Аккумулятор для энергосистемы: как Украине компенсировать пики и провалы в энергопотреблении

Аккумулятор для энергосистемы: как Украине компенсировать пики и провалы в энергопотреблении

Кризисные явления в экономике Украины повлекли за собой негативные процессы в отечественной электроэнергетике. Одной из основных причин стали боевые действия на Донбассе в зоне АТО, где расположены угольные шахты, добывающие энергетический уголь, и ТЭС, работающие на этом угле. Об этом сообщает Дело, информирует UBR.ua.

Правительство пошло на решительные шаги, одобрив указ о чрезвычайном положении в электроэнергетике, который подразумевает серьезные лимиты по топливу для газовых ТЭЦ, возможность веерных отключений для населения и использования в качестве потребителей-регуляторов энергосистему Крыма, и крупных промышленных предприятий. Одним из последних решений стали рекомендации на ночное ограничение генерации для ветроэлектростанций, которые нуждаются в резервной поддержке со стороны энергосистемы, которой сейчас попросту нет.

Энергетическая синусоида

Энергосистема — это совокупность электростанций-генераторов, потребителей и сетей, соединенных между собой и связанных общим режимом. Вот как раз именно соблюдение режима оказалось под угрозой, в связи дисбалансом генерации и спроса, особенно в течении одних суток. График потребления электроэнергии весьма неравномерен. Причин тому несколько: рост использования со стороны непромышленников, внедрение возобновляемых источников электроэнергии. Одной из основных проблем украинской энергосистемы является дефицит маневренных мощностей, позволяющих компенсировать перепады нагрузки — их необходимо как минимум 15% от общей установленной мощности, при этом наша страна сейчас располагает всего 9%, оптимальный же показатель достигает 20% , и дефицит пиковой мощности, прогнозированный уже на 2017-2020 года, наблюдается уже сегодня.

Так, по официальным данным ГП "Энергорынок" Украины, 02.02.2012 года был зафиксирован рекордный максимум в выработке и потреблении электроэнергии — 31800 МВ, а в тот же день минимальное потребление мощностей ОЭС Украины было 24600 МВт. Благодаря тому, что объединенная энергосистема (ОЭС) Украины входила в состав энергосистемы СССР, до сих пор для покрытия пиковых нагрузок используются межсистемные перетоки из энергосистемы РФ (по данным НЭК "Укрэнерго", максимальное их значение в 2012 достигало 2000 МВт). Впрочем, даже это не всегда помогает компенсировать риски, возникающие из-за пиковых нагрузок. Разница в потреблении в течение рядовых суток в зимний период может колебаться в пределах 6500-7000 МВт, что не самым позитивным образом сказывается на надежности энергосистемы и не может продолжаться в течение длительного времени.

Все же компенсаторными возможностями украинская энергосистема обладает — для этого, кроме ГЭС и ГАЭС, используется работа крупных энергоблоков ТЭС в режиме поддержания переменных нагрузок. Такой метод использования требует частых остановок, которые сопровождаются потерей эффективности и, что не менее важно, рабочего ресурса. В итоге все чаще общих мощностей энергоблоков теплоэлектростанций банально не хватает для поддержания равновесия в системе. По данным НЭК Укрэнерго, в циклическом режиме используется, в среднем, 10 энергетических блоков. Например, в тот же рекордный день 2 февраля 2012-го при минимуме потребления (в 4:00) общее количество блоков ТЭС генерирующих компаний, которые были в работе, составляло 63, а при максимуме (в 18-00) — 72. Осенью этот показатель составлял соответственно 36 и 53. Такое "нерациональное" использование, в итоге, приводит к экономическим потерям, которые в десятки раз выше расходов при работе в рамках технологического регулирования.

