Виртуальная электростанция
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2024 г. ) |
«Виртуальные электростанции представляют собой «Интернет энергетики » , — сказал старший аналитик Питер Асмус из Pike Research. «Эти системы используют существующие сетевые сети, чтобы адаптировать услуги спроса и предложения электроэнергии для клиента. VPP максимизируют ценность как для конечного пользователя, так и для распределительной компании, используя сложный набор программных систем. Они динамичны, приносят пользу в режиме реального времени, и может быстро реагировать на изменение условий нагрузки клиентов».
Виртуальная электростанция ( VPP ) — это система, которая объединяет несколько, возможно, гетерогенных источников энергии для обеспечения электропитания в сети. [1] ВЭС обычно продает свою продукцию электроэнергетической компании. [2] [3] [4] [5] [6] [7] VPPs позволяют энергетическим ресурсам, которые по отдельности слишком малы, чтобы представлять интерес для коммунального предприятия, агрегировать и продавать свою энергию. [6] По состоянию на 2024 год VPP работали в США, Европе и Австралии.
Одно исследование показало, что VPP в периоды пикового спроса до 60% более рентабельны, чем электростанции в периоды пиковой нагрузки. [8]
Распределенные энергетические ресурсы
[ редактировать ]VPP обычно агрегируют большое количество распределенных энергетических ресурсов (DER). Ресурсы могут быть диспетчеризованными или недиспетчерируемыми, управляемыми или с гибкой нагрузкой (CL или FL). Ресурсы могут включать микроТЭЦ , работающие на природном газе , поршневые двигатели , малые ветряные электростанции (ВЭС), фотоэлектрические станции (PV), русловые гидроэлектростанции , малые гидроэлектростанции , биомассу , резервные генераторы и системы хранения энергии , такие как домашние системы. или автомобильные аккумуляторы (ESS), а также устройства, потребление которых можно регулировать (например, водонагреватели и бытовая техника). Цифры и неоднородность означают, что производительность системы не зависит от какого-либо отдельного ресурса, что дает возможность стабильного результата, даже если выход любого отдельного ресурса непредсказуем.
Технология Vehicle to Grid позволяет электромобилям, подключенным к сети, участвовать в VPP. Затем VPP контролирует скорость, с которой каждое транспортное средство заряжается/разряжается (принимает/отдает энергию). VPP может замедлить или обратить вспять скорость зарядки транспортных средств. И наоборот, когда в сети имеется избыточная мощность, транспортные средства могут свободно заряжаться.
Тот же принцип применим и к другим системам, таким как тепловые насосы или кондиционеры, которые могут снизить энергопотребление для снижения спроса. [9]
ВЭС, основанные на хранении энергии, могут наращивать мощность с большей скоростью, чем тепловые генераторы (например, электростанции, работающие на ископаемом топливе), что особенно ценно в сетях, которые испытывают утиную кривую и должны удовлетворять высоким требованиям по наращиванию мощности утром и вечером.
Операция
[ редактировать ]Подача электроэнергии контролируется системой управления. Распределенная природа VPP требует, чтобы программное обеспечение адекватно и безопасно реагировало на запросы электроэнергии, выставление счетов за коммунальные услуги, платежи владельцам ресурсов и т. д. [10] [11]
Услуги
[ редактировать ]Обычно VPP обеспечивает питание (только) по запросу коммунальной службы.
Пиковое бритье
[ редактировать ]При наличии соответствующих ресурсов VPP может обеспечить дополнительную мощность в короткие сроки, что позволяет ей помочь коммунальным предприятиям управлять пиковыми нагрузками , которые в противном случае потребовали бы покупки дорогостоящей электроэнергии у пиковой электростанции (обычно работающей турбине простого цикла или на газовой комбинированного цикла ).
Загрузить следующее
[ редактировать ]При достаточном масштабе VPP может работать как генератор, отслеживающий нагрузку , динамически поставляя продукцию по мере изменения спроса в течение дневного/ночного цикла.
Вспомогательные услуги
[ редактировать ]Виртуальные электростанции могут предоставлять вспомогательные услуги , которые помогают поддерживать стабильность сети, такие как регулирование частоты и обеспечение оперативного резерва . Эти услуги в основном используются для поддержания мгновенного баланса спроса и предложения электроэнергии. Эти службы должны реагировать на сигналы об увеличении или уменьшении нагрузки порядка секунд или минут.
