О.А. Новоселова. Распределенная генерация – ключ к решению проблем энергодефицитных и изолированных территорий

Российская Арктика / РЭЭ №2, 2018

Распределенная генерация – ключ к решению проблем энергодефицитных и изолированных территорий

В последние годы большое внимание уделяется развитию Дальнего Востока и Арктической зоны Российской Федерации. Очевидно, что любое развитие этих территорий должно основываться на развитии инфраструктуры, не в последнюю очередь – энергетической. При этом инвестиционные программы энергетических компаний в этих регионах направлены, в основном, лишь на поддержание, модернизацию существующей инфраструктуры.

Генеральный директор НП «Распределенная энергетика», координатор ТП «Малая распределенная энергетика»

Ольга Алексеевна Новоселова

Член Совета директоров ООО «Интелион», к.т.н.

Игорь Леонидович Озерных

В сложившейся экономической ситуации первостепенную роль играет выработка нового подхода к энергообеспечению потребителей, способного поддержать отрасль в период реформ и, впоследствии, стать качественным дополнением энергетической инфраструктуры страны. Энергоснабжение потребителей , основанное на концепции распределенной энергетики, которая уже давно используется во многих странах мира, вполне может стать такой опорой.

Как отметил Президент страны В.В. Путин в Послании Федеральному Собранию (от 1 марта 2018 г.): «С помощью так называемой распределенной генерации нужно решить вопрос энергоснабжения отдаленных территорий».

Строительство крупных электростанций на удаленных и изолированных территориях в одних случаях не оправдано с экономической точки зрения, а в других невозможно из-за объективных особенностей территории для строительства теплоцентралей и линий электропередачи.

В рамках деятельности Рабочей группы по автономной энергетике, сформированной Технологической платформой «Малая распределенная энергетика», обсуждены основные положения Концепции систем автономной энергетики. Одним из наиболее эффективных решений для распределенной энергетики являются гибридные энергоустановки. Такие установки могут производиться в двух исполнениях: для потребителей в зоне единой энергосистемы и для локальных изолированных потребителей.

В первом случае в состав установки включаются различные возобновляемые источники тока, а также накопитель энергии и автоматизированная система управления. Такие установки инсталлируются на стороне потребителя и служат для снижения затрат на электроэнергию, а также выполняют значимую роль в случае необходимости увеличения мощности потребителя при отсутствии (или слишком высокой стоимости) дополнительного технологического присоединения. Во втором случае такая установка дополнительно комплектуется дизель-генератором, который обеспечивает гарантирующую мощность в случае отсутствия выработки источников тока на ВИЭ. В этом случае накопитель энергии играет более ответственную роль, обеспечивая непрерывность энергоснабжения при переходе питания от источника ВИЭ на дизель-генератор в период его старта, а также при резком наборе нагрузки.

Применение таких установок в изолированных энергосистемах более оправданно, поскольку, как правило, в таких системах тариф на электроэнергию существенно (в разы) превышает тариф в ценовых зонах. Это связано как с относительно низкой эффективностью и большим физическим износом существующих дизельных энергоустановок, так и с высокой стоимостью топлива, которое доставляется в условиях северного завоза или в условиях отсутствия транспортной инфраструктуры. Необходимо учитывать также, что в случае питания только от дизельного генератора, такие системы часто работают в неоптимальных режимах, что приводит к увеличенному удельному расходу топлива и еще больше снижает эффективность генерации.

В структуру изолированных энергосистем энергоснабжения в качестве основных генерирующих мощностей могут входить дизель-генераторы, мини-ГЭС, микротурбины, системы когенерации, электростанции на биомассе, ветрогенераторы, фотоэлектрические преобразователи и т.д.

Учитывая нестационарный процесс выработки электроэнергии возобновляемыми источниками, наличие накопителей энергии, управление электропотреблением и активизацию роли потребителей в этом процессе, а также повышенные требования потребителей к качеству электроэнергии и надежности энергоснабжения, режимы работы таких систем энергоснабжения и управления ими представляют собой серьезную проблему, требующую решения.

Одним из эффективных способов решения указанной задачи является инновационная разработка «Автономная гибридная система энергоснабжения на основе открытой архитектуры с высоким уровнем замещения топлива для объектов и поселений удаленных и труднодоступных территорий» (АГСЭ), предложенная компанией «Интелион» на конкурс Проектов Дорожной карты «EnergyNet» Национальной технологической инициативы. Указанный Проект был поддержан Технологической платформой «Малая распределенная энергетика», Некоммерческое партнерство «Распределенная энергетика» выступило заказчиком-координатором Проекта.

«Открытая опорно-балансирующая сетевая платформа АГСЭ» – инновационный продукт, позволяющий значительно повысить энергоэффективность АГСЭ за счет максимальной совместимости режимов генераторов ВИЭ, накопителей и электроприемников в условиях децентрализованного регулирования.

Главная инновационная привлекательность Проекта – реализация стратегии цифрового перехода в электроэнергетике России на уровне конечного потребителя, от традиционных сетей к интеллектуальным низковольтным сетям с независимой распределенной генерацией (ВИЭ, вторичные энергоресурсы) и активными потребителями. По классификации СИГРЭ, такие сети относятся к категории «микрогрид». Построение «микрогрид» (структуризацию и интеграцию) предлагается осуществлять на основе киберфизических устройств, которые в Проекте именуются «открытой платформой».

В основе платформы лежит концепция виртуальной электрической машины (ВЭМ) способной работать как в режиме генератора так и в режиме электроприемника. Совмещая ВЭМ с широкополосным накопителем электроэнергии можно создавать инновационные устройства для формирования АГСЭ. В новой технологической парадигме «EnergyNet» такие киберфизические устройства подпадают под понятие портов свободного ввода-вывода мощности, опорных хабов, то есть узлов самобалансирования в локальной сети и регулирующих потоки роутеров. Соединенные вместе эти устройства образуют платформу (ядро) АГСЭ. Такой подход обеспечивает максимальную индустриальность в устройстве привлекательных для инвестиций АГСЭ.

Согласно Проекту, имеющиеся «ноу-хау» и опытные образцы подобных устройств позволят осуществить запуск их промышленного производства и коммерциализацию, включая локализацию под различные географические рынки в течение 2–3 лет. Это, безусловно, большое преимущество Проекта, т.к. указанные временные сроки коррелируют с дорожной картой «EnergyNet» Национальной технологической инициативы, а также Правительственной программой «Цифровая экономика».

В рамках деятельности Рабочей группы «EnergyNet» Национальной технологической инициативы обсужден новый подход к взаимодействию Активного энергокомплекса («просьюмер», «микрогрид») с Единой энергетической системой (ЕЭС). Без практической аппаратной реализации узлов интеллектуальных распределительных сетей архитектура самого нижнего уровня «EnergyNet» как бы «подвисает». Производство и коммерциализация «открытой платформы» позволяет преодолеть этот технологический барьер по созданию в России будущего интернета энергии.

В Проекте предусматривается организация серийного производства и международных продаж продукта, представляющего из себя комплект оборудования для создания автономных гибридных систем электроснабжения на базе «открытой» платформы. Реализация указанного проекта позволит обеспечить высокий уровень замещения привозного топлива (что является крайне актуальным для удаленных и изолированных территорий Дальнего Востока, Севера, Арктической зоны и т.д.), обеспечить снижение стоимости электроэнергии в 1,5–2,5 раза.

В течение 2018–2020 гг. предполагается создать шесть пилотных площадок, что является достижимой задачей, учитывая востребованность продукции Проекта. Выбранная для реализации Проекта форма государственно-частного партнерства оптимально соответствует коммерческим целям проекта, поскольку сочетает возможность господдержек с конечной финансовой ответственностью создаваемого в рамках проекта SPV (State Private Venture).

Таким образом, развитие распределенной генерации, интеллектуальных систем Микрогрид является ключевым подходом в решении вопросов энергообеспечения изолированных и удаленных территорий России на ближайшую перспективу.

Хотите читать больше подобных новостей?

Подпишитесь на электронную рассылку!

Свежий выпуск РЭЭ с доставкой прямо в почтовый ящик