Покрытие пиковой мощности невозможно за счет только тарифной политики (например, стимулирования ночного потребления за счет понижения стоимости электроэнергии в этом промежутке) и диспетчерских команд. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы может оказаться масштабное внедрение на объектах электроэнергетического комплекса специализированной системы потребителей — регуляторов, в задачу которой входило бы выравнивания графика нагрузки энергетической системы, компенсация внезапных небалансов генерации и потребления, поддержка работы возобновляемых источников электрической энергии со стихийной выдачей мощности под оперативным руководством со стороны электроэнергетической системы.

Заокеанские маневры

Сейчас 99% процентов технологий накопления энергии и управления режимами потребления электрической энергии для регулирования небалансов в Европе составляют ГАЭС — гидроаккумулирующие станции. А, например, в структуре маневренных мощностей в США ГАЭС занимают 95% (23,4ГВт). В условиях значительной неравномерности суточных графиков нагрузки в объединенных энергосистемах именно ГЭС и ГАЭС, обладающие высокой маневренностью и большим регулировочным диапазоном, высокими скоростями изменения нагрузок, минимальным временем набора нагрузки, пуска и остановки агрегатов, выполняют важнейшие задачи покрытия пиковой части графика и заполнения провальной части ночью благодаря работе в турбинном или насосном режиме до 20-30 раз в сутки.

В Украине же регулировочный диапазон ГЭС и ГАЭС составляет только 2500 — 2800 МВт, тогда как необходимо более 5000 — 7000 МВт. Потребность в гидроаккумулирующих электростанциях резко ощущается в Украине, но их внедрение всегда несет риск экологических и техногенных катастроф. Это отмечено в запрете Конгресса США от 15 января 2014 года на участие международных финансовых организаций (Всемирный Банк, ЕБРР, МВФ) в реализации проектов создания новых плотинных ГЭС и ГАЭС в мире.

В мире инноваций

Мировая общественность давно не полагается только на силу воды. Есть и более современные виды хранения энергии — термические, электрохимические, маховиковые механические накопители и накопители на основе сжатого воздуха. В США такие "аккумуляторы" довольно распространены и поддерживаются государством, да и их общая установленная мощность растет. Так, по состоянию на декабрь 2013 года по данным Департамента энергетики США, в Штатах используют 431 МВт термических, 304 МВт батарейных, 40 МВт маховиковых и 423 МВт накопителей энергии на основе сжатого воздуха.

Термотехнологии характеризуются наличием баков-аккумуляторов, зарядка которых происходит в часы снижения спроса на электрическую энергию. В часы же повышенного спроса они выдают тепловую энергию, замещая работу генерации. Например, бытовые тепловые насосы, используемые для нужд индивидуального отопления. В Германии возможный диапазон маневрирования подобной техникой оценивается в 250 МВт при минимальной температуре окружающей среды и при условии наличия "командного центра". Однако ученые признали, что такой вид компенсации слишком зависим от температуры за окном, и потому не экономичен, хотя и характеризуется наименьшими необходимыми инвестициями — чуть более $2 тысяч на каждый запроектированный киловатт установленной мощности.

Второй вид — электрохимические накопители — представляют собой фактически батарейку, но очень большого размера. Одна из крупнейших батарейных установок управления нагрузкой мощностью 34 МВт работает в японском городе Роккашо с 2008 года, где она используется для стабилизации работы ВЭС. Всего в мире на июль 2013 было установлено около 320 МВт "батареек". Однако и здесь не все так гладко — сейчас нет таких батарейных технологий, которые бы отвечали требованиям работы электросетей энергетической системы. Менее 1% технологий накопления в Европе — батареи, и такой способ накопления энергии используется преимущественно в возобновляемой энергетике. Да и стоимость такого оборудования пока оставляет желать лучшего — в среднем порядка $3 тысяч за киловатт установленной мощности накопителя.