Торговля энергией
[ редактировать ]VPP генерирует доход, который распределяется между ресурсами, поставляющими электроэнергию, побуждая владельцев ресурсов присоединиться к предприятию.
Энергетические рынки — это оптовые товарные рынки , которые занимаются исключительно электроэнергией. [12] [6] Рыночные цены колеблются в зависимости от спроса и при нехватке других ресурсов (например, когда не дует ветер). С точки зрения других участников рынка ВЭС ведет себя как обычная диспетчерская электростанция. VPP действует как арбитражер между различными энергетическими торговыми площадками (т.е. двусторонними контрактами и контрактами PPA, форвардными и фьючерсными рынками и пулом). [3] [4] [5] [7]
Пять стратегий хеджирования рисков были применены к проблемам принятия решений VPP для измерения уровня консерватизма решений VPP на энергетических торговых площадках (например, рынок электроэнергии на сутки вперед, биржевой рынок деривативов и двусторонние контракты):
- IGDT: Теория принятия решений при информационном дефиците [3]
- РО: Надежная оптимизация [4]
- CVaR: условное значение под угрозой [5]
- первого порядка FSD: стохастическое доминирование [6]
- второго порядка SSD: стохастическое доминирование [7] [13]
Рынки
[ редактировать ]Соединенные Штаты
[ редактировать ]В Соединенных Штатах виртуальные электростанции занимаются вопросами предложения и помогают управлять спросом, а также обеспечивать надежность функций сети посредством реагирования на спрос (DR) и других подходов к перераспределению нагрузки в режиме реального времени. [14] в 2023 году По оценкам Министерства энергетики, мощность ВЭС составит от 30 до 60 ГВт, что составляет от 4 до 8% пиковой потребности в электроэнергии. [8]
В Техасе есть две ВЭС, управляемые Tesla. Соответствующие критериям участники Tesla Electric автоматически присоединяются к Виртуальной электростанции, состоящей из батарей Tesla Powerwall . Таким образом, VPP берет электроэнергию, когда сеть нуждается в поддержке. Tesla платит владельцу ежемесячную плату в дополнение к оплате за единицу поставленной энергии. [15]
В Калифорнии есть два рынка электроэнергии: частный розничный и оптовый. По состоянию на 2022 год PG&E платила поставщикам VPP 2 доллара за кВтч во время пикового спроса . [16] По состоянию на август/сентябрь 2022 года SunRun VPP часто выдавала 80 МВт в часы пик. [17] и Tesla VPP поставила 68 МВт. [18] [19]
из Вермонта Компания Green Mountain Power сотрудничает с Tesla, предлагая участникам программы Powerwall по сниженной цене. [8]
Три коммунальные компании Массачусетса, National Grid, Eversource и Cape Light Compact, внедрили VPP. [8]
Европа
[ редактировать ]Институт технологий энергоснабжения солнечной энергии Кассельского университета в Германии провел пилотные испытания VPP, который объединил солнечную, ветровую, биогазовую и гидроаккумулирующую электроэнергию для обеспечения энергии, соответствующей нагрузке, из возобновляемых источников. [20] VPP обычно называют агрегаторами.
