✖


Jump to content

Распределенная генерация

Централизованная (слева) и распределенная генерация (справа)

Распределенная генерация , также распределенная энергетика , генерация на месте ( OSG ), [1] или районная/децентрализованная энергетика , представляет собой производство и хранение электроэнергии , выполняемое множеством небольших устройств, подключенных к сети или распределительной системе, называемых распределенными энергетическими ресурсами ( DER ). [2]

Обычные электростанции , такие как угольные , газовые и атомные электростанции, а также плотины гидроэлектростанций и крупные солнечные электростанции электроэнергии , централизованы и часто требуют передачи на большие расстояния. Напротив, системы DER представляют собой децентрализованные, модульные и более гибкие технологии, которые расположены рядом с нагрузкой, которую они обслуживают, хотя и имеют мощность всего 10 мегаватт (МВт) или меньше. Эти системы могут включать в себя несколько компонентов генерации и хранения; в этом случае их называют гибридными энергосистемами . [3]

Системы DER обычно используют возобновляемые источники энергии, включая малые гидроэлектростанции , биомассу , биогаз , солнечную энергию , энергию ветра и геотермальную энергию , и играют все более важную роль в системе распределения электроэнергии . Подключенное к сети устройство для хранения электроэнергии также можно классифицировать как систему DER и часто называют распределенной системой хранения энергии ( DESS ). [4] С помощью интерфейса системами DER можно управлять и координировать их в рамках интеллектуальной сети . Распределенная генерация и хранение позволяют собирать энергию из многих источников, снижать воздействие на окружающую среду и повышать надежность энергоснабжения.

Одной из основных проблем с интеграцией РЭР, таких как солнечная энергия, энергия ветра и т. д., является неопределенный характер таких энергетических ресурсов. Эта неопределенность может вызвать несколько проблем в распределительной системе: (i) она делает отношения спроса и предложения чрезвычайно сложными и требует сложных инструментов оптимизации для балансировки сети, и (ii) она оказывает более сильное давление на передающую сеть, [5] и (iii) это может вызвать обратный поток мощности из системы распределения в систему передачи. [6]

Микросети – это современные, локализованные, небольшие сети. [7] [8] в отличие от традиционной централизованной электросети (макросети). Микросети могут отключаться от централизованной сети и работать автономно, повышать устойчивость сети и помогать смягчать нарушения в сети. Обычно они представляют собой низковольтные сети переменного тока, часто используют дизельные генераторы и устанавливаются населением, которому они служат. Микросети все чаще используют смесь различных распределенных энергетических ресурсов, таких как солнечные гибридные энергосистемы , которые значительно сокращают количество выбросов углерода.

Обзор

[ редактировать ]

Исторически центральные электростанции были неотъемлемой частью электрической сети, в которой крупные генерирующие мощности специально располагались либо близко к ресурсам, либо иным образом располагались вдали от населенных центров нагрузки . Они, в свою очередь, снабжают традиционную сеть передачи и распределения (T&D), которая распределяет основную мощность по центрам нагрузки, а оттуда потребителям. Они были разработаны, когда затраты на транспортировку топлива и интеграцию генерирующих технологий в населенные пункты намного превысили затраты на разработку объектов передачи и распределения и тарифы. Центральные заводы обычно проектируются так, чтобы использовать преимущества доступной экономии за счет масштаба с учетом специфики объекта, и строятся как «разовые», индивидуальные проекты.

Эта экономия от масштаба начала давать сбой в конце 1960-х годов, и к началу 21 века центральные электростанции, возможно, больше не могли поставлять конкурентоспособно дешевую и надежную электроэнергию более удаленным потребителям через сеть, поскольку станции стали стоить меньше, чем сеть и стала настолько надежной, что почти все сбои в подаче электроэнергии происходили из сети. [ нужна ссылка ] Таким образом, сеть стала основным фактором затрат на электроэнергию для удаленных потребителей и проблем с качеством электроэнергии, которые стали более острыми, поскольку цифровому оборудованию требовалось чрезвычайно надежное электричество. [9] [10] Повышение эффективности больше не происходит за счет увеличения генерирующих мощностей, а за счет размещения небольших энергоблоков ближе к местам спроса. [11] [12]

Например, угольные электростанции строятся вдали от городов, чтобы предотвратить воздействие сильного загрязнения воздуха на население. Кроме того, такие электростанции часто строят вблизи угольных шахт, чтобы минимизировать затраты на транспортировку угля. Гидроэлектростанции по своей природе ограничены работой на участках с достаточным расходом воды.

Низкий уровень загрязнения является важнейшим преимуществом установок комбинированного цикла, сжигающих природный газ . Низкий уровень загрязнения позволяет заводам располагаться достаточно близко к городу, чтобы обеспечить централизованное отопление и охлаждение.

Распределенные энергетические ресурсы производятся массово, имеют небольшие размеры и в меньшей степени привязаны к месту. Их развитие возникло из-за:

  1. обеспокоенность по поводу предполагаемых внешних затрат на центральное производство электроэнергии, особенно экологических проблем;
  2. растущий возраст, износ и ограничения мощности при передаче и распределении электроэнергии;
  3. растущая относительная экономичность массового производства небольших приборов по сравнению с тяжелым производством более крупных единиц и строительством на месте;
  4. Наряду с более высокими относительными ценами на энергию, более высокой общей сложностью и общими затратами на регулирующий надзор, администрирование тарифов, а также измерение и выставление счетов.

