Виртуальные электростанции, микросети и другие автономные системы электроснабжения – новая, высокотехнологичная ступень развития энергетики. Многие согласны с тем, что за такими системами будущее, но не все до конца понимают, как они работают.
«ЭлектроВести» помогут разобраться в основах работы виртуальных электростанций без замысловатых выражений, и ответить на самые базовые, и может даже “глупые” вопросы.
Почему эта электростанция называется виртуальной?
Потому что электроэнергия есть, но турбины нет.
Виртуальная электростанция – это облачная IT-система. К ней подключены распределенные источники энергии (небольшой мощности в непосредственной близости) и потребители этой энергии. Система распределяет всю доступную ей энергию между потребителями, позволяет ее накапливать, обмениваться ею и торговать – как внутри системы, так и на внешних рынках.
Из чего состоит виртуальная электростанция?
Любая виртуальная электростанция состоит из:
* нескольких (многих) источников электроэнергии
* потребителей, которые подключены к системе
* системы накапливания энергии
* программного обеспечения, которое контролирует всю сеть
Виртуальная электростанция – это сеть всех этих элементов, в которой они сосуществуют максимально эффективно. IT-система контролирует и спрос и предложение. А также торговые операции, которые можно на этом фоне запускать – с максимальной выгодной для участников сети. То есть ПО управляет и объемами генерации электроэнергии, исходя из спроса со стороны потребителей, и самим спросом – исходя из доступного в системе объема генерации. При этом потребители в этой сети часто являются и производителями (у кого на крыше есть солнечная панель или пусть даже дизель-генератор во дворе).
Виртуальная электростанция – это обязательно на солнечных панелях?
Нет, не обязательно. Да, часто виртуальная электростанция включает в свой состав солнечные панели, установленные на крышах домов – люди объединяются в сеть, чтобы пользоваться своим ресурсом максимально эффективно. Но частью системы может стать любой источник электроэнергии. Это могут быть: солнечные панели – не только на крышах, но централизованная СЭС, отдельные ветровые турбины или целые ветропарки, биогазовые, когенерационные установки, пиковые газовые электростанции и даже все это вместе взятое. Все зависит от географии, размера сети и нужд потребителей.
Микросеть и виртуальная электростанция – это одно и то же?
В целом, да. Часто виртуальная электростанция представляет собой микросеть, и наоборот. Но не всегда. Главная задача микросети – автономность электроснабжения. Но для этого не обязательно много источников энергии или даже система аккумуляции – можно создать микросеть вокруг газотурбинной установки. Так это сделали на угледобывающей площадке в Австралии – микросеть есть, но виртуальной электростанции нет. Главный атрибут виртуальной электростанции (который часто бывает и у микросети)- “умное” распределение электроэнергии.
Как виртуальная электростанция работает?
Система на самом деле несложная для понимания, хоть и сложная для управления.
Управление системой осуществляется на IT-платформе – это ядро всей сети. Здесь хранятся, накапливаются и обрабатываются данные о производителях и потребителях энергии, которые все являются частью сети. IT-система имеет доступ к управлению как производителями, так и потребителями.
Данные производителя – это установленные мощности источников энергии, их текущая выработка, техническое состояние, данные об эксплуатации и владельцах и т.д. Данные потребителя – работа домашних приборов, пиковые часы энергопотребления, потребительские привычки, пожелания по экономии ресурсов и т.д. Спрос и предложение должны сойтись в одной точке. И это обеспечивает программное обеспечение (ПО). Если есть избыток – он перенаправляется на аккумуляторную систему, если недостаток – он покрывается из накопленной энергии. Также есть вариант вмешательства в энергопотребление домохозяйств – чтобы сбалансировать систему, не прибегая к забору энергии из хранилищ. То есть, если чей-то кондиционер потребляет “лишнее”, то его режим работы будет снижен на пару градусов. Он вернется обратно к заданным параметрам, когда будет доступна свободная электроэнергия. Конечно, если владелец на это согласен.
Система усложняется, когда потребитель является и производителем. А для виртуальных электростанций это обычная практика. Тогда система должна учитывать и просчитывать не только энергетические запросы домохозяйства, но и то, насколько его собственное потребление может их покрыть. При этом учитывается еще то, что финансово выгоднее в данный момент времени – покрыть свои нужды от своей же выработки или лучше пока накопить энергию, чтобы продать ее в сеть, а сейчас пользоваться избытком генерации на рынке. Все эти шаги просчитываются для каждого потребителя – создаются максимально одинаковые и выгодные условия для всех.
Продажа и обмен энергией также осуществляется посредством платформы – анализируются цены в разные периоды суток и от разных источников, и выбираются самые выгодные часы для накапливания энергии – когда электричество дешевле, и сбыта – когда электричество дороже.
