Пиковая электростанция

Пиковые электростанции , также известные как пиковые электростанции , а иногда и просто «пиковые», представляют собой электростанции , которые обычно работают только тогда, когда существует высокий спрос , известный как пиковый спрос на электроэнергию . ^[1] Поскольку они поставляют электроэнергию лишь изредка, подаваемая мощность требует гораздо более высокой цены за киловатт-час, чем базовой нагрузки мощность . Электростанции с пиковой нагрузкой отправляются в сочетании с электростанциями с базовой нагрузкой . ^{[ нужна ссылка ]} которые поставляют надежное и постоянное количество электроэнергии для удовлетворения минимального спроса.

Хотя исторически пиковые электростанции часто использовались вместе с угольными электростанциями с базовой нагрузкой, сейчас пиковые электростанции используются реже. Газотурбинные установки комбинированного цикла имеют два или более циклов, первый из которых очень похож на пиковую установку, а второй работает на отходящем тепле первого. Электростанции такого типа часто способны быстро запуститься, хотя и с пониженной эффективностью, а затем в течение нескольких часов перейти в более эффективный режим генерации базовой нагрузки. Электростанции комбинированного цикла имеют такие же капитальные затраты на ватт, что и пиковые электростанции, но работают гораздо дольше и в целом используют меньше топлива и, следовательно, дают более дешевую электроэнергию.

По состоянию на 2020 год стоимость электроэнергии на газовых турбинах открытого цикла составит около 151–198 долларов за МВтч. ^[2]

заменены аккумуляторными накопителями . Пиковые электростанции в некоторых местах ^[3] Управление энергетики Нью-Йорка (NYPA) стремится заменить газовые пиковые электростанции аккумуляторными батареями. ^[4]^[5] 142 Tesla Megapacks (обеспечивающие 100 МВт) заменили газовую пикерную установку в округе Вентура , Калифорния. ^[6]^[7] а в Лессине , Бельгия, 40 мегапакетов Tesla (50 МВт) заменили турбореактивный генератор. ^[8] В апреле 2021 года Австралийский совет по чистой энергии обнаружил, что аккумуляторные батареи могут быть на 30% дешевле, чем газовые пиковые электростанции. ^[9]

Часы пик

Часы пик обычно приходятся на утро или ближе к вечеру/дню, в зависимости от местоположения. В умеренном климате часы пик часто возникают, когда бытовая техника интенсивно используется вечером после рабочего времени. В жарком климате пик обычно приходится на полдень, когда нагрузка на кондиционирование воздуха высока, в это время многие рабочие места все еще открыты и потребляют электроэнергию. В холодном климате пик приходится на утро, когда запускаются отопление помещений и промышленность. ^[10]

региона Пиковая электростанция может работать много часов в день или всего несколько часов в год, в зависимости от состояния электрической сети . Из-за стоимости строительства эффективной электростанции, если пиковая электростанция будет работать только в течение короткого или сильно меняющегося времени, нет экономического смысла делать ее такой же эффективной, как электростанция с базовой нагрузкой. Кроме того, оборудование и топливо, используемые на электростанциях с базовой нагрузкой, часто не подходят для использования на пиковых электростанциях, поскольку нестабильные условия могут серьезно нагружать оборудование. По этим причинам атомная энергия , электростанции, работающие на переработке отходов , уголь и биомасса редко, если вообще когда-либо, используются в качестве пиковых электростанций.

Возобновляемая энергия

По мере того, как страны переходят от электростанций с базовой нагрузкой, работающих на ископаемом топливе, к возобновляемым, но прерывистым источникам энергии, таким как ветер и солнечная энергия, наблюдается соответствующий рост потребности в сетевых системах хранения энергии, как возобновляемых альтернативах построению большего количества пиковых или отслеживающих нагрузку электростанций. растения. Другой вариант — более широкое распределение генерирующих мощностей за счет использования межсетевых связей, таких как WECC Intertie Paths .

Типы

Пиковые установки обычно представляют собой газовые турбины или газовые двигатели , сжигающие природный газ . Некоторые сжигают биогаз или жидкости, полученные из нефти , такие как дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей , но они, как правило, дороже природного газа, поэтому их использование ограничивается областями, не снабжаемыми природным газом. Помимо природного газа, многие пиковые электростанции могут использовать нефть в качестве резервного топлива, храня нефть в резервуарах на месте. Термодинамический КПД газотурбинных электростанций простого цикла колеблется от 20 до 42%, при этом средний показатель для новой электростанции составляет от 30 до 42%.

Для большей эффективности парогенератор-утилизатор на выхлопе установлен (HRSG). Это известно как установка с комбинированным циклом . Когенерация использует отработанное тепло выхлопных газов для технологических процессов, централизованного теплоснабжения или других целей отопления. Оба эти варианта используются только на установках, которые предназначены для эксплуатации в течение более длительного времени, чем обычно. Генераторы на природном газе и дизельные генераторы с поршневыми двигателями иногда используются для поддержки сети небольших электростанций.

Еще одним вариантом повышения эффективности и выходной мощности газовых турбин является установка системы охлаждения воздуха на входе в турбину , которая охлаждает температуру воздуха на входе, увеличивая массовый расход. Эта опция в сочетании с баком-аккумулятором тепловой энергии позволяет увеличить выходную мощность турбины в пиковые периоды до 30%. ^[11]

BPA Ежедневная пиковая нагрузка с большой гидрогенерацией/базовой нагрузкой и прерывистой ветровой энергией. Гидроэнергетика справляется с пиками, с некоторой реакцией на термические воздействия. ^[12]

Плотины гидроэлектростанций намеренно варьируются. Они могут производить меньше электроэнергии в непиковые периоды и быстро реагировать на пиковые нагрузки, следовательно, гидроэлектростанция может функционировать как станция, отслеживающая нагрузку, или как пиковая, а при достаточном количестве воды – как станция с базовой нагрузкой. Газовые турбины или гидроаккумулирующие станции часто используются там, где гидроэлектроэнергии недостаточно, чтобы реагировать на ежедневные и еженедельные изменения в выработке и потреблении. ^[13]

Нет ничего необычного в том, что плотина строится с большей пропускной способностью, чем может обеспечить водоснабжение, что позволяет обеспечить более высокую пиковую производительность. Модернизация оборудования на существующих плотинах может быть одним из наименее затратных способов увеличения пиковой выработки электроэнергии. ^[14] Возможность изменять количество вырабатываемой электроэнергии часто ограничивается требованием соблюдения минимального или максимального потоков вниз по течению. ^[15]

Гидроаккумулирующие гидроэлектроэнергии — это самая мощная форма хранения энергии в сети, используемая для усреднения внепиковых и пиковых потребностей в электроэнергии. Объект хранит энергию, используя гравитационный потенциал воды, хранящейся в резервуаре. Недорогая внепиковая электроэнергия от базовой нагрузки или прерывистых источников используется для перекачки воды на небольшой высоте и ее хранения в высокогорном резервуаре. В периоды высокого спроса на электроэнергию накопленная вода выпускается через турбины для производства электроэнергии. Время запуска составляет всего несколько минут, а некоторые могут запуститься за несколько десятков секунд. ^[16]

Батареи используются в некоторых случаях, когда условия благоприятствуют этому, чтобы сгладить поток, избежать дорогостоящей модернизации линии электропередачи, а также обеспечить пиковую мощность. ^[17]^[18] и другие сетевые услуги ^[19] типа оперативного резерва , иногда в гибридной конфигурации с турбинами ^[20] или дизельные двигатели. Аккумуляторная батарея на сегодняшний день является самой быстрой из всех электростанций и может реагировать на состояние сети за миллисекунды, давая более медленно реагирующему оборудованию возможность реагировать на сбои.

Аккумулирующие электростанции и аккумуляторы являются чистыми потребителями, поскольку они не имеют собственного источника энергии, а преобразование между электричеством и накоплением и обратно влечет за собой некоторые потери.

Солнечные тепловые пиковые электростанции были предложены в 2017 году в рамках Министерства энергетических технологий США 2. Рынок ^[21] награда Хэнку Прайсу из SolarDynamics за статью «Диспетчерская солнечная электростанция». ^[22] предложил использовать хранилище тепловой энергии, присущее солнечной тепловой электростанции, которое позволяет этой форме солнечной энергии, основанной на тепле, генерировать энергию, как газовый пикер, поставлять электроэнергию по требованию днем или ночью, а взамен контролироваться коммунальным предприятием и оплачиваться. Плата за мощность будет доступна при необходимости, как на традиционной пиковой электростанции. Солнечная тепловая электростанция производит электроэнергию на электростанции с паровым циклом, как и традиционная электростанция, но тепло для пара подается за счет солнечной энергии, нагревающей материал, такой как расплавленные соли, и сохраняет тепло до тех пор, пока оно не понадобится для производства пара для выработки электроэнергии.

Электростанции с базовой нагрузкой

В систему экономичного электроснабжения будут включены также электростанции с базовой нагрузкой . Эти энергоблоки будут ориентированы на низкие дополнительные затраты на топливо, но могут потребовать более высоких капитальных вложений для повышения эффективности. Например, электростанция с пиковой нагрузкой может использовать только газовую турбину, тогда как электростанция с базовой нагрузкой может также добавить паровой «нижний цикл», чтобы улучшить общий расход топлива на единицу произведенной электроэнергии. Атомные и угольные электростанции обычно работают непрерывно, останавливаясь только для технического обслуживания или непредвиденных отключений. ^[23]

Низкая дополнительная стоимость топлива атомных электростанций по сравнению с высокими капитальными затратами делает их использование для обеспечения базовой нагрузки наиболее экономичным. Гидроэлектростанции с небольшими ограничениями на подачу воды могут использоваться для базовой нагрузки, поскольку их дополнительные затраты на топливо равны нулю. Поскольку переход электростанции с паровым циклом из холодного резерва на полную мощность может занять несколько часов, они обычно не используются для обеспечения работы при пиковой нагрузке. ^[24]

промежуточной Электростанции с нагрузкой , такие как гидроэлектростанции, работают между этими крайностями, сокращая свою мощность по ночам и в выходные дни, когда спрос низкий. Базовые и промежуточные электростанции используются преимущественно для удовлетворения спроса на электроэнергию, поскольку более низкий КПД пиковых электростанций делает их эксплуатацию более дорогой. ^[25]

См. также

Ссылки

^ Возобновляемые и эффективные электроэнергетические системы Гилберта М. Мастерса
^ «Приведенная стоимость энергии и хранения» . Архивировано из оригинала 20 февраля 2021 г. Проверено 05 января 2021 г.
^ Колторп, Энди (22 апреля 2022 г.). «Поездка на восстановление пиковых станций по производству ископаемого топлива в Нью-Йорке с аккумуляторными батареями» . Новости хранения энергии . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ Международный, Умная энергетика (28 апреля 2022 г.). «NYPA стремится заменить газовые пикеры аккумуляторными батареями» . Смарт Энерджи Интернэшнл . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ Колторп, Энди (22 апреля 2022 г.). «Поездка на восстановление пиковых станций по производству ископаемого топлива в Нью-Йорке с аккумуляторными батареями» . Новости хранения энергии . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ Ламберт, Фред (30 июня 2021 г.). «142 Tesla Megapacks включаются для создания новой гигантской батареи, которая заменит завод по производству газовых пикеров в Калифорнии» . Электрек . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ «142 Tesla Megapacks заменяют пиковую электростанцию, работающую на ископаемом топливе, в Калифорнии, показано видео компании» . ТЕСМАНЯН . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ Ламберт, Фред (10 декабря 2022 г.). «Tesla представляет новый крупнейший проект Megapack в Европе» . Электрек . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ Колторп, Энди (12 апреля 2021 г.). «Австралийское исследование показало, что аккумуляторные батареи на 30% дешевле, чем новые газовые пиковые электростанции» . Новости хранения энергии . Проверено 12 декабря 2022 г.
^ Деннис Р. Ландсберг, Рональд Стюарт: Повышение энергоэффективности зданий, стр. 284 book.google.ca , по состоянию на 16 ноября 2019 г.
^ Камаль Н.А., Зухаир А.М. (2006). Увеличение мощности газовой турбины за счет охлаждения входящего воздуха . Судан англ. Соц. Дж., 52(4-6): 7-14.
^ «BPA, балансирующая нагрузку органа и общее количество ветрогенерации» . http://transmission.bpa.gov . Проверено 16 ноября 2019 г.
^ «Засуха в Калифорнии приводит к сокращению гидроэнергетики и увеличению производства природного газа – Сегодня в энергетике – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 16 ноября 2019 г.
^ Мелиорация: управление водой на Западной гидроэлектростанции www.usbr.gov , по состоянию на 16 ноября 2019 г.
^ «NC DEQ: Единица измерения расхода в потоке» . deq.nc.gov . Проверено 16 ноября 2019 г.
^ ^{[ нужна ссылка ]}
^ «Mitsubishi Electric поставляет высокопроизводительную систему хранения энергии на подстанцию Бузен компании Kyushu Electric Power» . Международный журнал EQ . 4 марта 2016 г. Проверено 24 января 2017 г. Объект предлагает возможности аккумулирования энергии, аналогичные возможностям гидроэлектростанций, помогая улучшить баланс спроса и предложения.
^ Ламберт, Фред (23 января 2017 г.). «Tesla незаметно запускает свою огромную — самую большую в мире — электростанцию мощностью 80 МВтч вместе с Edison в Южной Калифорнии» . Электрек . Проверено 24 января 2017 г. мощность 20 МВт/80 МВтч. система будет взимать плату за электроэнергию из сети в непиковые часы, когда спрос низкий, а затем поставлять электроэнергию в часы пик.
^ Шалленбергер, Кристи (30 ноября 2015 г.). «5 проектов по хранению энергии на аккумуляторах, которые стоит посмотреть в 2016 году» . Полезное погружение . Проверено 24 января 2017 г. управлять спросом в периоды пиковой нагрузки, обеспечивать надежное резервное питание и снижать расходы на пиковую нагрузку в течение дня. Проект также направлен на продажу регулирования частоты. Утилита использует несколько потоков создания ценности
^ «Внутри первой в своем роде гибридной пиковой установки GE и SoCal Edison с батареями и газовыми турбинами» . 18 апреля 2017 г. Проверено 19 апреля 2017 г. две гибридные электрогазотурбинные установки (ЭГТ). Каждая пиковая электростанция имеет мощность 50 мегаватт и оснащена набором батарей, способных обеспечить мощность 10 мегаватт и 4 мегаватт-часа. Хитрость здесь в том, как вы координируете систему управления, поэтому с точки зрения работы сети вы видите черный ящик, который подает энергию так, как им это нужно, и тогда, когда они им нужны.
^ «Технологии на рынок | Министерство энергетики» . Energy.gov.ru . Проверено 9 января 2018 г.
^ Хэнк Прайс; Дэвид Кирни; Фредерик Ределл; Роберт Чарльз; Фредерик Морс. Диспетчерская солнечная электростанция (PDF) . SolarPACES (Отчет) . Проверено 8 января 2018 г.
^ Дональд Г. Финк, Х. Уэйн Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X , «Сочетание генерирующих мощностей», стр. 12–18.
^ Дональд Г. Финк, Х. Уэйн Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X , «Сочетание генерирующих мощностей», стр. 12–18.
^ «Пикущие растения» . Оглторп Энергетическая Корпорация. Архивировано из оригинала 1 ноября 2009 г. Проверено 22 августа 2016 г.

[1] Возобновляемые и эффективные электроэнергетические системы Гилберта М. Мастерса

[2] «Приведенная стоимость энергии и хранения» . Архивировано из оригинала 20 февраля 2021 г. Проверено 05 января 2021 г.

[3] Колторп, Энди (22 апреля 2022 г.). «Поездка на восстановление пиковых станций по производству ископаемого топлива в Нью-Йорке с аккумуляторными батареями» . Новости хранения энергии . Проверено 12 декабря 2022 г.

[4] Международный, Умная энергетика (28 апреля 2022 г.). «NYPA стремится заменить газовые пикеры аккумуляторными батареями» . Смарт Энерджи Интернэшнл . Проверено 12 декабря 2022 г.

[5] Колторп, Энди (22 апреля 2022 г.). «Поездка на восстановление пиковых станций по производству ископаемого топлива в Нью-Йорке с аккумуляторными батареями» . Новости хранения энергии . Проверено 12 декабря 2022 г.

[6] Ламберт, Фред (30 июня 2021 г.). «142 Tesla Megapacks включаются для создания новой гигантской батареи, которая заменит завод по производству газовых пикеров в Калифорнии» . Электрек . Проверено 12 декабря 2022 г.

[7] «142 Tesla Megapacks заменяют пиковую электростанцию, работающую на ископаемом топливе, в Калифорнии, показано видео компании» . ТЕСМАНЯН . Проверено 12 декабря 2022 г.

[8] Ламберт, Фред (10 декабря 2022 г.). «Tesla представляет новый крупнейший проект Megapack в Европе» . Электрек . Проверено 12 декабря 2022 г.

[9] Колторп, Энди (12 апреля 2021 г.). «Австралийское исследование показало, что аккумуляторные батареи на 30% дешевле, чем новые газовые пиковые электростанции» . Новости хранения энергии . Проверено 12 декабря 2022 г.

[10] Деннис Р. Ландсберг, Рональд Стюарт: Повышение энергоэффективности зданий, стр. 284 book.google.ca , по состоянию на 16 ноября 2019 г.

[11] Камаль Н.А., Зухаир А.М. (2006). Увеличение мощности газовой турбины за счет охлаждения входящего воздуха . Судан англ. Соц. Дж., 52(4-6): 7-14.

[12] «BPA, балансирующая нагрузку органа и общее количество ветрогенерации» . http://transmission.bpa.gov . Проверено 16 ноября 2019 г.

[13] «Засуха в Калифорнии приводит к сокращению гидроэнергетики и увеличению производства природного газа – Сегодня в энергетике – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 16 ноября 2019 г.

[14] Мелиорация: управление водой на Западной гидроэлектростанции www.usbr.gov , по состоянию на 16 ноября 2019 г.

[15] «NC DEQ: Единица измерения расхода в потоке» . deq.nc.gov . Проверено 16 ноября 2019 г.

[16] {[ нужна ссылка ]}

[gupta2016-17] «Mitsubishi Electric поставляет высокопроизводительную систему хранения энергии на подстанцию Бузен компании Kyushu Electric Power» . Международный журнал EQ . 4 марта 2016 г. Проверено 24 января 2017 г. Объект предлагает возможности аккумулирования энергии, аналогичные возможностям гидроэлектростанций, помогая улучшить баланс спроса и предложения.

[18] Ламберт, Фред (23 января 2017 г.). «Tesla незаметно запускает свою огромную — самую большую в мире — электростанцию мощностью 80 МВтч вместе с Edison в Южной Калифорнии» . Электрек . Проверено 24 января 2017 г. мощность 20 МВт/80 МВтч. система будет взимать плату за электроэнергию из сети в непиковые часы, когда спрос низкий, а затем поставлять электроэнергию в часы пик.

[19] Шалленбергер, Кристи (30 ноября 2015 г.). «5 проектов по хранению энергии на аккумуляторах, которые стоит посмотреть в 2016 году» . Полезное погружение . Проверено 24 января 2017 г. управлять спросом в периоды пиковой нагрузки, обеспечивать надежное резервное питание и снижать расходы на пиковую нагрузку в течение дня. Проект также направлен на продажу регулирования частоты. Утилита использует несколько потоков создания ценности

[20] «Внутри первой в своем роде гибридной пиковой установки GE и SoCal Edison с батареями и газовыми турбинами» . 18 апреля 2017 г. Проверено 19 апреля 2017 г. две гибридные электрогазотурбинные установки (ЭГТ). Каждая пиковая электростанция имеет мощность 50 мегаватт и оснащена набором батарей, способных обеспечить мощность 10 мегаватт и 4 мегаватт-часа. Хитрость здесь в том, как вы координируете систему управления, поэтому с точки зрения работы сети вы видите черный ящик, который подает энергию так, как им это нужно, и тогда, когда они им нужны.

[21] «Технологии на рынок | Министерство энергетики» . Energy.gov.ru . Проверено 9 января 2018 г.

[22] Хэнк Прайс; Дэвид Кирни; Фредерик Ределл; Роберт Чарльз; Фредерик Морс. Диспетчерская солнечная электростанция (PDF) . SolarPACES (Отчет) . Проверено 8 января 2018 г.

[23] Дональд Г. Финк, Х. Уэйн Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X , «Сочетание генерирующих мощностей», стр. 12–18.

[24] Дональд Г. Финк, Х. Уэйн Бити, Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X , «Сочетание генерирующих мощностей», стр. 12–18.

[Oglethorpe-25] «Пикущие растения» . Оглторп Энергетическая Корпорация. Архивировано из оригинала 1 ноября 2009 г. Проверено 22 августа 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]