Накопители сжатого воздуха работают аналогично гидроаккумулирующим станциям — в часы снижения потребления закачивают воздух в резервуары, а в пики сжатый воздух используется в газовой турбине для генерации необходимой электроэнергии. Из открытых источников известно о коммерческой эксплуатации таких технологий в современных энергетических системах в Германии в Хунторфе, где много лет работает установка мощностью 28 МВт, с 4-х часовым циклом зарядки-разрядки, также существует опыт эксплуатации США в штате Алабама. Стоимость киловатта установленной мощности таких накопителей полторы тысячи долларов, но их использование связано с использованием дефицитного природного газа в газовой турбине и поэтому сейчас не может рассматриваться в Украине как актуальный способ решение проблемы.

Существуют и более экзотические предложения, например использование в качестве регулятора для заполнения ночного провала потребления станции для зарядки электромобилей Тесла, но, к сожалению, такие автомобили пока не получили широкого распространения, да и общее управление подобной системой будет крайне сложным по причине необходимости создание дополнительной дорогостоящей сети связи и необходимости зарядки в строго установленное ночное время.

Однако в Украине энергосистема работает не только на поставки тока, но и на выработку тепловой энергии. Поэтому для наших реалий потребители-регуляторы были бы более актуальными при использовании установок электротеплового преобразования, например тепловых насосов с включением их в существующие системы теплоснабжения от электрических станций и котельных.

В финальной версии Энергетической стратегии Украины до 2030 года указано, что для регулирования переменных нагрузок особого внимания заслуживают именно проекты внедрения тепловых насосов-регуляторов в системах централизованного теплоснабжения, предназначенных для регулирования небалансов электроэнергетической системы с полноценным выполнением функций экономического и экологически чистого источника тепловой энергии, который утилизирует тепловые потери энергетического оборудования или тепловую энергию окружающей среды.






Интересные новости
В Україні купили за один день $342,1 млн – тижневий баланс у межах $1,1 млрдВ Україні купили за один день $342,1 млн – тижневий баланс у межах $1,1 млрд
Банки Китаю почали блокувати та повертати назад платежі з Росії в юаняхБанки Китаю почали блокувати та повертати назад платежі з Росії в юанях
Нацбанк віддає достроково 30 млрд грн у державний бюджетНацбанк віддає достроково 30 млрд грн у державний бюджет
Відсоткова ставка в різних країнах: як центробанки реагують на виклики інфляціїВідсоткова ставка в різних країнах: як центробанки реагують на виклики інфляції
Податківці з понеділка дзвонитимуть платникам податків, які заборгували – ДПСПодатківці з понеділка дзвонитимуть платникам податків, які заборгували – ДПС
Блок рекламы


Похожие новости

Электроэнергия в Украине подорожает уже в апрелеЭлектроэнергия в Украине подорожает уже в апреле
НБУ уверен, что гиперинфляция Украине не грозитНБУ уверен, что гиперинфляция Украине не грозит
Финская сеть ресторанов Hesburger возобновила работу в УкраинеФинская сеть ресторанов Hesburger возобновила работу в Украине
В Украине арестовали имущество предприятий РоSSии и Беларуси более чем на 360 миллионовВ Украине арестовали имущество предприятий РоSSии и Беларуси более чем на 360 миллионов
Милованов рассказал, грозит ли Украине дефолтМилованов рассказал, грозит ли Украине дефолт
Ватикан выпустил памятную серебряную медаль, посвященную Украине (фото)Ватикан выпустил памятную серебряную медаль, посвященную Украине (фото)
Рынок труда: кому в Украине платят самые высокие зарплатыРынок труда: кому в Украине платят самые высокие зарплаты
G7 готовы направить Украине доходы от пошлин на роSSийские товарыG7 готовы направить Украине доходы от пошлин на роSSийские товары
С начала войны в Украине зарегистрировано более 51 тысячи новых бизнесов — ОпендатаботС начала войны в Украине зарегистрировано более 51 тысячи новых бизнесов — Опендатабот
Байден ввел 35% пошлины на роSSийские товары. Деньги от повышения тарифов пойдут УкраинеБайден ввел 35% пошлины на роSSийские товары. Деньги от повышения тарифов пойдут Украине
Последние новости

Подгружаем последние новости