Интеллектуальные технологии стабилизируют энергосистему
Интеллектуальные технологии стабилизируют энергосистему
Атомная энергетика в Германии ушла в прошлое с середины апреля. В будущем электроэнергия будет вырабатываться преимущественно из возобновляемых источников энергии – например, с помощью фотоэлектрических систем в частных домах. В то же время в ближайшие годы миллионы домохозяйств перейдут на электромобили и тепловые насосы. Но местные электросети еще не рассчитаны на это. Чтобы избежать узких мест, они должны стать более гибкими – в этом помогут интеллектуальные технологии. Пример юга земли Баден-Вюртемберг показывает, как это может работать.
В чем проблема?
Электронный автомобиль, тепловой насос, фотоэлектрическая система, собственный накопитель энергии – так, вероятно, будет выглядеть домохозяйство будущего. К 2030 году будет насчитываться до шести миллионов таких систем в нижнем диапазоне мощности. Йоахим Зайферт, профессор по цифровым сетям энергетических систем Берлинского технического университета, ожидает этого. «Для операторов энергосистем это будет огромной проблемой».
В основном это связано с низковольтными сетями – сетями, по которым электроэнергия поступает в домашние хозяйства. «Именно там находятся узкие места: В трансформаторах, в последних распределительных коробках и в линиях, проложенных по улицам», – говорит Зайферт. Это связано с тем, что до сих пор сети были предназначены в основном для транспортировки энергии от центральных электростанций к потребителям. В будущем появятся многочисленные мощные потребители, такие как домашние зарядные пункты (wallboxes) для электронных автомобилей, а также тепловые насосы. В то же время многие домашние хозяйства станут генераторами электроэнергии, которые захотят продавать эту энергию в сеть.
Это может довести сети до предела?
Да. Ключевое слово – одновременность. Например, если зимним вечером в жилом районе все электромобили одновременно подключены к сети и работают тепловые насосы. Или когда в солнечный полдень множество фотоэлектрических систем одновременно вырабатывают электроэнергию – и хотят подать ее в сеть. «Тогда сети могут достичь предела пропускной способности», – говорит Зайферт.
В первом случае сеть не сможет обеспечить достаточное количество энергии, во втором – не сможет поглотить произведенное электричество. Результатом обоих сценариев будет перегрузка. Транспортные возможности сети будут исчерпаны. В худшем случае это может привести к отключению электроэнергии.
Почему электросети должны стать «умными»?
Расширение сетей срочно необходимо – но не хватает времени, денег и квалифицированных работников. «Без расширения сетей это невозможно. Мы не хотим постоянно вмешиваться», – говорит Кармен Экснер из сетевой компании Netze BW. Однако для расширения распределительной сети необходимыми темпами не хватает ресурсов. Поскольку опасность перегрузки в настоящее время все еще очень редка, она неэффективна. Пики нагрузки возникают только в определенное время. Нет смысла перегружать для этого всю сеть.
Именно здесь в игру вступают интеллектуальные сети: они должны уметь управлять подключенными к ним станциями – чтобы разгрузить сеть в чрезвычайной ситуации. По словам Экснера, они призваны сократить время до расширения сети: «Мы хотим, чтобы все станции были подключены к сети как можно быстрее. Но если это возможно только через несколько лет, нам нужны интеллектуальные решения».
Как это работает?
Чтобы выяснить это, компания Netze BW провела 17-месячное полевое испытание во Фрайамте на юге Бадена. Для этого были отобраны 23 домохозяйства, которые были оснащены, например, фотоэлектрическими системами и тепловыми насосами. Были предоставлены накопители, настенные боксы и такие технологии, как интеллектуальные счетчики электроэнергии и системы управления энергопотреблением. «Таким образом, было смоделировано домашнее хозяйство будущего», говорит руководитель проекта Экснер. Кроме того, в испытания были включены 24 более крупные фотоэлектрические системы.
Испытания проходили в условиях реальной работы сети. Экснер и ее команде удалось предотвратить имитацию узких мест двумя способами: В случае острой перегрузки, домохозяйствам были отправлены автоматические команды потреблять меньше электроэнергии или подавать ее в сеть. С помощью данных измерений и погоды узкие места также можно было предсказать и затем предотвратить.
В примере электронные автомобили заряжались бы только вечером, а не ночью. А если прогноз погоды предсказывал солнечный день, фотоэлектрические системы могли бы избежать пиковых нагрузок в полдень, заполняя внутреннюю систему хранения, а не подавая энергию в сеть.
Что это означает для потребителей?
В лучшем случае, последствия этого так называемого управления обслуживанием сети не заметны или почти не заметны. Опыт испытаний показывает: «Большинство потребителей не замечали, работал ли их тепловой насос немного раньше или немного позже – до тех пор, пока вода и квартиры были теплыми», – говорит Экснер. Принятие было высоким». То же самое справедливо и для электронных автомобилей. Участники смогли указать предпочтения при зарядке – например, когда им нужен автомобиль, с каким уровнем заряда.
Поэтому «умные» сети позволяют операторам предотвращать перегрузки, предоставляя им больше возможностей для маневра, не ставя наших потребителей в невыгодное положение», – говорит Экснер. В будущем потребители также смогут воспользоваться преимуществами цифровых сетей, например, благодаря динамическим ценам на электроэнергию – и заряжать свой электромобиль, когда в наличии имеется особенно много возобновляемой электроэнергии и она соответственно дешевая.
Эта тема также занимает федеральное правительство: до конца этого года светофорная коалиция хочет представить новый свод правил о том, когда и как сетевым операторам разрешается вмешиваться в работу сети.
Когда это будет доступно для всех?
По данным Федерального министерства экономики и технологий, многие сетевые операторы осуществляют проекты по изучению целесообразности создания интеллектуальных сетей. Проект Netze BW, однако, является инновационным в демонстрации взаимодействия. Netze BW хочет использовать полученные результаты в качестве образца для расширения собственной сети – например, для стандартизации системных интерфейсов.
«Это крайне необходимо, поскольку до сих пор существует множество различных способов коммутации установок», говорит Зайферт из Берлинского технического университета. В лучшем случае, это должно быть унифицировано в стандарте по всей Европе. Трудно оценить, сколько времени потребуется для внедрения интеллектуальных сетей: «Энергетический сектор очень консервативен, когда речь идет о цифровизации. Безусловно, пройдет еще десять лет, прежде чем все области, от зданий до низковольтных сетей, будут полностью подключены к цифровым технологиям».
Читайте также:
- Русские хакеры собираются атаковать немецкую энергосистему – эксперт
- Литва помогает Украине восстанавливать энергосистему
- Европа готовит драматичный план отключения электроэнергии
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
