Управляя электромобилями, аккумуляторами и умными домашними устройствами, VPP могут помочь сделать сеть чище и эффективнее.
MIT Technology Review объясняет: позвольте нашим авторам разобраться в сложном и запутанном мире технологий, чтобы помочь вам понять, что будет дальше. Подробнее об этой серии можно прочитать здесь.
Более века электростанции ассоциировались с возвышающимися дымовыми трубами, бесконечными угольными поездами и шумно вращающимися турбинами. Но электростанции, питающие наше будущее, будут выглядеть совершенно иначе — многие из них, возможно, вообще не будут иметь физической формы. Добро пожаловать в эпоху виртуальных электростанций (ВЭС).
Переход от традиционных источников энергии, таких как уголь и газ, к альтернативным возобновляемым источникам, таким как солнечная и ветровая энергия, означает, что устоявшийся на протяжении десятилетий способ управления энергетической системой меняется.
Правительства и частные компании теперь рассчитывают на потенциал VPP, позволяющий снизить затраты и предотвратить перегрузку сети.
Вот что вам нужно знать о ВЭП и почему они могут стать ключом к внедрению более чистой энергии и систем ее хранения.
Что такое виртуальные электростанции и как они работают?
Виртуальная электростанция — это система распределённых энергетических ресурсов, таких как солнечные панели на крышах домов, зарядные устройства для электромобилей и умные водонагреватели, которые совместно обеспечивают баланс спроса и предложения энергии в крупных масштабах. Обычно ими управляют местные коммунальные компании, которые контролируют этот баланс.
По словам Руди Шанкара, директора факультета системной инженерии энергетики Университета Лихай, VPP — это способ «сшивания воедино» портфеля ресурсов, который может помочь сети реагировать на высокий спрос на энергию и при этом сократить углеродный след энергетической системы.
«Виртуальная» природа ВЭУ обусловлена отсутствием центрального физического объекта, как у традиционных угольных или газовых электростанций. Вырабатывая электроэнергию и балансируя энергетическую нагрузку, объединённые аккумуляторные батареи и солнечные панели выполняют многие функции традиционных электростанций.
Они также имеют уникальные преимущества.
Кевин Брем, менеджер Института Роки Маунтин, занимающийся вопросами безуглеродной электроэнергии, говорит, что сравнение ВЭ с традиционными электростанциями — «полезная аналогия», однако ВЭ «делают некоторые вещи по-другому и, следовательно, могут предоставлять услуги, которые традиционные электростанции не могут».
Одним из важных отличий является способность ВЭП регулировать энергопотребление потребителей в режиме реального времени. В отличие от обычных электростанций, ВЭП могут взаимодействовать с распределёнными энергоресурсами и позволяют операторам сетей контролировать спрос конечных потребителей.
Например, умные термостаты, подключенные к кондиционерам, могут регулировать температуру в доме и контролировать потребление электроэнергии. В жаркие летние дни эти термостаты могут предварительно охлаждать дом перед пиковыми часами, когда использование кондиционеров резко возрастает. Возможность ступенчатого охлаждения помогает предотвратить резкие скачки спроса, которые могут привести к перегрузке сети и отключениям. Аналогичным образом, зарядные устройства для электромобилей могут адаптироваться к потребностям сети, как поставляя, так и потребляя электроэнергию.
Эти распределённые источники энергии подключаются к сети посредством таких коммуникационных технологий, как Wi-Fi, Bluetooth и сотовая связь. В совокупности добавление VPP может повысить общую устойчивость системы. Координируя сотни тысяч устройств, VPP оказывают существенное влияние на сеть: они формируют спрос, обеспечивают электроснабжение и обеспечивают надёжную подачу электроэнергии.
Насколько популярны сейчас VPP?
До недавнего времени ВЭП в основном использовались для контроля потребления энергии потребителями. Но благодаря развитию технологий солнечной энергетики и аккумуляторных батарей коммунальные предприятия теперь могут использовать их для возврата электроэнергии в сеть при необходимости.
Министерство энергетики США оценивает установленную мощность ВЭ в 30–60 гигаватт. Это составляет около 4–8% пикового спроса на электроэнергию по всей стране, что составляет незначительную долю в общей энергосистеме. Тем не менее, некоторые штаты и коммунальные предприятия быстро добавляют в свои сети ВЭ.
