Виртуальная электростанция - Virtual power plant

Виртуальная электростанция ( VPP ) представляет собой облако основе распределенной электростанции , что агрегаты в мощности гетерогенных распределенных энергетических ресурсов (МЭД) в целях повышения выработки электроэнергии, а также торговой или продажи электроэнергии на рынке электроэнергии. Примеры виртуальных электростанций существуют в США, Европе и Австралии.

Выработка энергии

Виртуальная электростанция - это система, которая объединяет несколько типов источников питания для обеспечения надежного электроснабжения в целом. Источники часто образуют кластер различных типов систем распределенной генерации (DG) с управляемой и гибкой нагрузкой (CL или FL) , которые контролируются центральным органом и могут включать в себя микроТЭЦ , поршневые двигатели , работающие на природном газе , малые ветровые электростанции (ВЭС), фотоэлектрические (PV), русловые гидроэлектростанции , малые гидроэлектростанции , биомасса , резервные генераторы и системы хранения энергии (ESS).

Эта система обладает такими преимуществами, как возможность подачи электроэнергии при пиковой нагрузке или выработки электроэнергии в соответствии с нагрузкой в короткие сроки. Такая VPP может заменить обычную электростанцию, обеспечивая при этом более высокий КПД и большую гибкость, что позволяет системе лучше реагировать на колебания нагрузки. Недостатком является более высокая сложность системы, требующая сложной оптимизации, управления и безопасной связи. Интерактивное моделирование на веб-сайте оператора VPP Next Kraftwerke показывает, как работает эта технология.

Согласно отчету Pike Research за 2012 год, мощность VPP увеличится с 2011 по 2017 год на 65%, с 55,6 гигаватт (ГВт) до 91,7 ГВт во всем мире, что принесет мировую выручку с 5,3 до 6,5 миллиардов долларов в 2017 году. При агрессивном прогнозном сценарии компания по анализу рынка чистых технологий прогнозирует, что глобальные доходы от VPP могут достичь 12,7 млрд долларов за тот же период.

«Виртуальные электростанции представляют собой„Интернет энергетики “ », говорит старший аналитик Питер Асмус из Pike Research. «Эти системы используют существующие сетевые сети для адаптации услуг по поставке и спросу на электроэнергию для потребителя. VPP максимизируют ценность как для конечного пользователя, так и для распределительного предприятия, используя сложный набор программных систем. Они динамичны, доставляют ценность в реальном времени, и может быстро реагировать на изменение условий нагрузки клиентов ".

Дополнительные услуги

Виртуальные электростанции также могут использоваться для предоставления дополнительных услуг операторам сети, чтобы поддерживать стабильность сети. Вспомогательные услуги включают регулирование частоты , отслеживание нагрузки и обеспечение рабочего резерва . Эти услуги в основном используются для поддержания мгновенного баланса спроса и предложения на электроэнергию. Электростанции, предоставляющие вспомогательные услуги, должны реагировать на сигналы операторов сети об увеличении или уменьшении нагрузки от секунд до минут в ответ на меняющийся уровень потребительского спроса.

Поскольку вспомогательные услуги обычно предоставляются управляемыми генераторами на ископаемом топливе, будущие безуглеродные электрические сети, содержащие высокий процент солнечной и ветровой энергии, должны полагаться на другие формы контролируемого производства или потребления энергии. Одним из наиболее известных примеров этого является технология Vehicle to Grid . В этом случае распределенные электрические транспортные средства, подключенные к сети, могут управляться вместе, чтобы действовать как единая виртуальная электростанция. Путем выборочного управления скоростью, с которой заряжается каждое отдельное транспортное средство, сеть видит чистое впрыскивание или потребление энергии, как если бы эту услугу предоставляла крупномасштабная аккумуляторная батарея.

Точно так же гибкий спрос в виде тепловых насосов или кондиционеров также был изучен для предоставления дополнительных услуг в сеть. Пока поддерживается тепловой комфорт в помещении, можно выборочно включать и выключать совокупность распределенных тепловых насосов, чтобы изменять их совокупное энергопотребление и следовать вспомогательному служебному сигналу. Опять же, влияние на сеть такое же, как если бы крупная электростанция предоставляла услуги.

Поскольку они работают параллельно, виртуальные электростанции могут иметь преимущество в виде более высоких скоростей нарастания, чем тепловые генераторы, что особенно важно в сетях, которые имеют кривую кривой и имеют высокие требования к линейному нарастанию утром и вечером. Однако распределенный характер порождает проблемы со связью и задержками, которые могут быть проблематичными для предоставления быстрых услуг, таких как регулирование частоты.

Торговля энергией

Виртуальная электростанция также является облачным центральным или распределенным центром управления, который использует преимущества информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) и устройств Интернета вещей (IoT) для объединения мощностей разнородных распределенных энергетических ресурсов (DER) для формирования " коалиция разнородных DER »с целью торговли электроэнергией на оптовых рынках электроэнергии или предоставления дополнительных услуг системным операторам от имени не отвечающих критериям индивидуальных DER.

VPP действует как посредник между DER и оптовым рынком электроэнергии и торгует энергией от имени владельцев DER, которые сами по себе не могут участвовать в этом рынке. VPP ведет себя как обычная управляемая электростанция с точки зрения других участников рынка, хотя на самом деле это кластер из множества разнообразных DER. Кроме того, на конкурентных рынках электроэнергии виртуальная электростанция действует как арбитражник между различными площадками для торговли энергией (т.е. двусторонними контрактами и контрактами PPA, форвардными и фьючерсными рынками и пулом).

