Одна из серьезных проблем, с которыми сталкиваются коммунальные компании США, заключается в непостоянстве спроса на электроэнергию. Вместо этого она поднимается и опускается, обычно опускаясь в ночные часы и поднимаясь днем, особенно в жаркие дни, когда жители включают кондиционер в своих домах.
Электрокомпании, поставляющие электроэнергию, должны быть в состоянии справиться с этими колебаниями и удовлетворить пиковый спрос. Традиционно для этого им приходилось либо строить много дорогих угольных, газовых или атомных электростанций, либо покупать энергию у других поставщиков, когда она им нужна.
Но в наши дни некоторые коммунальные предприятия ищут менее дорогое и потенциально более экологичное решение. Мы говорим о виртуальных электростанциях.
Что такое виртуальная электростанция?
Виртуальные электростанции объединяют несколько более мелких источников электроэнергии, таких как солнечные батареи, ветряные турбины и даже аккумуляторные батареи в жилых помещениях, которые распределены в разных местах по территории, чтобы они могли действовать так, как если бы они были обычным источником энергии. электростанции и сбалансировать нагрузки энергосистемы или перенаправить мощность туда, где она больше всего необходима для обеспечения надежности. Различные блоки часто связаны через сложную систему программного обеспечения, которая сигнализирует, когда им нужно увеличить или уменьшить выработку энергии, и направляет энергию.
В 2021 году, например, Green Mountain Power, инновационная коммунальная компания из Вермонта, объявила о плане создания виртуальной электростанции, которая будет использовать сеть резервных батарей Tesla Powerwall в домах клиентов. С помощью программного обеспечения от Customized Energy Solutions (CES) электроэнергия, хранящаяся в батареях Tesla, может быть возвращена в региональную энергосистему, когда это необходимо, чтобы обеспечить стабильный регулируемый поток электроэнергии для клиентов. Как сообщал Cnet.com в марте 2022 года, потребители получают резервный источник энергии на случай отключения электроэнергии, а коммунальное предприятие получает источник электроэнергии, который может использовать при пиковых нагрузках.
«Этот проект был бы невозможен без хороших партнерских отношений с нашими клиентами в рамках программы Powerwall», - заявила в пресс-релизе Мари МакКлюр, президент и главный исполнительный директор Green Mountain Power. «Этот пилотный проект уникален и важен, потому что он основан на наших существующих инновациях и сотрудничестве для внесения значимых изменений в основные функции сети за счет сокращения выбросов углерода, повышения производительности и снижения затрат».
SunPower Corp., поставщик солнечных технологий, также объявила в ноябре 2021 года, что запустила собственную виртуальную электростанцию. Новая система позволяет клиентам Eversource и National Grid в Массачусетсе, Род-Айленде и Коннектикуте, у которых есть аккумуляторные батареи SunVault, получать оплату за разрешение коммунальным предприятиям использовать их накопленную энергию в периоды пикового спроса.
Преимущества виртуальных электростанций
В некотором смысле виртуальные электростанции аналогичны грид-вычислительным системам, в которых сети компьютеров могут совместно использовать ресурсы и даже объединять свои мощности для выполнения задач, по словам Билла Шофилда. Он является вице-президентом Future-Grid Services для CES, расположенной в Филадельфии фирмы, которая предоставляет консультационные услуги и консультации различным компаниям в энергетическом бизнесе, включая производителей солнечной и ветровой энергии. Одним из клиентов CES является компания Green Mountain Power.
«[Виртуальные электростанции - это] распределенные батареи или маленькие, крошечные электростанции и локальные резервные генераторы», - объясняет Шофилд. «[Это] концепция, очень похожая на использование подключения к Интернету для подключения множества небольших ресурсов, которые вместе могут выполнять ту же работу, что и одна большая электростанция».
Децентрализованный характер виртуальных электростанций делает их потенциально более устойчивыми к экстремальным погодным условиям или другим стихийным бедствиям.
