рование
воздуха
(HVAC),
водонагреватели
или
некото
-
рые
виды
освещения
во
время
временного
ослабления
или
порывов
ветра
.
Инновационный
подход
к
управлению
потреблени
-
ем
электроэнергии
отражён
в
пилотном
проекте
ком
-
пании
по
использованию
электромобилей
производ
-
ства
Дженерал
Моторс
(GM)
и
БМВ
(BMW).
Система
GM OnStar
обеспечивает
владельцев
электромобилей
Chevy Volts
графическим
индикатором
,
который
по
-
казывает
пиковую
мощность
ветрогенератора
с
пяти
-
минутным
прогнозом
,
данные
обновляются
ежечасно
.
Водитель
может
подключиться
в
любой
момент
при
наличии
мощности
.
Интеллектуальные
ветрогенераторы
Большинство
проблем
на
ранней
стадии
интегра
-
ции
ветрогенераторов
заключалось
в
«
недружелюбии
»
системы
управления
турбиной
. «
Самое
последнее
,
что
вам
необходимо
,
это
автономное
отключение
ве
-
трогенератора
, —
говорит
Брайан
Ульмансек
(Bryan
Uhlmansiek),
менеджер
по
ветроэнергетике
компании
Black & Veatch. —
На
заре
развития
отрасли
агрегаты
могли
отключаться
при
снижении
напряжения
или
при
падении
напряжения
до
нуля
,
но
сейчас
усовершен
-
ствования
аппаратной
и
программной
части
позволяют
поддерживать
их
работу
в
таких
ситуациях
,
когда
ста
-
рые
модели
уже
давно
бы
отключились
.
На
долю
гидроаккумулирующих
станций
во
всём
мире
приходится
99%
всех
накопи
-
тельных
мощностей
.
На
основе
гидроаккумулирующей
станции
Raccoon Mountain.
С
разрешения
компании
Tennessee Valley Authority.
Последние
усовершенствования
направлены
на
решение
проблемы
,
которая
происходит
при
переходе
агрегата
в
режим
«
пауза
»
на
10
минут
при
возникно
-
вении
порыва
ветра
в
момент
,
когда
турбина
работает
при
полной
нагрузке
, —
продолжает
Ульмансек
. —
Для
предотвращения
этого
некоторые
производители
уста
-
навливают
программное
обеспечение
,
которое
повора
-
чивает
лопасти
во
флюгерное
положение
и
защищает
тем
самым
силовой
блок
до
тех
пор
,
пока
сила
ветра
не
ослабеет
».
Последние
модели
преобразователей
и
даже
на
-
личие
расположенного
рядом
накопителя
энергии
по
-
зволяют
ветрогенераторам
обеспечивать
некоторый
уровень
сглаживания
и
компенсации
напряжения
и
ре
-
активной
мощности
.
Естественно
,
конечная
цель
—
это
обеспечение
снижения
воздействия
на
сеть
самими
агрегатами
.
Что
дальше
Существует
ли
предельное
количество
ветрогене
-
раторов
,
которое
может
выдержать
любая
конкретная
система
без
особого
риска
?
Почти
с
уверенностью
мож
-
но
сказать
:
да
.
А
существуют
ли
непреодолимые
пре
-
пятствия
,
которые
нельзя
преодолеть
,
имея
достаточно
денег
,
времени
и
инноваций
?
Вероятно
,
нет
.
Лойд
Цибулка
(Lloyd Cibulka),
координатор
исследо
-
ваний
отделения
разработки
электрических
сетей
Кали
-
форнийского
института
энергетики
и
защиты
окружаю
-
щей
среды
при
Калифорнийском
университете
,
трактует
этот
вопрос
так
: «
На
техническом
уровне
можно
выдер
-
жать
любую
глубину
проникновения
.
Только
добавляй
достаточное
количество
газотурбинных
установок
,
на
-
копителей
энергии
и
других
технологий
,
которые
могут
справиться
с
требуемой
скоростью
изменения
нагрузки
и
прерывистым
характером
энергии
вместе
с
точным
прогнозированием
ветра
.
Однако
, —
продолжает
Цибулка
, —
есть
ли
у
нас
до
-
статочно
времени
,
чтобы
сделать
всё
это
до
того
,
как
начнутся
большие
проблемы
?
А
как
насчёт
экономики
?
Как
это
всё
будет
работать
в
рамках
государственного
законодательства
и
рыночных
ограничений
?».
На
этот
момент
ясных
ответов
на
вопросы
Цибулки
нет
.
Труд
-
ности
по
-
прежнему
будут
возникать
,
по
-
прежнему
будут
ставиться
задачи
,
а
проблемы
—
решаться
.
Оригинал статьи: Ветроэнергетика: играть по правилам — нелёгкая задача
Электроэнергетика прилагает все усилия, чтобы интегрировать растущие мощности ветровой энергии в сеть. Выдержит ли отрасль?
Коментарий к статье:
Владимир МАГРУК, директор филиала ОАО «РусГидро» — «Загорская ГАЭС».