Green Mountain Power, крупнейшая коммунальная компания Вермонта, в прошлом году оказалась в центре внимания, расширив свою программу субсидирования домашних аккумуляторов. Клиенты могут арендовать домашний аккумулятор Tesla со скидкой или приобрести собственный, получив помощь в размере до 10 500 долларов США, если они согласятся предоставлять коммунальной компании накопленную энергию по мере необходимости. Комиссия по коммунальным услугам Вермонта, одобрившая программу, заявила, что она также может предоставлять аварийное электроснабжение во время отключений электроэнергии.
В Массачусетсе три коммунальные компании (National Grid, Eversource и Cape Light Compact) внедрили программу VPP, в рамках которой клиенты получают выплаты в обмен на контроль коммунальной службой над батареями в их домах.
Тем временем в Колорадо ведутся работы по запуску первой в штате системы VPP. Комиссия по коммунальным услугам штата Колорадо призывает Xcel Energy, крупнейшую коммунальную компанию штата, разработать полноценный пилотный проект VPP к лету этого года.
Почему ВЭП важны для перехода к чистой энергетике?
Операторы электросетей должны обеспечивать ежегодную или ежедневную «пиковую нагрузку» – период наибольшего спроса на электроэнергию. Для этого они часто прибегают к использованию газовых «пиковых» электростанций, которые большую часть года остаются бездействующими и могут быть включены в периоды высокого спроса. ВЭП снизят зависимость сетей от этих электростанций.
Министерство энергетики в настоящее время ставит перед собой цель расширить национальные мощности ВЭ до 80–160 ГВт к 2030 году. По словам Брема, это примерно эквивалентно 80–160 электростанциям на ископаемом топливе, которые не придется строить.
Многие коммунальные службы утверждают, что VPP могут не только снизить расходы потребителей на электроэнергию, но и сократить выбросы. Исследования показывают, что использование распределённых источников в периоды пикового спроса на 60% экономически эффективнее, чем использование газовых электростанций.
Ещё одно важное, хотя и менее ощутимое, преимущество VPP заключается в том, что они стимулируют людей к более активному участию в энергетической системе. Обычно потребители просто получают электроэнергию. В системе VPP они одновременно потребляют её и возвращают обратно в сеть. Эта двойная роль может улучшить их понимание работы сети и побудить их активнее инвестировать в переход на чистую энергию.
Связанная история
От прогнозирования времени зарядки электромобилей до определения зон повышенного риска лесных пожаров — ИИ трансформирует нашу энергетическую сеть.
Что ждет VPP в будущем?
По данным Министерства энергетики США, мощность распределённых источников энергии стремительно растёт благодаря широкому распространению электромобилей, зарядных станций и устройств для умного дома. Подключение их к системам VPP повышает способность сети балансировать спрос и предложение электроэнергии в режиме реального времени. Более совершенный ИИ также может помочь VPP более эффективно координировать работу различных активов, считает Шанкар.
Регулирующие органы также присоединяются к инициативе. Национальная ассоциация уполномоченных по регулированию коммунальных услуг начала проводить заседания и семинары для информирования своих членов о программах VPP и о том, как их внедрять в своих штатах. Калифорнийская энергетическая комиссия намерена финансировать исследования, изучающие преимущества интеграции VPP в свою энергосистему. По словам Брема, такой интерес со стороны регулирующих органов нов, но многообещающ.
Тем не менее, препятствия сохраняются. Регистрация в программе VPP может быть запутанной для потребителей, поскольку процесс различается в зависимости от штата и компании. Упрощение процесса для населения поможет коммунальным предприятиям максимально эффективно использовать распределенные энергетические ресурсы, такие как электромобили и тепловые насосы. Стандартизация внедрения программ VPP также может ускорить их рост на национальном уровне, упростив тиражирование успешных проектов в разных регионах.
«Всё зависит от политики», — говорит Брем. «Технологии уже внедрены. Мы продолжаем изучать, как лучше всего внедрять эти решения и как взаимодействовать с потребителями».
Источник: www.technologyreview.com