Одна ВЭС действовала на шотландском на Внутренних Гебридских островах острове Эйгг . [21] [22]
Далее Kraftwerke из Кёльна (Германия) управляет VPP в семи европейских странах, предоставляя ресурсы пиковой нагрузки, услуги по торговле электроэнергией и балансировке сети. Компания аккумулирует энергию биогаза, солнца и ветра, а также энергию крупных потребителей. [23]
Оператор распределительной сети UK Power Networks и Powervault, производитель аккумуляторов и агрегатор электроэнергии, создали первую в Лондоне VPP в 2018 году, установив парк аккумуляторных систем в более чем 40 домах в лондонском районе Барнет, предлагая мощность 0,32 МВтч. [24] Эта схема была расширена за счет второго контракта в Сент-Хельере, Лондон, в 2020 году. [25]
В сентябре 2019 года SMS plc вошла в сектор VPP в Соединенном Королевстве после приобретения ирландского энергетического технологического стартапа Solo Energy. [26]
В октябре 2020 года Tesla запустила свой план Tesla Energy Plan в Великобритании в партнерстве с Octopus Energy , что позволяет домохозяйствам присоединиться к его VPP. Дома-участники питаются от возобновляемых источников энергии либо от солнечных батарей, либо от Octopus Energy. [27]
Австралия
[ редактировать ]В августе 2020 года Tesla начала установку солнечной системы на крыше мощностью 5 кВт и батареи Powerwall мощностью 13,5 кВтч в каждом помещении Housing SA бесплатно для арендатора. Будучи крупнейшей виртуальной электростанцией Южной Австралии, аккумуляторные и солнечные системы управлялись централизованно, обеспечивая в совокупности 20 МВт генерирующей мощности и 54 МВт-ч хранения энергии. [28]
В августе 2016 года AGL Energy объявила о проекте виртуальной электростанции мощностью 5 МВт в Аделаиде , Австралия. Компания планировала поставлять аккумуляторы и фотоэлектрические системы от Sunverge Energy из Сан-Франциско 1000 домохозяйствам и предприятиям. Системы обошлись потребителям в 3500 австралийских должны были окупить затраты за 7 долларов и, согласно текущим тарифам распределительной сети, лет . Стоимость этой схемы составляет 20 миллионов австралийских долларов , и она считается крупнейшей в мире. [29]
См. также
[ редактировать ]
- Автоматическое считывание показаний счетчика
- Распределенная генерация
- Счетчик электроэнергии
- Управление спросом на энергию
- Силовая установка двигателя
- Зелёный тариф
- Сетевое хранилище энергии
- Микро-ТЭЦ
- Чистый учет
- Пиковая электростанция
- Автоматизация энергосистем
- Мощность-к-X
- Умный счетчик
- Умная сеть
- Счетчик коммунальных услуг
- Транспортное средство к сети
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ландсберген, Патрик (17 июня 2009 г.). Технико-экономическое обоснование, выгодность и институциональная совместимость виртуальной электростанции микро-ТЭЦ в Нидерландах (бакалаврская диссертация) – через репозиторий.tudelft.nl.
- ^ Зурборг, Аарон (2010). «Раскрытие ценности для клиента: виртуальная электростанция» (PDF) . Energy.gov.ru . Проверено 15 января 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Шабанзаде М; Шейх-Эль-Эслами, депутат Кнессета; Хагифам, П; МР (январь 2015 г.). «Инструмент принятия решений для виртуальных электростанций с учетом среднесрочных двусторонних контрактов». 3-я иранская региональная конференция и выставка CIRED по распределению электроэнергии, Научно-исследовательский институт Ниру (NRI), Тегеран, Иран . 3 (3): 1–6. дои : 10.13140/2.1.5086.4969 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шабанзаде М; Шейх-Эль-Эслами, депутат Кнессета; Хагифам, П; МР (октябрь 2015 г.). «Разработка инструмента хеджирования рисков для виртуальных электростанций с помощью надежного подхода к оптимизации». Прикладная энергетика . 155 : 766–777. дои : 10.1016/j.apenergy.2015.06.059 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шабанзаде М; Шейх-Эль-Эслами, депутат Кнессета; Хагифам, П; МР (май 2016 г.). «Среднесрочная модель формирования коалиции гетерогенных DER для коммерческой виртуальной электростанции». Прикладная энергетика . 169 : 663–681. дои : 10.1016/j.apenergy.2016.02.058 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Шабанзаде М; Шейх-Эль-Эслами, депутат Кнессета; Хагифам, П; МР (январь 2017 г.). «Среднесрочная торговая стратегия, основанная на риске, для виртуальной электростанции с ограничениями стохастического доминирования первого порядка». Генерация, передача и распределение IET . 11 (2): 520–529. дои : 10.1049/iet-gtd.2016.1072 . S2CID 114478127 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шабанзаде М; Шейх-Эль-Эслами, депутат Кнессета; Хагифам, П; МР (апрель 2016 г.). «Моделирование сотрудничества между соседними ВППС: Межрегиональные двусторонние сделки». Иранская конференция по возобновляемым источникам энергии и распределенной генерации (ICREDG) , 2016 г. Том. 11. С. 520–529. дои : 10.1109/ICREDG.2016.7875909 . ISBN 978-1-5090-0857-5 . S2CID 16453458 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ким, июнь (7 февраля 2024 г.). «Как виртуальные электростанции формируют энергетическую систему завтрашнего дня» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 28 февраля 2024 г.