Рынки капитала пришли к пониманию того, что ресурсы подходящего размера для отдельных потребителей, распределительных подстанций или микросетей могут предложить важные, но малоизвестные экономические преимущества по сравнению с центральными электростанциями. Меньшие единицы давали большую экономию от массового производства, чем крупные могли бы получить за счет размера единицы. Повышенная ценность этих ресурсов – благодаря снижению финансовых рисков, инженерной гибкости, безопасности и качества окружающей среды – часто может более чем компенсировать их очевидные недостатки в стоимости. [13] Распределенная генерация (ДР) по сравнению с центральными электростанциями должна быть обоснована на основе жизненного цикла. [14] К сожалению, многие прямые и практически все косвенные выгоды от РГ не отражаются в традиционном учете денежных потоков коммунальных предприятий . [9]

Хотя приведенная стоимость ДГ обычно дороже, чем у традиционных централизованных источников в пересчете на киловатт-час, при этом не учитываются отрицательные аспекты традиционных видов топлива. Дополнительная премия за генерацию быстро снижается по мере роста спроса и развития технологий. [ нужна ссылка ] [15] [16] а достаточный и надежный спрос может привести к экономии за счет масштаба, инновациям, конкуренции и более гибкому финансированию, что может сделать чистую энергетику Генерального директората частью более диверсифицированного будущего. [ нужна ссылка ]

РГ снижает количество энергии, теряемой при передаче электроэнергии, поскольку электричество вырабатывается очень близко к месту его использования, возможно, даже в том же здании. Это также уменьшает размер и количество линий электропередачи, которые необходимо построить.

Типичные системы DER в схеме «зеленых» тарифов (FIT) имеют низкие эксплуатационные расходы, низкий уровень загрязнения и высокую эффективность. В прошлом эти качества требовали от преданных своему делу инженеров-эксплуатационников и крупных комплексных предприятий для снижения загрязнения. Однако современные встроенные системы могут обеспечить эти характеристики за счет автоматизированной работы и использования возобновляемых источников энергии , таких как солнечная , ветровая и геотермальная энергия . Это уменьшает размеры электростанции, которая может показывать прибыль.

Паритет сети

[ редактировать ]

Паритет сети возникает, когда альтернативный источник энергии может генерировать электроэнергию по приведенной стоимости ( LCOE ), которая меньше или равна розничной цене конечного потребителя. Достижение сетевого паритета считается точкой, в которой источник энергии становится претендентом на широкое развитие без субсидий или государственной поддержки. С 2010-х годов паритет солнечной и ветровой энергии стал реальностью на все большем числе рынков, включая Австралию, несколько европейских стран и некоторые штаты США. [17]

Технологии

[ редактировать ]

Системы распределенных энергетических ресурсов ( DER ) представляют собой маломасштабные технологии производства или хранения электроэнергии (обычно в диапазоне от 1 кВт до 10 000 кВт). [18] используется для обеспечения альтернативы или улучшения традиционной электроэнергетической системы. Системы DER обычно характеризуются высокими первоначальными капитальными затратами на киловатт. [19] Системы DER также служат устройствами хранения и часто называются распределенными системами хранения энергии (DESS). [20]

Системы РЭР могут включать в себя следующие устройства/технологии:

Когенерация

[ редактировать ]

В распределенных источниках когенерации работающие на природном газе используются паровые турбины, топливные элементы, , микротурбины или поршневые двигатели. [23] включить генераторы. Горячий выхлоп затем используется для обогрева помещений или воды или для приведения в действие абсорбционного охладителя. [24] [25] для охлаждения, например, для кондиционирования воздуха . В дополнение к схемам, основанным на природном газе, проекты распределенной энергетики могут также включать другие возобновляемые или низкоуглеродные виды топлива, включая биотопливо, биогаз , свалочный газ , канализационный газ , метан угольных пластов , синтез-газ и попутный нефтяной газ . [26]

системы производства тепла и электроэнергии на топливных элементах, занимая 64% мировых продаж, В 2013 году консультанты Delta-ee заявили, что в 2012 году микрокомбинированные превзошли по продажам традиционные системы. [27] было продано 20 000 единиц Всего в 2012 году в Японии в рамках проекта Ene Farm . При сроке службы около 60 000 часов , это соответствует расчетному сроку службы от десяти до пятнадцати лет. топливных элементов PEM, которые отключаются ночью, [28] По цене $22,600 до установки. [29] На 2013 год предусмотрена государственная субсидия на 50 000 единиц. [28]

Кроме того, в качестве распределенного энергетического ресурса используются топливные элементы с расплавленным карбонатом и твердооксидные топливные элементы, использующие природный газ, например, от FuelCell Energy и энергетического сервера Bloom , или процессы переработки отходов в энергию, такие как Gate 5 Energy System. .

Солнечная энергия

[ редактировать ]
Дополнительная информация: Фотоэлектрическая система.

Фотовольтаика , безусловно, самая важная солнечная технология для распределенной генерации солнечной энергии , использует солнечные элементы, собранные в солнечные панели, для преобразования солнечного света в электричество. Это быстро развивающаяся технология, удваивающая свою установленную мощность по всему миру каждые пару лет. Фотоэлектрические системы варьируются от распределенных, жилых и коммерческих установок на крышах или зданиях коммунального масштаба до крупных централизованных фотоэлектрических электростанций .

