|
Поскольку возникновение ветра невозможно предугадать, то его энергию так же невозможно и "распределить" наперед. Иными словами, электросеть способна принять энергию от ветроэнергетической установки (ВЭУ), однако ее наличие в определенный период в будущем невозможно спрогнозировать.
Но несмотря на слабую предсказуемость ветра, вполне возможно составить график нагрузки и продать производимую ВЭУ энергию заранее, например, за день или за час. Хотя, нужно сказать, существуют затраты, связанные с неверной оценкой предстоящей выработки электроэнергии.
Для того чтобы понять характер этих затрат, необходимо рассмотреть различные отрезки времени в работе энергетической системы. В обзоре научных работ по затратам и эффекту включения энергии ветра в энергосистему (публикация Национальной лаборатории возобновляемой энергии) этот вопрос изложен весьма лапидарно:
"Сбалансированное регулирование энергосистемы осуществляется в течение нескольких отрезков времени. Например, необходимо на несколько лет вперед планировать и осуществлять строительство генерирующих установок, чтобы обеспечивать соответствующие мощности для требуемых нагрузок. Работая в режиме реального времени, системные операторы составляют однодневный прогноз для требуемых нагрузок и выбирают свободные генерирующие установки, которые способны обеспечить ожидаемые объемы по наименьшей себестоимости. Важную роль играют точные прогнозы, получаемые по индивидуальным нагрузкам и генерирующим мощностям, но лишь постольку поскольку в совокупности они представляют собой общий прогноз в пределах контролируемой зоны ...
Ошибки в прогнозировании приводят к затратам либо потому, что системный оператор знает, что прогноз ненадежен и подразумевает дополнительные ресурсы в структуре задействованного производства энергии, либо потому, что непредвиденные ошибки приводят к необходимости корректировать структуру генерирующих мощностей в самый последний момент. В любом случае, получаемое сочетание генерирующих мощностей не отвечает оптимальным критериям."1
Энергия ветра имеет в отдаленной перспективе два преимущества, и это связано с приростом производственных мощностей. Строительство ветровых установок можно осуществлять довольно оперативно, а наращивание производственных мощностей - постепенно и небольшими объемами. Поскольку долгосрочные прогнозы электростанций относительно будущих нагрузок могут иметь значительные погрешности по объемам, то длительные (многолетние) процессы подготовки и строительства объектов, характерные для установок, работающих на угле, и атомных электростанций, сопряжены с рисками, которые можно избежать с помощью ВЭУ.
Однако здесь важно иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, энергия ветра не способна обеспечивать мощность базовой нагрузки без дорогостоящего хранения энергии, что, в свою очередь, может нивелировать преимущество оперативного освоения объекта.2 Во-вторых, включение ветровых мощностей в энергосистему можно быстро осуществить только при наличии развитой системы электропередачи, которая соединяет ветровые зоны, где необходимо возводить ветроэнергетические установки, с региональной энергосистемой. Такая энергосистема должна обладать достаточной мощностью для передачи больших объемов энергии. Ограниченные возможности линий электропередачи часто имеют решающее значение. С учетом этих двух условий, подключение ВЭУ к единой энергосистеме способно привести к снижению риска ошибок в долгосрочном прогнозировании объемов электроэнергии.
Энергосистема имеет еще три временных периода:
- Регулирование. Продолжительность этого интервала составляет от нескольких секунд до 10 минут. Корректировка в энергосистеме в этом временном интервале происходит автоматически с помощью компьютера. Это помогает реагировать на быстрые колебания спроса, которые обычно малы по сравнению с общим объемом спроса. Возрастающий спрос за этот период времени удовлетворяют за счет энергоблоков, работающих в оперативном режиме, но не на полную мощность, а также с помощью резерва вращения.
- Слежение за нагрузкой. Продолжительность этого интервала составляет от десяти минут до нескольких часов. Это время, за которое в нагрузке могут произойти значительные изменения, и энергосистеме необходимо реагировать на такие изменения. Регулируемые государством энергетические компании, которые управляют собственным производством, передачей и распределением электроэнергии, имеют интегрированную систему управления для обеспечения необходимого объема свободных мощностей, чтобы удовлетворять меняющемуся спросу. Возрастающий спрос за этот период времени обеспечивается за счет энергоблоков, работающих в оперативном режиме, но не на полную мощность, а также за счет резерва вращения и установок, которые при необходимости можно быстро запускать. Это, как правило, одноступенчатые газовые турбины или гидроэлектростанции.
- Введение установок. Этот интервал времени подразумевает введение отдельных установок, для запуска и/или отключения которых требуется довольно много времени (несколько часов, иногда больше). Поскольку колебания спроса на электроэнергию в течение дня и в межсезонье не отклоняются от прогнозируемой схемы, введение установки производится по заказу за день, несколько дней и с учетом времени года (чтобы можно было составить график технического обслуживания больших установок).
Линии электропередач и интеграция ветра
Пропускная способность ЛЭП является основополагающим фактором, определяющим возможности и объемы распространения ветра в благоприятных ветровых районах. Однако это еще не все. Плотная система магистральных ЛЭП с достаточным объемом мощности способна увеличить степень проникновения ветра с учетом определенной стоимости интеграции. Здесь может помочь даже мощная система распределения. Например, большой объем мощности наземного ветра в Дании не проходит через высоковольтную систему магистральных ЛЭП, а напрямую поставляется в систему распределения, уменьшая при этом потери энергии и затраты на энергоносители.
Термин "система магистральных линий электропередач" имеет отношение к высоковольтной удаленной части электрической сети. А термин "система распределения" относится к локальному элементу энергосети, где высокое напряжение постепенно преобразуется в более низкое напряжение и наконец поступает к бытовым, коммерческим и мелким промышленным потребителям. Для снижения потерь электроэнергия на большое расстояние передается под высоким напряжением.
В Европе энергия ветра уже обеспечивает 2,4 % спроса на электричество. В трех европейских зонах ветровая энергия достигает 27% мощности. В Германии это Шлесвид-Хольстен (Schleswig-Holstein), в Дании - Ютлант-Фюнен (Jutland-Funen), в Испании - Наварра (Navarra). Пока у нас нет подробных данных о затратах такого уровня использования энергии ветра, европейские энергетические компании пришли к согласию с политическими и общественными структурами о том, что энергия свежего ветра необходима для выполнения намеченных целей по снижению выбросов углекислого газа. Кроме того смета для использования ветра, то есть подключение большего числа "ветряных ферм" к единой энергосистеме, не высока.
Потребуются крупные инвестиции не только в ветровые электростанции, но и в инфраструктуру, особенно в инфраструктуру ЛЭП. Сделать это необходимо прежде чем хотя бы малая толика материальной базы станет технической и экономической реальностью энергосистемы США.
|
Из статьи Товарная культура на ветряной ферме Арджуна Макхиджани и др., представленной на североамериканском энергетическом саммите Ассоциации западных губернаторов (Western Governors' Association North American Energy Summit), который состоялся 15-16 апреля 2004 года.
|
Институт исследований энергетики и окружающей среды