Кафедра «Нетрадиционные и возобновляемые источники

НИУ
Кафедра «Гидроэнергетика и
возобновляемые источники энергии»
Развитие распределенных энергетических систем
на основе возобновляемых источников энергии
Тягунов Михаил Георгиевич
доктор технических наук, профессор
1
НИУ
Свойства распределённых энергосистем
- энергосистема состоит из множества локальных
самобалансирующихся энергоузлов, объединенных линиями
обмена резервной или балансирующей мощностью;
- каждый энергоузел представляет собой локальную
энергосистему (ЛоЭС) со своей генерирующей, транспортной и
потребляющей инфраструктурой;
- единичная мощность источников и потребителей энергии
соизмеримы с мощностью ЛоЭС;
- режим работы каждого элемента влияет на устойчивость и
надёжность работы остальных элементов и всей ЛоЭС;
- энергетическая безопасность энергоузлов достигается за счет их
самобалансирования и управляемости потребителей.
2
НИУ
o
Концепция распределенной энергетики
учет особенностей спроса на количество и качество энергии
местными (локальными) потребителями энергии всех видов;
o
единство энергетического комплекса распределенной
энергосистемы – от генерации до потребления;
o
максимальное обеспечение потребностей в первичных
источниках энергии за счет собственных ресурсов
3
НИУ
Гибридные энергетические комплексы (ГЭК)
ГЭК - комплекс потребителей и генераторов энергии с
взаимозависимыми и взаимоопределяющими параметрами основа малых интеллектуальных энергосистем (Microgrid) включает в себя:
o множество источников первичной энергии,
o комплекс установок преобразования первичной
энергии в электрическую, механическую энергию и
тепло,
o систему передачи и распределения энергии между
потребителями,
o множество управляемых потребителей разного вида.
4
НИУ
Потребители и генераторы ГЭК
Потребители:
- Гарантированного энергоснабжения (мощности)
- Потребители-регуляторы мощности и энергии:
- Потребители энергии
- Балансирующие потребителя
Генераторы:
- Гарантированной мощности (ДЭС, электрическая сеть,
установки ВИЭ с аккумуляторами энергии)
- Поставщики энергии (установки ВИЭ без аккумуляторов)
НИУ
Пути создание гарантированного
энергопотребления в ГЭК
- развитие системы аккумуляции энергии различных видов в
разных узлах энергосистемы, в том числе у потребителей
энергии;
- оптимизация существующей инфраструктуры передающей и
распределительной сети с учетом регулирования частоты и
напряжения электростанций на возобновляемых источниках
энергии;
- управление спросом электроэнергии.
«Large scale integration of wind energy in the European power supply: analysis, issues and
recommendations». Report by The European Wind Energy Association
6
НИУ
В результате проведенных МЭИ
исследований выявлены:
1.
уменьшение
гарантированной
мощности
потребителей
электроэнергии увеличивает долю установок на основе ВИЭ в
общей выработке ГЭК в 2-2,5 раза (с 20-25% до 40-60%)
2.
включение в состав потребителей ГЭК потребителей свободной
мощности увеличивает КИУМ установок на основе ВИЭ.
3.
выбор оптимальных параметров генераторов и потребителей
энергии в ЛоЭС необходимо проводить совместно.
4.
необходима типовая методика и аппарат технико-экономического
обоснования структуры и параметров ГЭК
Вычислительные эксперименты по данным проектируемых объектов в
Сахалинской области подтверждают возможность использования
разработанных моделей в типовой методике.
7
НИУ
Влияние структуры потребителей на
замещение гарантирующего источника
ВДЭК Никольское
(по даным ОАО «Передвижная энергетика»)
Нагрузка потребителей max
650
кВт
Нагрузка потребителей min
100
кВт
Установленная мощность ДГУ
876
кВт
Электробойлер
890
кВт
Установленная мощность ВЭУ
275
кВт
(2шт)
Средняя мощность потребления 220
кВт
Удельный расход топлива ДГУ
0,20
кг/кВт.ч
Расход топлива на 100% ДГУ
114 840,00
кг
Выработка ДГУ 100%
1 914 000,00 кВт.ч
Выработка ДГУ - ВЭУ
1 414 000,00 кВт.ч
КИУМ ВЭУ (без бойлера)
10%
Экономия по выработке ДГУ % 26%
Потенциал замещения ДГУ
50% (данные ПЭ)
8
НИУ
Подходы к обоснованию структуры ГЭК
Проектирование нового ГЭК
1. В контрольных точках
территории определить
доступные ресурсы ВИЭ.
2. Выбрать площадку для
строительства нового ГЭК .
3. Провести расчёты режима
работы ГЭК для разных составов
генерирующего оборудования и
разных типов потребителей.
4. Оценить оптимальный состав
генерирующего оборудования и
потребителей.
Внедрение ЭУ на основе ВИЭ
в существующую ЛоЭС
1. Определить доступные ресурсы
ВИЭ.
2. Определить существующий
состав потребителей ЛоЭС.
3. Провести расчёты режима
работы ГЭК для разных составов
генерирующего оборудования
4. Оценить оптимальный состав
генерирующего оборудования.
5. Дать предложения по
развитию структуры потребителей
ЛоЭС.
9
НИУ
Исследования, рекомендуемые Европейской
ассоциацией ветроэнергетики
o изучение взаимодействия электрической системы и
электростанций на основе возобновляемых источников
энергии для оптимизации режимов и размещения
объектов энергетики возобновляемых источников по
территории ЛоЭС;
o изучение возможности использования неравномерности
поступления энергии (солнечной, ветровой,
гидравлической) по территории и времени для
увеличения замещения гарантирующих
энергоисточников;
o создание стимулов управления спросом
электропотребления и технологии управления
потребителями.
10
НИУ
Направления исследования для
распределенной энергетики России
o Определение оптимальной конфигурации типовых ГЭК
для различных регионов России
o Исследование влияния на параметры проектируемых
установок изменчивости величины поступления
возобновляемых ресурсов разных видов на территорию
ГЭК
o Исследование устойчивости режима работы ГЭК с
установками на основе ВИЭ
o Исследование динамических свойств ЛоЭС на
оптимальные параметры компонентов ГЭК
o Разработка и апробация при проектировании реальных
объектов типовой методики обоснования параметров
ГЭК
11
НИУ
Ожидаемый эффект
o снижение расхода топлива
гарантирующей
энергоустановки
(дизельгенератора);
o снижение нагрузки на
экосистему ГЭК;
o уменьшение установленной
мощности гарантирующей
энергоустановки (!)
12
НИУ
Кафедра «Гидроэнергетика и
возобновляемые источники энергии»
13