" Допустим, торнадо проходит через область и сносит линию электропередачи, ведущую к большой электростанции. Вы теряете всю эту мощность. Верно?" - говорит Шофилд. «Но если у вас есть виртуальная электростанция, в которой много небольших ресурсов, разбросанных повсюду, торнадо может вывести из строя 10 процентов виртуальной электростанции, но остальные 90 процентов все еще там и доступны».
Виртуальные электростанции выгодны для сетей и в других отношениях, включая поддержку напряжения. Решающим фактором надежной электросети является поддержание напряжения в допустимых пределах; в противном случае может быть повреждено оборудование, могут быть перебои в подаче электроэнергии и т. д. Но напряжение меняется в сети и на каждом интерфейсе (подстанции, трансформаторы и т. д.), необходимо поддерживать правильное напряжение.
С виртуальной электростанцией их меньше. «У вас есть много небольших ресурсов, расположенных рядом или в том же месте, где используется электричество», - объясняет Шофилд.«Вам не нужно строить такие большие линии распределения или передачи, чтобы поддерживать правильное напряжение».
Важнейшее значение имеет возобновляемая энергия
Еще одно преимущество виртуальных электростанций заключается в том, что они упрощают регулирование возобновляемых источников энергии и позволяют контролировать количество электроэнергии, подаваемой в сеть, как обычная электростанция, работающая на ископаемом топливе. есть.
«Виртуальная электростанция может включать в себя, опять же, маленькие батареи для резервного генератора, но она также может включать в себя то, что называется «реагированием на спрос», - говорит Шофилд.
Утилита с виртуальной электростанцией может отправлять сообщения клиентам, чтобы они отказались от их использования в определенное время, возможно, предлагая подарочный сертификат на местный ресторан в качестве поощрения. В тех частях страны, где коммунальные предприятия покупают электроэнергию у различных поставщиков, виртуальные электростанции могут помочь коммунальным предприятиям реагировать на рыночные цены на электроэнергию.
Косвенно, эти стимулы могут способствовать развитию возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, говорит Шофилд. Поскольку они изменчивы - то есть солнце перестает светить и ветер перестает дуть, - количество электроэнергии, которую они обеспечивают, должно быть приспособлено к возможностям, которые они могут обеспечить. Традиционно баланс компенсируется поставщиками ископаемого топлива.
«Виртуальная электростанция предназначена для того, чтобы функционировать так же или предоставлять такие же услуги, как и большая электростанция, - говорит Шофилд, - и быть управляемой, то есть я могу общаться с ней и сообщать чтобы сделать что-то другое. Увеличение или уменьшение является частью значения."
Взаимодействуя с потребителями и привлекая их для помощи в управлении энергопотреблением, виртуальные электростанции могут сыграть роль в решении одной из давних проблем коммунальной отрасли: пикового использования.
«Большая часть затрат на электроэнергию приходится на расходы в пиковые дни, - говорит Шофилд.«Если вы можете заставить потребителей всех типов использовать свое потребление таким образом, например, чистить зубы обычной зубной щеткой вместо электрической, тогда вы сможете значительно сократить расходы системы. необходимости сжигания ископаемого топлива. Но это исторически очень сложно, потому что средний человек не собирается причинять себе много неудобств."
Но он также говорит, что это меняется. Молодое поколение обладает более устойчивым сознанием, и у каждого есть смартфон. Возможно, однажды вы получите предупреждение на свой телефон: «Предупреждение об использовании электроэнергии. Пожалуйста, выключите термостат». И вы заработаете поощрительные баллы, если вы это сделаете. Не могли бы вы?
Шофилд говорит, что можно. «В основном люди хотят сделать что-то хорошее, потому что на самом деле они платят фиксированную цену, и фактическая стоимость потребления этой электроэнергии для них довольно мала», - говорит он. «Но если вы соберете тысячи людей, которые откликнутся, то это немного складывается во что-то значимое."
Интересно
Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2050 году глобальный спрос на электроэнергию вырастет в 2,5 раза, и чтобы справиться с этим, потребуется 14 триллионов долларов на модернизацию мировых электросетей.