Все эти процессы: выработка, потребление, накапливание, продажа, покупка и обмен энергии происходят одновременно, и задача виртуального мозгового центра это все балансировать в режиме реального времени.
IT-платформа, где ее можно взять? Кто их разрабатывает?
На рынке есть ряд компаний, которые предоставляют свои комплексные “умные” системы для эффективного управления виртуальной электростанцией. Это уже готовые решения, которые можно оптимизировать под нужны и запросы любой сети.
Разработками ПО занимаются как стартапы, так и крупные компании, такие как Bosch, Tesla и Schneider Electric. Платформа объединяет все алгоритмы, которые позволяют проводить мониторинг, собирать и хранить данные, на основе которых принимать максимально эффективные решения.
Для управления спросом непосредственно в рамках домохозяйства платформа должна поддерживать технологию “интернета вещей”, чтобы оптимизировать работу каждого конкретного подключенного прибора. Помимо общей диспетчеризации системы в центре управления, у потребителей есть доступ ко всем данным через мобильное приложение.
Все говорят, что виртуальная электростанция снижает цену на электроэнергию. Как? Система же дорого стоит!
Да, разработка платформы, программного обеспечения, покупка солнечных панелей и оснащение домов и источников энергии всем тем, что позволило бы контролировать их работу – это удовольствие не из дешевых. Но затраты имеют свойство окупаться.
Во-первых, виртуальные электростанции часто работают на возобновляемых источниках энергии, и часто это позволяет экономить, потому что цены на “зеленые” киловатты во многих странах уже сравнялись или становятся ниже, чем на электроэнергию из ископаемых источников (в некоторых штатах США, во Франции, в Австралии) и тенденция к снижению цены не ослабевает. В длительной перспективе это выгодно.
Во-вторых, система имеет доступ к управлению энергопотреблением домохозяйства, и позволяет балансировать работу приборов так, чтобы она была оптимальной с минимальными затратами. То есть без особых лишений привычного комфорта для жителей, домохозяйство будет потреблять меньше электричества. Это выгода в краткосрочной перспективе.
В-третьих, система аккумулирования позволяет участникам зарабатывать на торговле электроэнергией, или хотя бы покрывать часть собственных затрат. Аккумуляторы накапливают энергию пока на нее слабый спрос и она дешевле (в дневные и ночные периоды), чтобы продавать ее в часы пикового потребления (утро, вечер).
В итоге в некоторых проектах виртуальных электростанций затраты на электроснабжение у жителей сокращаются на 60%.
Где уже работают виртуальные электростанции?
Пожалуй, самым активным в этой сфере игроком можно назвать Австралию. Во-первых, крупнейшая в мире виртуальная электростанция работает именно там – это все тот же известный объект с аккумуляторами Tesla, которые были установлены за 100 дней. Это грандиозный проект, который будет развиваться до своего пика еще 4 года. В итоге к виртуальной электростанции общей мощностью 250 МВт будет подключено 50 тыс. домохозяйств (сейчас желающих пока 37 тыс.).
Во-вторых, в Австралии есть примеры виртуальных электростанций и в жилом секторе – отдельные дома и целые кварталы обмениваются энергией, которую сами же генерируют – и в промышленных и коммерческих проектах – для повышения эффективности энергопотребления.
В основном, виртуальные электростанции появляются в странах с хорошо развитыми источниками энергии, или на территориях, изолированных от централизованного энергоснабжения (на островах). Например, в пригороде Мюнхена виртуальная электростанция работает с 2010 года и объединяет 20 000 домохозяйств. Есть проект микросети на Гавайях, которые объединяет 3200 домохозяйства на одном изолированном острове.
Насколько реально, чтобы виртуальные электростанции были в Украине?
В принципе, реально. Нужна пара домов с солнечными панелями, аккумулятор, который будет накапливать избытки, и покрывать недостаток, и IT-платформа, чтобы управлять системой. Это уже можно сделать практически сейчас.
Но есть одно “но” – законодательно такой обмен энергией пока не предусмотрен. У вас просто нет права продавать и покупать энергию у кого-то кроме облэнерго. Правда, так не только в Украине. Например, в Бруклине, Нью-Йорк, нашли способ решить законодательное ограничение – участники виртуальной электростанции продают друг другу электроэнергию, которую сами же и генерируют, и платят за нее биткоинами через мобильное приложение… Биткоины в Нью-Йорке деньгами официально не считаются, поэтому никто ничего не нарушает.
Насколько люди сознательны и хотят сами отвечать за свое энергообеспечение – это уже другой вопрос. (ЭлектроВести/Энергетика Украины и мира)