Преобладающей фотоэлектрической технологией является кристаллический кремний , а на технологию тонкопленочных солнечных элементов приходится около 10 процентов глобального фотоэлектрического развертывания. [30] : 18, 19  В последние годы фотоэлектрические технологии повысили эффективность преобразования солнечного света в электроэнергию , снизили стоимость установки на ватт , а также время окупаемости энергии (EPBT) и стабилизировали стоимость электроэнергии (LCOE), а также достигли паритета в сети как минимум в 19 различных странах. рынки в 2014 году. [31]

Как и большинство возобновляемых источников энергии, в отличие от угля и ядерной энергии, солнечные фотоэлектрические системы являются переменными и не подлежат диспетчеризации , но не требуют затрат на топливо, эксплуатационных загрязнений, а также значительно снижают проблемы безопасности горных работ и эксплуатации. Он вырабатывает пиковую мощность каждый день около полудня по местному времени, а его коэффициент мощности составляет около 20 процентов. [32]

Энергия ветра

[ редактировать ]
Основная статья: Ветроэнергетика

Ветровые турбины могут распределять энергетические ресурсы или могут быть построены в коммунальных масштабах. У них низкие эксплуатационные расходы и низкий уровень загрязнения, но распределенный ветер, в отличие от ветра коммунального масштаба, имеет гораздо более высокие затраты, чем другие источники энергии. [33] Как и солнечная энергия, ветровая энергия является переменной и не подлежащей диспетчеризации. Ветровые башни и генераторы имеют значительную страховую ответственность, вызванную сильным ветром, но имеют хорошую эксплуатационную безопасность. Распределенная генерация энергии ветровыми гибридными энергосистемами сочетает энергию ветра с другими системами РЭР. Одним из таких примеров является интеграция ветряных турбин в солнечные гибридные энергосистемы , поскольку ветер имеет тенденцию дополнять солнечную энергию, поскольку пиковое время работы каждой системы приходится на разное время дня и года.

Гидроэнергетика

[ редактировать ]
Основные статьи: Малая гидроэнергетика и волновая энергетика

Гидроэлектроэнергия является наиболее широко используемой формой возобновляемой энергии, и ее потенциал уже в значительной степени изучен или находится под угрозой из-за таких проблем, как воздействие на окружающую среду на рыболовство и растущий спрос на доступ для отдыха. Однако использование современных технологий 21-го века, таких как энергия волн , может обеспечить большие объемы новых гидроэнергетических мощностей с минимальным воздействием на окружающую среду.

Модульные и масштабируемые Турбины кинетической энергии нового поколения могут быть развернуты в массивах для удовлетворения потребностей жилого, коммерческого, промышленного, муниципального или даже регионального масштаба. Микрогидрокинетические генераторы не требуют плотин и водохранилищ, поскольку используют кинетическую энергию движения воды, волн или потока. Никакого строительства на береговой линии или морском дне не требуется, что сводит к минимуму воздействие на среду обитания и упрощает процесс получения разрешений. Такое производство электроэнергии также оказывает минимальное воздействие на окружающую среду, а нетрадиционные микрогидроэлектростанции могут быть привязаны к существующим конструкциям, таким как доки, пирсы, опоры мостов или аналогичные конструкции. [34]

Преобразование отходов в энергию

[ редактировать ]
Основные статьи: Завод по переработке отходов в энергию и Завод по переработке отходов в энергию

Твердые бытовые отходы (ТБО) и природные отходы, такие как осадки сточных вод, пищевые отходы и навоз животных, будут разлагаться и выделять метансодержащий газ, который можно собирать и использовать в качестве топлива в газовых турбинах или микротурбинах для производства электроэнергии в качестве распределенного энергетического ресурса. . Кроме того, калифорнийская компания Gate 5 Energy Partners, Inc. разработала процесс, который превращает природные отходы, такие как осадки сточных вод, в биотопливо, которое можно сжигать для питания паровой турбины, производящей электроэнергию. Эту энергию можно использовать вместо электроэнергии из сети источника отходов (например, на очистных сооружениях, фермах или молочных фермах).

Хранение энергии

[ редактировать ]
Основная статья: Сетевое хранилище энергии

Распределенный энергетический ресурс не ограничивается выработкой электроэнергии, но может также включать в себя устройство для хранения распределенной энергии (DE). [20] Приложения распределенных систем хранения энергии (DESS) включают в себя несколько типов аккумуляторов, гидронасосов , сжатого воздуха и накопителей тепловой энергии . [35] : 42  Доступ к накопителям энергии для коммерческих приложений легко получить с помощью таких программ, как хранение энергии как услуга (ESaaS).

Фотоэлектрическое хранилище

[ редактировать ]
Общие технологии перезаряжаемых батарей, используемые в современных фотоэлектрических системах, включают свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием ( свинцово-кислотные батареи ), никель-кадмиевые и литий-ионные батареи . По сравнению с другими типами свинцово-кислотные аккумуляторы имеют более короткий срок службы и меньшую плотность энергии. Однако из-за их высокой надежности, низкого саморазряда (4–6% в год), а также низких инвестиций и затрат на техническое обслуживание, они в настоящее время являются преобладающей технологией, используемой в небольших бытовых фотоэлектрических системах, например, литий-ионные батареи. все еще разрабатываются и примерно в 3,5 раза дороже свинцово-кислотных аккумуляторов. Кроме того, поскольку накопители для фотоэлектрических систем являются стационарными, меньшая плотность энергии и мощности и, следовательно, более высокий вес свинцово-кислотных аккумуляторов не так критичны, как для электромобилей . [36] : 4, 9 
Однако литий-ионные батареи, такие как Tesla Powerwall , потенциально могут заменить свинцово-кислотные батареи в ближайшем будущем, поскольку они интенсивно разрабатываются и ожидается снижение цен из-за экономии за счет масштаба, обеспечиваемой крупными производственными предприятиями, такими как Гигафабрика 1 . Кроме того, литий-ионные аккумуляторы электромобилей могут служить в качестве накопителей энергии в будущем, поскольку большинство транспортных средств в среднем 95 процентов времени находятся припаркованными, их аккумуляторы можно использовать для передачи электроэнергии от автомобиля к электросети. линии и обратно. Другие перезаряжаемые батареи, которые рассматриваются для распределенных фотоэлектрических систем, включают натриево-серные и ванадиевые окислительно-восстановительные батареи, два известных типа расплавленной соли и проточную батарею соответственно. [36] : 4 

Транспортное средство к сети

[ редактировать ]
Будущие поколения электромобилей могут иметь возможность передавать энергию от аккумулятора автомобиля в сеть, когда это необходимо. [37] Сеть электромобилей потенциально может служить DESS. [35] : 44 

Маховики

[ редактировать ]
Усовершенствованный маховиковый накопитель энергии (FES) сохраняет электроэнергию, генерируемую из распределенных ресурсов, в форме угловой кинетической энергии путем ускорения ротора ( маховика ) до очень высокой скорости от 20 000 до более 50 000 об/мин в вакуумной камере. Маховики могут быстро реагировать, поскольку они накапливают и возвращают электроэнергию в сеть за считанные секунды. [38] [39]

Интеграция с сетью

[ редактировать ]

По соображениям надежности ресурсы распределенной генерации будут подключены к той же сети электропередачи, что и центральные станции. При интеграции этих ресурсов в сеть возникают различные технические и экономические проблемы. Технические проблемы возникают в области качества электроэнергии , стабильности напряжения, гармоник, надежности, защиты и управления. [40] [41] Поведение защитных устройств в сети должно быть проверено для всех комбинаций распределенной и центральной генерации. [42] Крупномасштабное развертывание распределенной генерации может повлиять на функции всей сети, такие как контроль частоты и распределение резервов. [43] В результате функционируют интеллектуальные сети , виртуальные электростанции. [44] [45] [46] и сетевые накопители энергии , такие как электроэнергия для заправочных станций, добавляются в сеть. Конфликты возникают между коммунальными предприятиями и организациями, управляющими ресурсами. [47]

У каждого ресурса распределенной генерации есть свои проблемы с интеграцией. Солнечная фотоэлектрическая и ветровая энергия имеют прерывистую и непредсказуемую генерацию, поэтому они создают множество проблем со стабильностью напряжения и частоты. Эти проблемы с напряжением влияют на механическое сетевое оборудование, такое как переключатели нагрузки, которые реагируют слишком часто и изнашиваются гораздо быстрее, чем ожидали коммунальные предприятия. [48] Кроме того, без каких-либо форм хранения энергии во время высокой выработки солнечной энергии компаниям приходится быстро увеличивать выработку во время захода солнца, чтобы компенсировать потерю солнечной генерации. Такая высокая скорость изменения мощности приводит к тому, что в отрасли называют « утиной кривой» , что станет серьезной проблемой для сетевых операторов в будущем. [49] Хранилище может решить эти проблемы, если его можно реализовать. Маховики показали превосходную регулировку частоты. [50] Кроме того, маховики обладают большей цикличностью по сравнению с батареями, а это означает, что они сохраняют ту же энергию и мощность после значительного количества циклов (порядка 10 000 циклов). [51] Батареи кратковременного использования, при достаточно большом масштабе использования, могут помочь сгладить кривую утки и предотвратить колебания использования генератора, а также могут помочь поддерживать профиль напряжения. [52] Однако стоимость является основным ограничивающим фактором для хранения энергии, поскольку каждый метод является непомерно дорогим для производства в больших масштабах и сравнительно не энергоемким по сравнению с жидким ископаемым топливом. Наконец, еще одним необходимым методом интеграции фотоэлектрических систем для правильной распределенной генерации является использование интеллектуальных гибридных инверторов . Интеллектуальные гибридные инверторы сохраняют энергию, когда производство энергии превышает потребление. При высоком потреблении эти инверторы обеспечивают разгрузку системы распределения электроэнергии. [53]

Другой подход не требует интеграции сети: автономные гибридные системы.

Устранение проблем с напряжением и частотой при интеграции РГ

[ редактировать ]

Были предприняты некоторые усилия по смягчению проблем с напряжением и частотой благодаря более широкому внедрению DG. В частности, IEEE 1547 устанавливает стандарт взаимосвязи и совместимости распределенных энергетических ресурсов. IEEE 1547 устанавливает специальные кривые, сигнализирующие о том, когда необходимо устранить неисправность, в зависимости от времени после нарушения и величины неравномерности напряжения или неравномерности частоты. [54] Проблемы с напряжением также дают устаревшему оборудованию возможность выполнять новые операции. Примечательно, что инверторы могут регулировать выходное напряжение ДГ. Изменение импеданса инвертора может изменить колебания напряжения генератора, а это означает, что инверторы имеют возможность контролировать выходное напряжение генератора. [55] Чтобы уменьшить влияние интеграции РГ на механическое сетевое оборудование, трансформаторы и переключатели ответвлений нагрузки могут реализовать определенные кривые работы ответвлений в зависимости от напряжения, смягчая эффект неравномерностей напряжения из-за РГ. То есть устройства РПН реагируют на колебания напряжения, которые длятся дольше, чем колебания напряжения, создаваемые оборудованием РГ. [56]

Автономные гибридные системы

[ редактировать ]

Теперь стало возможным объединять такие технологии, как фотоэлектрические системы , батареи и когенерацию, для создания автономных систем распределенной генерации. [57]

Недавние работы показали, что такие системы имеют низкую приведенную стоимость электроэнергии . [58]

Многие авторы теперь полагают, что эти технологии могут привести к массовому отказу от энергосистемы , поскольку потребители могут производить электроэнергию, используя автономные системы, состоящие в основном из солнечных фотоэлектрических технологий. [59] [60] [61] Например, Институт Роки Маунтин предположил, что может произойти широкомасштабное отклонение сетки . [62] Это подтверждается исследованиями на Среднем Западе. [63]

Факторы стоимости

[ редактировать ]

Когенераторы также дороже за ватт, чем центральные генераторы. [ нужна ссылка ] Они пользуются популярностью, потому что большинство зданий уже сжигают топливо, а когенерация может извлечь из топлива большую выгоду. Местное производство не имеет потерь при передаче электроэнергии на междугородных линиях электропередачи или потерь энергии из-за эффекта Джоуля в трансформаторах, где в целом теряется 8-15% энергии. [64] (см. также стоимость электроэнергии по источникам ).

Некоторые более крупные установки используют комбинированный цикл генерации. Обычно это газовая турбина , выхлопные газы которой кипятят воду для паровой турбины по циклу Ренкина . Конденсатор парового цикла обеспечивает тепло для отопления помещений или абсорбционного охладителя . Электростанции комбинированного цикла с когенерацией имеют самый высокий известный тепловой КПД, часто превышающий 85%.

В странах с газораспределением высокого давления можно использовать небольшие турбины для доведения давления газа до бытового уровня, одновременно извлекая полезную энергию. Если бы Великобритания реализовала это по всей стране, то были бы доступны дополнительные 2-4 ГВт. (Обратите внимание, что энергия уже генерируется где-то еще, чтобы обеспечить высокое начальное давление газа — этот метод просто распределяет энергию по другому маршруту.)

Микросеть

[ редактировать ]
Основная статья: Микросеть

Микросеть — это локализованная группа систем производства электроэнергии, хранения энергии и потребителей, которая обычно работает подключенной к традиционной централизованной сети ( макросети ). Эту единственную точку общего соединения с макросетью можно отключить. Тогда микросеть сможет функционировать автономно. [65] Генерация и нагрузки в микросети обычно связаны между собой при низком напряжении и могут работать в постоянном, переменном токе или в сочетании того и другого. С точки зрения оператора сети, подключенной микросетью можно управлять, как если бы она была единым объектом.

Ресурсы генерации микросети могут включать стационарные батареи, топливные элементы, солнечную, ветровую или другие источники энергии. Множество рассредоточенных источников генерации и возможность изолировать микросеть от более крупной сети обеспечат высоконадежную электроэнергию. Тепло, вырабатываемое источниками генерации, такими как микротурбины, может использоваться для локального технологического отопления или обогрева помещений, что позволяет гибко находить компромисс между потребностями в тепле и электроэнергии.

Микросети были предложены после отключения электроэнергии в Индии в июле 2012 года : [66]

  • Малые микросети радиусом 30–50 км. [66]
  • Малые электростанции мощностью 5–10 МВт для обслуживания микросетей
  • Производите электроэнергию локально, чтобы уменьшить зависимость от линий электропередачи на большие расстояния и сократить потери при передаче.

Микросети были внедрены во многих сообществах по всему миру. Например, Tesla внедрила солнечную микросеть на самоанском острове Тау, снабжая весь остров солнечной энергией. [67] Эта локализованная система производства помогла сэкономить более 380 кубических метров (100 000 галлонов США) дизельного топлива. Он также способен поддерживать остров в течение целых трех дней, если в этот период вообще не светит солнце. [68] Это отличный пример того, как микросетевые системы могут быть внедрены в сообществах для поощрения использования возобновляемых ресурсов и локализации производства.

Для правильного планирования и установки микросетей необходимо инженерное моделирование. Существует множество инструментов моделирования и оптимизации для моделирования экономических и электрических эффектов микросетей. Широко используемым инструментом экономической оптимизации является Модель принятия потребителями распределенных энергетических ресурсов (DER-CAM) Национальной лаборатории Лоуренса Беркли . Еще одним часто используемым инструментом коммерческого экономического моделирования является Homer Energy , первоначально разработанный Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии . Существуют также некоторые инструменты управления потоками энергии и электрооборудования, которыми могут руководствоваться разработчики микросетей. Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория разработала общедоступный инструмент GridLAB-D, а Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) разработал OpenDSS для моделирования системы распределения (для микросетей). Профессиональная интегрированная версия DER-CAM и OpenDSS доступна через BankableEnergy. Архивировано 11 июля 2018 года на Wayback Machine . Европейский инструмент, который можно использовать для моделирования потребности в электричестве, охлаждении, обогреве и технологическом тепле, — это EnergyPLAN от Ольборгский университет, Дания .

Связь в системах РЭР

[ редактировать ]
  • МЭК 61850-7-420 опубликован IEC TC 57: Управление энергосистемами и соответствующий обмен информацией. Это один из стандартов IEC 61850, некоторые из которых являются основными стандартами, необходимыми для реализации интеллектуальных сетей. Он использует услуги связи, сопоставленные с MMS в соответствии со стандартом IEC 61850-8-1.
  • OPC также используется для связи между различными объектами системы DER.
  • Института инженеров по электротехнике и электронике Стандарт контроллера микросети IEEE 2030.7. Эта концепция опирается на 4 блока: а) управление на уровне устройства (например, управление напряжением и частотой), б) локальное управление (например, передача данных), в) диспетчерский (программный) контроллер (например, перспективная диспетчерская оптимизация ресурсов генерации и нагрузки). и d) уровень сети (например, связь с коммунальным предприятием).
  • Существует большое разнообразие сложных алгоритмов управления, что затрудняет распределенных энергетических ресурсов внедрение систем управления и контроля энергопотребления малыми и бытовыми пользователями (DER). В частности, модернизация связи и информационных систем данных может сделать это дорогостоящим. Таким образом, некоторые проекты пытаются упростить управление DER с помощью готовых продуктов и сделать его пригодным для массового использования (например, с помощью Raspberry Pi). [69] [70]
[ редактировать ]

В 2010 году Колорадо принял закон, требующий, чтобы к 2020 году 3% электроэнергии, вырабатываемой в Колорадо, использовало какую-либо распределенную генерацию. [71] [72]

11 октября 2017 года губернатор Калифорнии Джерри Браун подписал закон SB 338, который обязывает коммунальные компании планировать «безуглеродные альтернативы производству газа» для удовлетворения пикового спроса. Закон требует, чтобы коммунальные предприятия оценивали такие вопросы, как хранение энергии, эффективность и распределенные энергетические ресурсы. [73]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Генерация на месте: узнайте больше о наших технологиях производства возобновляемой энергии на месте» . Э.ОН СЭ . Проверено 17 декабря 2015 г.
  2. ^ «Введение в распределенную генерацию» . Вирджинский технологический институт . 2007. Архивировано из оригинала 10 декабря 2018 года . Проверено 23 октября 2017 г.
  3. ^ «Расширяя возможности будущего с помощью распределенных энергетических ресурсов» . 2023.
  4. ^ Надим, Тальха Бин; Сиддики, Мубашир; Халид, Мухаммед; Асиф, Мухаммед (2023). «Распределенные энергетические системы: обзор классификации, технологий, приложений и политики» . Обзоры энергетической стратегии . 48 : 101096. doi : 10.1016/j.esr.2023.101096 .
  5. ^ Мохаммади Фатхабад, Аболхассан; Ченг, Цзяньцян; Пан, Кай; Цю, Фэн (2020). «Планирование на основе данных для распределенной генерации из возобновляемых источников в распределительных системах» . Транзакции IEEE в энергосистемах . 35 (6): 4357–4368. дои : 10.1109/TPWRS.2020.3001235 . ISSN   1558-0679 . S2CID   225734643 .
  6. ^ Де Карне, Джованни; Бутикки, Джампаоло; Цзоу, Чжисян; Лисерр, Марко (июль 2018 г.). «Управление обратным потоком мощности в распределительной сети с питанием от ST» . Транзакции IEEE в Smart Grid . 9 (4): 3811–3819. дои : 10.1109/TSG.2017.2651147 . ISSN   1949-3061 . S2CID   49354817 .
  7. ^ Салех, М.; Эса, Ю.; Мханди, Ю.; Брандауэр, В.; Мохамед, А. (октябрь 2016 г.). «Проектирование и внедрение испытательного стенда микросетей постоянного тока CCNY» . Ежегодное собрание Общества отраслевых приложений IEEE 2016 . стр. 1–7. дои : 10.1109/IAS.2016.7731870 . ISBN  978-1-4799-8397-1 . S2CID   16464909 .
  8. ^ Салех, MS; Алтайбани, А.; Эса, Ю.; Мханди, Ю.; Мохамед, А.А. (октябрь 2015 г.). «Влияние кластеризации микросетей на их стабильность и устойчивость во время отключений электроэнергии» . 2015 Международная конференция по интеллектуальным сетям и экологически чистым энергетическим технологиям (ICSGCE) . стр. 195–200. дои : 10.1109/ICSGCE.2015.7454295 . ISBN  978-1-4673-8732-3 . S2CID   25664994 .
  9. ^ Перейти обратно: а б МОУ; Потенциальные преимущества распределенной генерации и проблемы, связанные с тарифами, которые могут препятствовать их расширению; 2007.
  10. ^ Ловинс; Маленькое выгодно: скрытые экономические выгоды от создания электрических ресурсов нужного размера; Институт Роки Маунтин, 2002.
  11. ^ Такахаши и др; Варианты политики для поддержки распределенных ресурсов; Университет Делавэра, Ctr. для энергетики и окружающей среды. Политика; 2005.
  12. ^ Хирш; 1989 год; цитируется в Министерстве энергетики США, 2007 г.
  13. ^ Ловинс; Маленькое выгодно: скрытые экономические выгоды от создания электрических ресурсов нужного размера; Институт Роки Маунтин; 2002 г.
  14. ^ Мичиган (ожидается цитирование)
  15. ^ Берке, Джереми (8 мая 2018 г.). «Одна простая диаграмма показывает, почему грядет энергетическая революция – и кто, скорее всего, одержит победу» . Бизнес-инсайдер Сингапура . Проверено 18 декабря 2018 г.
  16. ^ «Последний прогноз Bloomberg предсказывает быстрое падение цен на аккумуляторы» . Внутри электромобилей . 21 июня 2018 года . Проверено 18 декабря 2018 г. ]
  17. ^ Макфарланд, Мэтт (25 марта 2014 г.). «Паритет энергосистемы: почему электроэнергетическим компаниям приходится с трудом спать по ночам» . www.washingtonpost.com/ . Вашингтонпост.com. Архивировано из оригинала 18 августа 2014 года . Проверено 14 сентября 2014 г.
  18. ^ «Использование распределенных энергетических ресурсов» (PDF) . www.nrel.gov . НРЭЛ. 2002. с. 1. Архивировано из оригинала (PDF) 8 сентября 2014 года . Проверено 8 сентября 2014 г.
  19. ^ http://www.NREL.gov Системы соединения распределенных энергетических ресурсов: обзор технологий и потребности в исследованиях , 2002 г.
  20. ^ Перейти обратно: а б http://www.smartgrid.gov Lexicon Distributed Energy Resource. Архивировано 6 декабря 2017 г. в Wayback Machine.
  21. ^ Ду, Р.; Робертсон, П. (2017). «Экономичный сетевой инвертор для микрокомбинированной теплоэнергетической системы» . Транзакции IEEE по промышленной электронике . 64 (7): 5360–5367. дои : 10.1109/TIE.2017.2677340 . ISSN   0278-0046 . S2CID   1042325 .
  22. ^ Кунал К. Шах, Айшвария С. Мундада, Джошуа М. Пирс. Производительность гибридных распределенных энергетических систем США: солнечные фотоэлектрические, аккумуляторные и комбинированные системы производства тепла и электроэнергии. Преобразование энергии и управление ею 105 , стр. 71–80 (2015).
  23. ^ Когенерация газового двигателя , http://www.clarke-energy.com , получено 9.12.2013.
  24. ^ «Heiß auf kalt» . Архивировано из оригинала 18 мая 2015 года . Проверено 15 мая 2015 г.
  25. ^ Тригенерация с газовыми двигателями , http://www.clarke-energy.com , получено 9 декабря 2013 г.
  26. ^ Применение газовых двигателей , [1] , получено 9 декабря 2013 г.
  27. ^ Обзор индустрии топливных элементов за 2013 год (PDF) (Отчет). FuelCellToday.com. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2013 года.
  28. ^ Перейти обратно: а б «Последние события в схеме Эне-Фарм» . Проверено 15 мая 2015 г.
  29. ^ «Выпуск нового домашнего топливного элемента Ene-Farm, более доступного и простого в установке - Новости штаб-квартиры - Panasonic Newsroom Global» . Проверено 15 мая 2015 г.
  30. ^ «Отчет о фотогальванике» (PDF) . Фраунгофера ИСЭ. 28 июля 2014 г. Архивировано (PDF) из оригинала 9 августа 2014 г. . Проверено 31 августа 2014 г.
  31. ^ Паркинсон, Джайлз (7 января 2014 г.). «Deutsche Bank прогнозирует вторую солнечную «золотую лихорадку» » . REnewEconomy . Архивировано из оригинала 28 июня 2014 года . Проверено 14 сентября 2014 г.
  32. ^ https://www.academia.edu , Джанет Марсдон Распределенные системы генерации: новая парадигма устойчивой энергетики
  33. ^ «NREL: Энергетический анализ - Капитальные затраты на технологии распределенной генерации» . www.nrel.gov . Проверено 31 октября 2015 г.
  34. ^ https://www.academia.edu , Джанет Марсдон Распределенные системы генерации: новая парадигма устойчивой энергетики , стр. 8, 9.
  35. ^ Перейти обратно: а б http://www.NREL.gov – Роль хранения энергии при производстве возобновляемой электроэнергии
  36. ^ Перейти обратно: а б Йорн Хоппманн; Йонас Волланд; Тобиас С. Шмидт; Волкер Х. Хоффманн (июль 2014 г.). «Экономическая целесообразность хранения аккумуляторов для бытовых солнечных фотоэлектрических систем - обзор и имитационная модель» . ETH Цюрих, Гарвардский университет.
  37. ^ «Блог Energy VPN» . Архивировано из оригинала 12 апреля 2012 года . Проверено 15 мая 2015 г.
  38. ^ Кастельвекки, Давиде (19 мая 2007 г.). «Поворот под контроль: высокотехнологичные реинкарнации древнего способа хранения энергии» . Новости науки . 171 (20): 312–313. дои : 10.1002/scin.2007.5591712010 . Архивировано из оригинала 6 июня 2014 года . Проверено 12 сентября 2014 г.
  39. ^ Уиллис, Бен (23 июля 2014 г.). «Первая в Канаде сетевая система хранения данных запущена в Онтарио» . Storage.pv-tech.org/ . pv-tech.org. Архивировано из оригинала 31 августа 2014 года . Проверено 12 сентября 2014 г.
  40. ^ «Вклад в контроль и стабильность системы за счет распределенных энергетических ресурсов, подключенных к распределительной сети» . Технический отчет IEEE PES. 15 января 2017 г.
  41. ^ Томойага, Б.; Чиндрис, М.; Сампер, А.; Судрия-Андреу, А.; Виллафафила-Роблес, Р. Оптимальная по Парето реконфигурация систем распределения электроэнергии с использованием генетического алгоритма на основе NSGA-II. Энергии 2013, 6, 1439-1455.
  42. ^ П. Мазиди, Г. Н. Шринивас; Оценка надежности подключенной системы распределения распределенной генерации ; Международный журнал по эксплуатации энергосистем и энергетическому менеджменту (IJPSOEM), ноябрь 2011 г.
  43. ^ Математик Х. Боллен, Файнан Хассан Интеграция распределенной генерации в энергосистему , John Wiley & Sons, 2011 ISBN   1-118-02901-1 , страницы vx
  44. ^ Инструмент принятия решений для виртуальных электростанций с учетом среднесрочных двусторонних контрактов
  45. ^ Разработка инструмента хеджирования рисков для виртуальных электростанций с помощью надежного подхода к оптимизации.
  46. ^ Среднесрочная модель формирования коалиции гетерогенных DER для коммерческой виртуальной электростанции
  47. ^ Бандык, Мэттью (18 августа 2020 г.). «Стимулирование перехода: битва за контроль над виртуальными электростанциями только начинается» . Полезное погружение . Архивировано из оригинала 19 августа 2020 года.
  48. ^ Агалгаонкар, Ю.П.; и др. (16 сентября 2013 г.). «Контроль распределительного напряжения с учетом влияния фотоэлектрической генерации на переключатели ответвлений и автономные регуляторы». Транзакции IEEE в энергосистемах . 29 (1): 182–192. дои : 10.1109/TPWRS.2013.2279721 . hdl : 10044/1/12201 . S2CID   16686085 .
  49. ^ «Что говорит нам утиная кривая об управлении зеленой сетью» (PDF) . caiso.com . Калифорния ИСО . Проверено 29 апреля 2015 г.
  50. ^ Лазаревич, Мэтью; Рохас, Алекс (10 июня 2004 г.). «Регулирование частоты сети путем переработки электрической энергии в маховиках». Общее собрание Общества энергетиков IEEE, 2004 г. Том. 2. стр. 2038–2042. дои : 10.1109/PES.2004.1373235 . ISBN  0-7803-8465-2 . S2CID   20032334 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
  51. ^ «Маховики» . Ассоциация по хранению энергии.
  52. ^ Лазар, Джим. «Учим «Утку» летать» (PDF) . РЭП . Проверено 29 апреля 2015 г.
  53. ^ «Умная сеть, умные инверторы для будущего умной энергетики» . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.
  54. ^ Производительность распределенной энергии и ресурсов во время и после нарушения работы системы (отчет). Декабрь 2013.
  55. ^ Передовые технологии управления напряжением и стабильностью распределительной сети с помощью электромобилей и распределенной генерации (отчет). Март 2015. стр. 48–50.
  56. ^ Оптимальная схема управления напряжением РПН. Высокое проникновение солнечной энергии (отчет). Апрель 2018 г. стр. 7–9.
  57. ^ Шах, Кунал К.; Мундада, Айшвария С.; Пирс, Джошуа М. (2015). «Эффективность гибридных распределенных энергетических систем США: солнечные фотоэлектрические, аккумуляторные и комбинированные системы производства тепла и электроэнергии» . Преобразование энергии и управление . 105 : 71–80. Бибкод : 2015ECM...105...71S . дои : 10.1016/j.enconman.2015.07.048 . S2CID   107189983 .
  58. ^ Мундада, Айшвария; Шах, Кунал; Пирс, Джошуа М. (2016). «Приведенная стоимость электроэнергии для солнечных фотоэлектрических, аккумуляторных и гибридных систем» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 57 : 692–703. дои : 10.1016/j.rser.2015.12.084 . S2CID   110914380 .
  59. ^ Кумагай, Дж., 2014. Возникновение личной электростанции. IEEE Spectrum, 51(6), стр.54-59.
  60. ^ Абхилаш Кантамнени, Ришель Винклер, Люсия Гаучия, Джошуа М. Пирс, свободный открытый доступ. Новая экономическая целесообразность отказа от энергосистемы в северном климате с использованием солнечных гибридных систем . Энергетическая политика 95 , 378–389 (2016). doi: 10.1016/j.enpol.2016.05.013
  61. ^ Халилпур, Р. и Вассалло, А., 2015. Выход из сетки: амбиции или реальный выбор? Энергетическая политика, 82, стр. 207-221.
  62. ^ Экономика дезертирства сети - Институт Роки Маунтин http://www.rmi.org/electricity_grid_defection. Архивировано 12 августа 2016 г. в Wayback Machine.
  63. ^ Энди Баласковиц Изменения в сетевых измерениях могут оттолкнуть людей от сети, говорят исследователи из Мичигана. Архивировано 15 июня 2016 года в Wayback Machine - MidWest Energy News.
  64. ^ «Насколько велики потери в линиях электропередачи?» . Блог Schneider Electric . 25 марта 2013 года . Проверено 15 мая 2015 г.
  65. ^ Стэн Марк Каплан, Фред Сиссин, (ред.) Интеллектуальная сеть: модернизация передачи и распределения электроэнергии... The Capitol Net Inc, 2009, ISBN   1-58733-162-4 , стр. 217.
  66. ^ Перейти обратно: а б «Энергетический кризис и коллапс энергосистемы: пора ли задуматься» . Проверено 15 мая 2015 г.
  67. ^ «Tesla снабжает целый остров солнечной энергией, чтобы продемонстрировать свои энергетические возможности» . Грань . Проверено 9 марта 2018 г.
  68. ^ «Как остров в Тихом океане перешел от дизельной энергии к 100% солнечной энергии» . 23 февраля 2017 года. Архивировано из оригинала 25 февраля 2017 года . Проверено 9 марта 2018 г.
  69. ^ Фюрст, Джонатан; Гавиновский, Ник; Бюттрих, Себастьян; Бонне, Филипп (25 сентября 2013 г.). «COSMGrid: настраиваемая готовая микросетка» . Глобальная конференция IEEE по гуманитарным технологиям (GHTC) , 2013 г. стр. 96–101. дои : 10.1109/GHTC.2013.6713662 . ISBN  978-1-4799-2402-8 . S2CID   19202084 .
  70. ^ Стадлер, Майкл (2018). «Гибкая недорогая концепция микросетевого контроллера PV/EV на базе Raspberry Pi» (PDF) . Центр энергетики и инновационных технологий .
  71. ^ «Перейти на солнечную энергию сложнее, чем кажется, находит долина» Статья Кирка Джонсона в The New York Times, 3 июня 2010 г.
  72. ^ «Колорадо увеличивает требования к возобновляемым источникам энергии» на NYTimes.Com, 22 марта 2010 г. Блог Кейт Гэлбрейт
  73. ^ Баде, Гэвин (12 октября 2017 г.). «Губернатор Калифорнии Браун подписывает законопроект, предписывающий коммунальным предприятиям планировать хранение и DER для пикового спроса» . Полезное погружение . Проверено 18 октября 2017 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Distributed_generation&oldid=1237706486"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5fdc3ff29fc4d9fd3e9130ba86047f61__1722385620
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5f/61/5fdc3ff29fc4d9fd3e9130ba86047f61.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Distributed generation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)