- ^ Ли, Закари Э.; Сунь, Цинсюань; Ма, Чжао; Ван, Цзянфэн; Макдональд, Джейсон С.; Чжан, К. Макс (февраль 2020 г.). «Оказание сетевых услуг с помощью тепловых насосов: обзор» . Журнал инженерии устойчивых зданий и городов . 1 (1). дои : 10.1115/1.4045819 . S2CID 213898377 .
- ^ Фанг, Си; Мишра, Сатьяджаянт; Сюэ, Голян; Ян, Деджун (2012). «Интеллектуальная сеть — новая и улучшенная электросеть: обзор» . Опросы и учебные пособия IEEE по коммуникациям . 14 (4): 944–980. дои : 10.1109/SURV.2011.101911.00087 . ISSN 1553-877X .
- ^ «Управляйте виртуальной силой и предотвратите отключение электроэнергии!» . Далее Крафтверке . Проверено 2 декабря 2019 г.
- ^ ЖАН-ФИЛИПП ТАЙОН, CFA (14 октября 2021 г.). «Введение в мир торговли электроэнергией» . Инвестопедия . Проверено 4 января 2022 г.
- ^ Шабанзаде, Мортеза; Шейх-Эль-Эслами, Мохаммад-Казем; Хагифам, Махмуд-Реза (2017). «Интерактивная модель сотрудничества соседних виртуальных электростанций». Прикладная энергетика . 200 : 273–289. дои : 10.1016/j.apenergy.2017.05.066 . S2CID 157309706 .
- ^ Аарон Зурборг (2010). «Раскрытие ценности для клиента: виртуальная электростанция». WorldPower 2010 : 1–5.
- ^ «Бета-версия виртуальной электростанции Tesla с ERCOT» . Тесла.com . Проверено 29 февраля 2024 г.
- ^ «PG&E, виртуальная электростанция Tesla поставляет 16,5 МВт в сеть Калифорнии на фоне призывов к энергосбережению» . Полезное погружение . 23 августа 2022 г.
- ^ Колторп, Энди (8 сентября 2022 г.). «Калифорнийский парк аккумуляторных батарей работает, чтобы предотвратить энергетический кризис» . Новости хранения энергии .
- ^ Ламберт, Фред (2 сентября 2022 г.). «Виртуальная электростанция Tesla стремительно набирает мощность, достигает 50 МВт» . Электрек . Проверено 8 сентября 2022 г.
- ^ «Отслеживание виртуальной электростанции Tesla» . Последняя лампочка . Проверено 8 сентября 2022 г.
- ^ «Комбинированная электростанция: первый этап обеспечения 100% мощности за счет возобновляемых источников энергии» . СоларСервер. Январь 2008 г. Архивировано из оригинала 14 октября 2008 г. Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ Гардинер, Карен. «Маленький шотландский остров, являющийся мировым лидером по производству электроэнергии» . www.bbc.com . Проверено 17 июля 2023 г.
- ^ Радио BBC 4. Стоимость Земли - Электрический остров
- ^ «Следующий Kraftwerk переосмысливает и переопределяет электрическую сеть с помощью виртуальных электростанций» . Чистая техника. Октябрь 2016 года . Проверено 13 марта 2019 г.
- ^ «Электросети планируют запустить первую виртуальную электростанцию в Лондоне» . Электрические сети Великобритании . 22 июня 2018 года . Проверено 15 октября 2021 г.
- ^ «Лондон создает первую виртуальную электростанцию » . GOV.UK. 6 марта 2020 г. Проверено 1 июля 2021 г.
- ^ Гранди, Алиса (27 марта 2020 г.). «Smart Metering Systems сообщает о приобретении Solo Energy на этапе выхода на рынок VPP» . Текущие новости . Проверено 1 июля 2021 г.
- ^ Лемприер, Молли (27 октября 2020 г.). «Tesla Energy Plan предлагает домам стать частью виртуальной электростанции» . Текущие новости . Проверено 1 июля 2021 г.
- ^ «К виртуальной электростанции Tesla добавлено социальное жилье — ARENAWIRE» . Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии . 4 сентября 2020 г. Проверено 6 января 2021 г.
- ^ Слезак, Михаил (5 августа 2016 г.). «Аделаида продвигается вперед, создавая крупнейшую в мире «виртуальную электростанцию» » . Хранитель . Проверено 5 августа 2016 г.
