Разделы
Выбрать регион
Следите за нами
энергетика

«Золотой век» возобновляемой энергетики. Мнение эксперта

Позвольте представить: Ник Миллер, инженер по энергетическим системам, страстно увлеченный идеей интеграции возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в электрические сети. Немного солнца да немного ветра – что еще может понадобится эксперту, чтобы начать большой спор о судьбах большой энергетики? На посту старшего технического директора GE Energy Consulting Миллер также выступает консультантом по вопросам промышленного производства. Декларируя наступление «золотого века» возобновляемой энергетики, он предлагает взглянуть на будущее чистой энергии со свойственным ученым прагматизмом.

От просчетов – к прорывам

Последние 15 лет я потратил на работу над научно-исследовательскими проектами и борьбу с неизбежностью. Неизбежностью происходящих в моем мире – мире большой энергетики – изменений.  Действительно, этот мир меняется с невероятной, приводящей в замешательство скоростью. Не все в этом процессе нам удается делать правильно. Когда мы терпим неудачу, скептики говорят: «Очевидно, нам не следует так поступать». Это неправильный вывод. Оценка ситуации должна быть иной: чему нас учат подобные ошибки? какую пользу можно из них извлечь?

image

«Лучшее, что вы можете сделать для человечества, – это еще раз окинуть взглядом имеющиеся в вашем распоряжении природные ресурсы и постараться использовать их болееэффективно», – говорит Ник Миллер.

Гибкость, гибкость и еще раз гибкость

Для успешной интеграции ВИЭ и традиционных источников генерации в общую сеть, необходимо учитывать особенности функционирования обеих технологий: постоянные колебания потребительского спроса (например, в зависимости от времени суток) и нестабильность выработки электроэнергии за счет ВИЭ (мы не знаем, когда поднимется ветер или выглянет из-за тучи солнце). Поэтому залог успеха подобного предприятия – повышение гибкости энергосистемы в целом.

Возьмем традиционный элемент подобной системы – например, газовую генерацию. Современные газовые турбины должны обладать большей маневренностью, быть в состоянии запускаться из холодного состояния не за час, а за 10 минут, и выходить на полную мощность значительно быстрее, чем когда-либо раньше. Кроме того, они должны быть готовы в любой момент сбросить мощность и работать в режиме минимальной нагрузки, ожидая повышения спроса или – в случае «сетевого партнерства» с ВИЭ – сработать аналогичным образом, если поднимется ветер или солнце выйдет из-за облаков. Это и называется «операционная гибкость» – направление, в котором GE добилась просто головокружительных результатов.

«Светлые» магистрали для «чистой» энергии. Сокращая километры

Зачастую на наиболее перспективных для использования энергии ветра пространствах отсутствует развитая сетевая инфраструктура, а значит и возможность легкого подключения к энергосети. Когда власти штата Техас столкнулись с этой проблемой, они занялись тщательным анализом возможных путей её решения: были собраны комментарии экспертов, проведены скрупулезные аналитические исследования. Проведенная работа позволила выявить наиболее продуктивные зоны для использования ветрогенераторов. В итоге, трудоемкий и дорогостоящий проект развития энергетической инфраструктуры получил одобрение чиновников, а из бюджета были выделены необходимые на его реализацию средства.  Так были преодолены сложнейшие преграды на пути, обеспечившем потребителям в густонаселенных районах Техаса доступ к «чистой» энергии. В рамках проекта в этом Эльдорадо ветроэнергетики были построены магистральные линии электропередачи. Затем к сетям были подключены ветряные энергоустановки. Они покрыли риски проекта, изначально обеспеченные за счет средств налогоплательщиков. Благодаря этому проекту Техас получил 15 гигаватт возобновляемой электроэнергии.

Гавайское энергетическое чудо. Как в «штате Алоха»победили зависимость от углеводородов

Могу рассказать историю одного «блицкрига» – удачный пример проекта, успешно реализованного на практике. Пару лет назад правительство штата Гавайи отказалось от строительства новых электростанций, работающих на традиционном углеводородном топливе, и заявило, что все новые электростанции будут работать на возобновляемых источниках энергии.  При этом энергоснабжение архипелага обеспечивалось в основном электростанциями Гавайской энергетической компании (HECO), работающими на привозном органическом топливе.  В ходе переговоров с HECO была достигнута договоренность о серьезном изменении профиля выработки компании и – по мере роста в энергобалансе доли энергии солнца и ветра – повышении гибкости в работе энергоблоков.

Балансирование между спросом и предложением (в ситуации, когда в энергосистему интегрируются ВИЭ – прим. ред.) означает большую перестройку энергосистемы. В любом случае системе необходимы резервные мощности, способные «подхватить» нагрузку и обеспечить бесперебойную выработку энергии в часы отсутствия ВИЭ: когда заходит солнце или, когда стихает ветер.

Оценив актуальное состояние и возможности модернизации своего энергопарка, HECO обратилась к регуляторному органу: «Послушайте, если вы хотите, чтобы мы использовали энергию солнца и ветра и сократили выбросы углеводородов в атмосферу, нам нужно повысить гибкость работы оборудования». Это стало убедительным аргументом для государства, и оно одобрило проект модернизации, позволив энергокомпании заложить необходимые расходы в тарифную базу.  В результате количество вырабатываемых в минуту мегаватт выросло в пять раз.

Это поучительная история: позитивные преобразования не случаются сами по себе – их нужно организовать. Иногда это требует и некоторого институционального импульса.

Главный принцип – экономическая целесообразность

К идее накопления электроэнергии я отношусь положительно, но с долей осторожности. Как мы уже говорили, для интеграции ВИЭ в энергосистему необходимо повысить её гибкость. Однако использование накопителей электроэнергии должно прежде всего стать экономически выгодным.

Внедрение аккумуляторных батарей важно, поскольку позволяет увеличивать долю ВИЭ в энергобалансе. Это важно и в контексте уже существующего дефицита мощности традиционной тепловой генерации, когда потенциал существующей энергосистемы выжат до последней капли. В таком случае промышленные накопители электроэнергии становятся эффективными, и удельная стоимость хранения энергии снижается.

Но один факт способен охладить наш энтузиазм: накопление энергии само по себе не создает ни единого дополнительного мегаватт-часа. Но именно мегаватт-часы заставляют вашу экономику работать. Конечно, накопители электроэнергии – привлекательное решение для выравнивания резких перепадов нагрузок и сглаживания пиков потребления. От них вообще много пользы, но за любую полезную вещь надо платить.

Остановиться, оглянуться

Еще один пример – из Техаса. Говоря простым языком, управление энергосистемой в этом штате организовано достаточно жестко: то есть от всех объектов генерации, включая ветропарки, требуется высокий уровень производительности.

Например, Совет по надежности электроснабжения штата Техас (ERCOT) ввел для всех ветроэлектростанций требование обеспечивать функционал соответствия частотных характеристик энергосистемы эталонному показателю. Это означает возможность автономного регулирования их производительности (повышения или понижения) в ответ на отклонение частотных характеристик от заданных параметров, например, в случае аварии. Это не стандартная практика работы, но представители ERCOT настояли на этом нововведении: «Нам необходимо это новшество,» – заявили они. – «При определенных технологических режимах работы энергосистемы нам понадобится возможность вывода ветряных электростанций в автономный режим работы. Потом они вновь будут подключены к общей электросети.»

Сначала далеко не все участники рынка были довольны происходящими изменениями. Но в конце концов оказалось, что при относительно небольшой стоимости эта схема действительно работает.

Полная версия интервью под редакцией Натали Филатофф доступна по ссылке: GE Reports Australia, New Zealand & Papa New Guinea.

Ник Миллер – старший технический директор GE Energy Consulting, внес значительный вклад в исследование энергии ветра в Нью-Йорке.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора.

Subscribe to our GE Brief