English     Обратная связь +7 (495) 961-12-06; +7 (495) 252-04-32

Энергия впрок

24.03.2011
Источник:  Журнал «ЭнергоЭксперт», №01, 2011

Одно из возможных решений повышения «стойкости» электросети к экстремальным условиям - использование больших систем накопления энергии. Использование накопителей энергии позволяет разнести во времени производство и потребление электроэнергии: в благоприятное для потребителя время заряжаться, и разряжаться - при необходимости (в часы дорогой электроэнергии, для поддержания надежности и/или в чрезвычайных ситуациях).

Возможные места размещения накопителей энергии зависит от того, для каких целей он будет применяться.

    Можно выделить ряд наиболее актуальных применений накопителей энергии:
  • выравнивание пиковых нагрузок (размещение: объекты генерации, конечные потребители);
  • регулирование выработки ВИЭ (объекты генерации, конечные потребители);
  • регулирование частоты энергосистемы (сети, объекты генерации, конечный интересант - системный оператор);
  • повышение надежности электроснабжения (сети, конечные потребители);
  • в качестве аварийных источников питания (конечный потребитель, особенно объекты первой категории надежности);

Возможные точки размещения накопителей энергии - на трансформаторных подстанциях и у конечного потребителя.

Размещение накопителей энергии на трансформаторных подстанциях позволит справиться с кратковременными перегрузками в сети. В результате, в случае незапланированного обрыва сети и возрастания нагрузки, подстанция не будет сразу отключаться, в течение некоторого времени (времени заряда накопителя электроэнергии, до нескольких часов) она сможет оставаться в рабочем режиме. Что не будет запускать «лавинообразный» процесс отключения ближайших трансформаторных подстанций, давая тем самым запас времени аварийным службам для восстановления последствий аварии или для балансировки (снижения) выработки электростанции.

Накопители энергии у конечного потребителя смогут служить ему аварийным источником электроэнергии при кратковременных перебоях в электроснабжении (до нескольких часов). Оставшись без электроснабжения, в течение некоторого времени (времени разряда накопителя), потребитель сможет продолжать работу в штатном режиме. За это время есть возможность завести аварийный источник генерации электроэнергии (ДЭС, ГПУ или т.п.) или устранить последствия аварии, которые привели к отключению внешнего электроснабжения.

Ряд технологий (например, Li-ion) допускают техническую возможность создания мобильных систем накопления энергии. В этом случае накопители энергии будут размещаться на автомашине. Тогда при аварии (внеплановом отключении конечного потребителя от сети электроснабжения) накопитель может быть доставлен заряженным в требуемое место.


Нормируемые параметры и наиболее распространенные виды накопителей энергии

    Основные параметры накопителей энергии:
  • время разряда на номинальную мощность (определяется технологией накопителя);
  • емкость накопителя;
  • мощность накопителя;

Различные применения накопителей предъявляют разные требования к ним. Технологии накопления энергии существуют разные.

    В зависимости от вида накапливаемой энергии все технологии можно разделить на 2 группы:
  • механические накопители энергии (ГАЭС, инерционные аккумуляторы - маховики, аккумуляторы, основанные на принципе сжатия воздуха);
  • электрохимические аккумуляторы энергии (Li-ion, Na-S, свинцово-кислотные, и др., многие из данных технологий знакомы по применениям в аккумуляторах небольшой емкости для портативных устройств и автомашин).

Наиболее распространенными системами накопления электроэнергии на текущий момент являются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС, более 98% всей установленной мощности накопителей энергии в мире). Но ГАЭС ввиду своей существенность инертности не может быть применена для целей повышения надежности электросетей. Надо отметить, что механические накопители энергии имеют зачастую конструктивные ограничения по расширению мощности и емкости, а также могут быть привязаны к конкретным географическим условиям.

Электрохимические накопители энергии чаще реализуются в виде блочной структуры и обладают свойством масштабируемости. Как следствие, можно собрать накопитель с любыми требуемыми вышеназванными параметрами. Вопрос целесообразности этого будет определяться только исходя их экономической оценки.

Электрохимические накопители энергии способны осуществлять очень быстрый переход от полной разрядки до полной зарядки или наоборот. Потенциально, в случае возникновения перегрузки в энергосети (неожиданное незапланированное отключение линии электропередачи или генерирующей станции) система накопления энергии могла бы отреагировать в интервале циклов энергосистемы (< 0,16 сек) и обеспечить устойчивость энергосистемы, что позволяет рассматривать применение накопителей энергии в качестве средства повышения надежности сети электропередачи или увеличения максимальной пропускной способности линии электропередачи.


Перспективы использования

Сегодня применение накопителей не всегда экономически выгодно. Однако ожидается, что с удешевлением технологий накопления энергии объем рынка использования накопителей энергии будет существенно расти. В ближайшие 10 лет мировой рынок накопителей энергии, подключенных к электросети, по данным Pike Research, будет увеличиваться со среднегодовыми темпами около 37% и достигнет $ 35 млрд. к 2020 году.

Стоит так же отметить, что без систем накопления энергии невозможно масштабное развитие возобновляемой энергетики и переход на новую парадигму управления электросетью Smart Grid. Поэтому ожидается, что в ближайшее время интерес к накопителям со стороны участников энергоотрасли будет только расти.


Использование накопителей в России и мире

В настоящий момент установленная мощность накопителей энергии в мире составляет около 122 ГВт. Наибольшее распространение накопители энергии получили в США - около 20% от всей установленной мощности накопителей в мире.

Доля России в общей установленной мощности накопителей составляет около 1% (Загорская ГАЭС). Но уже сейчас ряд участников электроэнергетической отрасли России проявляет интерес к теме накопления энергии. Так, ОАО «ФСК ЕЭС» заключило меморандум с американским производителем накопителей энергии Ener1 Inc., на основании которого компании изучат возможность применения систем накопления энергии в электросетевом комплексе ОАО «ФСК ЕЭС». А в ОАО «РусГидро» проект по изучению возможностей применения накопителей энергии включен в перечень приоритетных инновационных проектов компании.

Аблязов Павел, старший аналитик Branan


Возврат к списку