До сих пор для целей управления рисками в исследовательских статьях применялись пять различных стратегий хеджирования рисков (например, IGDT, RO, CVaR, FSD и SSD) для решения задач VPP, чтобы измерить уровень консерватизма Решения VPP на различных площадках торговли энергией (например, на рынке электроэнергии на сутки вперед, рынке деривативов и двусторонних контрактах):

  1. IGDT  : теория решения проблемы информационного разрыва
  2. РО  : Надежная оптимизация
  3. CVaR  : условная стоимость под угрозой
  4. FSD  : стохастическое доминирование первого порядка
  5. SSD  : стохастическое доминирование второго порядка

Соединенные Штаты

Энергетические рынки - это те товарные рынки, которые специально занимаются торговлей и поставками энергии. В Соединенных Штатах виртуальные электростанции не только работают со стороной предложения, но также помогают управлять спросом и обеспечивать надежность сетевых функций за счет реагирования на спрос (DR) и других подходов к переключению нагрузки в режиме реального времени.

Энергетический кризис в Америке, о котором часто сообщают, открыл двери для компаний, субсидируемых государством, выйти на арену, которая до сих пор была доступна только коммунальным предприятиям и многонациональным компаниям с миллиардным доходом. С дерегулированием рынков в Соединенных Штатах ценообразование на оптовом рынке стало исключительной прерогативой крупных розничных поставщиков; однако местное и федеральное законодательство наряду с крупными конечными пользователями начинают признавать преимущества оптовой деятельности.

Калифорния является лидером в области «зеленых» технологий, при этом государственные органы субсидируют и продвигают повестку дня, которую не разделяет большая часть остальных Соединенных Штатов. В Калифорнии существует два электрических рынка: частный розничный и оптовый. Законопроект Сената Калифорнии 2X, принятый законодательным собранием Калифорнии 30 марта 2011 года, требует к 2020 году 33% использования возобновляемых источников энергии без какого-либо конкретного метода для достижения этой цели.

Европа

Институт технологий солнечной энергии при Кассельском университете в Германии провел пилотные испытания комбинированной электростанции, которая объединила солнечную, ветровую, биогазовую и гидроаккумулирующую энергию, чтобы обеспечить круглосуточную подачу электроэнергии в зависимости от нагрузки, полностью из возобновляемых источников. Операторов виртуальных электростанций также часто называют агрегаторами.

Чтобы протестировать влияние микрокомбинированного тепла и электроэнергии на интеллектуальную сеть , в 2013 году на Амеланде будут размещены 45 блоков ТОТЭ на природном газе (каждый мощностью 1,5 кВт) от Republiq Power ( керамические топливные элементы ), которые будут функционировать как виртуальная электростанция.  

Пример реальной виртуальной электростанции можно найти на шотландском острове Айгг на Внутренних Гебридских островах .

Next Kraftwerke из Кельна, Германия, управляет виртуальной электростанцией в семи европейских странах, обеспечивая работу при пиковых нагрузках, торговлю электроэнергией и услуги по балансировке сети. Компания объединяет распределенные энергоресурсы от биогаза, солнца и ветра, а также от крупных потребителей электроэнергии.

Оператор распределительной сети UK Power Networks и Powervault, производитель аккумуляторов и агрегатор энергии, создали первую в Лондоне виртуальную электростанцию ​​в 2018 году, установив пробный парк аккумуляторных систем в более чем 40 домах в лондонском районе Барнет, обеспечивая общую мощность 0,32 МВтч. Эта схема была дополнительно расширена за счет второго контракта в Сент-Хелире, Лондон, в 2020 году.

В сентябре 2019 года SMS plc вошла в сектор виртуальных электростанций в Великобритании после приобретения ирландского энергетического стартапа Solo Energy.

В октябре 2020 года Tesla запустила свой план Tesla Energy Plan в Великобритании в партнерстве с Octopus Energy , позволяющий домашним хозяйствам присоединиться к ее британской виртуальной электростанции Tesla. Дома по этой схеме получают питание от 100% возобновляемых источников энергии либо от солнечных панелей на крыше, либо от Octopus Energy.

Австралия

Начиная с августа 2020 года, Tesla установит солнечную систему на крыше мощностью 5 кВт и батарею Powerwall на 13,5 кВтч в каждом помещении Housing SA без предоплаты для арендатора. Поскольку это крупнейшая виртуальная электростанция Южной Австралии, аккумуляторная и солнечная системы могут управляться централизованно, обеспечивая общую генерирующую мощность 20 МВт и накопление энергии 54 МВт-ч.

В августе 2016 года AGL Energy анонсировала схему  виртуальной электростанции мощностью 5 МВт для Аделаиды , Австралия. Компания будет поставлять аккумуляторные и фотоэлектрические системы от Sunverge Energy из Сан-Франциско для 1000 домашних хозяйств и предприятий. Системы обойдутся потребителям в 3500 австралийских долларов и, как ожидается, окупят экономию за 7  лет при текущих тарифах на распределительную сеть . Схема стоит 20  миллионов австралийских долларов и считается самой крупной в мире.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки