Шість інновацій розподільчої мережі майбутнього

Проникнення технологій розумних мереж та ті можливості, які вони відкривають, вже почало впливати на енергосистеми та енергоринки багатьох країн, змінюючи як технічні, так й економічні аспекти діяльності електророзподільних компаній. Колектив з кафедри електротехніки та обчислювальної техніки Університету Небраски-Лінкольна та компанії Quanta Technology оприлюднили у швейцарському науковому виданні  Energies дослідження про майбутнє розподільчих мереж та роздрібних ринків електроенергії The Next-Generation Retail Electricity Market in the Context of Distributed Energy Resources: Vision and Integrating Framework.

Дослідники дійшли висновку, що розповсюдження т.зв. розподіленої генерації суттєво змінить звичні нам мережі, системи розподілення та продажу електричної енергії. Зокрема, автори виділяють шість інновацій, які змінять сектор електричної дистрибуції в наступні роки.

1. Системи розподіленої генерації

За останні кілька років системи розподіленої генерації стали більш ефективними й доступними. Сьогодні найбільш часто використовуваними системами розподіленої генерації в усьому світі є фотоелектричні системи. Використовуються як постійно підключені до електромережі фотоелектричні системи, так і гібридні, які можуть працювати як при підключенні до мережі, заряджаючі батареї в періоди низьких цін на електроенергію і розряджаючі їх протягом періодів високих цін на електроенергію, так і працювати в режимі «off-grid».

Інші типи існуючих чистих систем розподіленої генерації, такі як вітрові та водневі паливні елементи, потребують поліпшення гнучкості та доступності. Розвиток інноваційних та чистих систем розподіленої генерації буде сприяти розширенню частки екологічної енергії в розподільчій мережі. Силова  електроніка систем розподіленої генерації повинна бути розроблена таким чином, щоб ефективно забезпечувати високу якість електроживлення, регулювання напруги та допоміжні послуги. Зокрема, фотоелектричні інвертори повинні зменшувати підвищення напруги, викликане зворотним потоком потужності з фотоелектричних систем, через ефективні стратегії управління системою.

2. Системи зберігання енергії

Гарним прикладом технологій зберігання електричної енергії, які значно покращилися за останні кілька років, є літій-іонні батареї. Однак не всі технології є широко доступними та економічно доцільними. Витрати, питома енергія, питома потужність, безпека, продуктивність та тривалість експлуатації систем зберігання енергії все ще потребують вдосконалення, тому їх слід ретельно враховувати для того, щоб ці системи почали широко застосовуватися в розподільчій мережі та таким чином збільшувати гнучкість систем розподіленої генерації. Роздрібний ринок електроенергії наступного покоління буде спиратися на ефективні та доступні технології зберігання енергії для управління великою часткою ресурсів з нерівномірною генерацією. Крім того, інші існуючі системи зберігання енергії, такі як маховики та суперконденсатори, також можуть бути вдосконалені та адаптовані до агентів розподілених енергоресурсів у розподільчій мережі.

3. Електромобілі, які підключаються до мережі

Продажі таких електромобілів збільшилися за останні кілька років. Підключені до мережі електромобілі можуть надавати важливі розподілені енергоресурси, оскільки вони можуть працювати як системи зберігання енергії на диспетчеризацію та компенсацію навантаження. У той час, коли електромобілі не використовуються для поїздок, вони можуть брати участь у програмах реагування на зміни попиту та сприяти зниженню пікового навантаження під час зарядки, а також можуть працювати в режимі автомобіль-мережа (vehicle-to-grid, V2G), коли заряджений електромобіль забезпечує такі потреби електромережі, як постачання енергії, регулювання напруги та підтримка реактивної потужності. Електромобілі також можуть працювати у режимі автомобіль-будівля (vehicle-to-building), та обмінюватись енергією з зарядними станціями та іншими електромобілями. Електромобілі зможуть здатні стати великомасштабними постачальниками розподілених енергоресурсів завдяки розвитку технології зберігання енергії, інформаційних та комунікаційних технології, регуляторним ініціативам, а також державним та приватним стимулам та інвестиціям, спрямованим на підвищення технічних характеристик та оперативної сумісності мереж при зниженні витрат. Покращення функціональних можливостей та схеми взаємодії з мережею існуючих зарядних станцій для електромобілів є першим кроком у цьому напрямку.

4. Мікромережі

Поширення розподілених енергоресурсів та посилення вимог кінцевих споживачів щодо надійності, стійкості, якості електроенергії та ефективності призвело до зростання інтересу як до комунальних, так і до клієнтських мікромереж як засобу для використання деяких ключових переваг розподілених енергоресурсів. Технології розподілених енергоресурсів швидко розвиваються, так саме як і стандарти та відповідні технічні аспекти, необхідні для розгортання мікромереж. Але чинні нормативні рамки не дозволяють розв'язувати проблеми, пов'язані з впровадженням мікромереж. Досі не визначено низку аспектів, у тому числі гарантії виконання зобов'язань, зобов'язання та участь постачальників третьої сторони в мікромережах спільноти чи виробників електроенергії та ін.

5. Розумні системи енергоменеджменту та розумні системи енерговимірювання

За допомогою таких систем буде здійснюватися координація виробництва, споживання, зберігання та обміну енергоресурсів з енергосистемою. Це дозволить розподіленим енергоресурсам брати активну участь у роздрібному ринку електроенергії. Майбутні розумні системи енергоменеджменту та енерговимірювання будуть розроблені таким чином, щоб мінімізувати витрати на закупівлю, максимізувати доходи та енергоефективність, зберігаючи при цьому прийнятний рівень комфорту клієнтів, і забезпечувати двосторонній потік енергії та інформації, що дозволить агентам розподілених енергоресурсів безпосередньо взаємодіяти з іншими ринковими агентами. В розумні системи енергоменеджменту та енерговимірювання будуть вбудовані такі алгоритми прийняття рішень, які дозволять задовольнити потреби конкретних споживачів та забезпечити необхідні сервіси для мережі.

6. Розумні навантаження

Майбутні низьковольтні навантаження, такі як електричні транспортні засоби, опалення, вентиляція та системи кондиціонування повітря, системи освітлення та побутові прилади повинні бути розроблені так, щоб забезпечити доступність, гнучкість, енергоефективність та легку комунікацію з розумними системами енергоменеджменту та енерговимірювання, розподіленими енергоресурсами через адаптивне та своєчасне управління потужністю.
Всі статті
//MAIN SVG //END MAIN SVG