Одна из серьезных проблем, с которыми сталкиваются коммунальные предприятия США , заключается в непостоянстве спроса на электроэнергию. Вместо этого он поднимается и опускается, обычно опускаясь в ночные часы и повышаясь днем, особенно в жаркие дни, когда жители включают кондиционеры в своих домах.
Электрические компании, поставляющие электроэнергию, должны быть в состоянии справиться с этими колебаниями и удовлетворить пиковый спрос. Традиционно для этого им приходилось либо строить много дорогих угольных, газовых или атомных электростанций , либо покупать энергию у других поставщиков, когда она им нужна.
Но в наши дни некоторые коммунальные компании ищут менее дорогое и потенциально более экологичное решение. Мы говорим о виртуальных электростанциях.
Что такое виртуальная электростанция?
Виртуальные электростанции объединяют несколько более мелких источников электроэнергии, таких как солнечные батареи, ветряные турбины и даже аккумуляторные батареи в жилых помещениях, которые распределены в разных местах по территории, чтобы они могли действовать так, как если бы они были обычной электростанцией, и балансировать энергию. нагрузки сети или переключение питания туда, где это больше всего необходимо для обеспечения надежности. Различные блоки часто связаны через сложную систему программного обеспечения, которая сигнализирует, когда им нужно увеличить или уменьшить выработку энергии, и направляет энергию.
Например, в 2021 году Green Mountain Power, инновационная коммунальная компания из Вермонта, объявила о плане создания виртуальной электростанции , которая будет использовать сеть резервных батарей Tesla Powerwall в домах клиентов. С помощью программного обеспечения от Customized Energy Solutions (CES) электроэнергия, хранящаяся в батареях Tesla, может быть возвращена в региональную энергосистему, когда это необходимо, чтобы обеспечить стабильный регулируемый поток электроэнергии для клиентов. Как сообщал Cnet.com в марте 2022 года, клиенты получают резервный источник энергии на случай отключения электроэнергии, а коммунальное предприятие получает источник электроэнергии, который может использовать при пиковых нагрузках.
«Этот проект был бы невозможен без отличных партнерских отношений, которые мы установили с нашими клиентами в рамках программы Powerwall», — заявила в пресс-релизе Мари МакКлюр, президент и главный исполнительный директор Green Mountain Power . «Этот пилотный проект уникален и важен, потому что он основан на наших существующих инновациях и сотрудничестве для внесения значимых изменений в основные функции сети за счет сокращения выбросов углерода, повышения производительности и снижения затрат».
SunPower Corp., поставщик солнечных технологий, также объявила в ноябре 2021 года, что запустила собственную виртуальную электростанцию. Новая система позволяет клиентам Eversource и National Grid в Массачусетсе, Род-Айленде и Коннектикуте, у которых есть аккумуляторные батареи SunVault, получать оплату за предоставление коммунальным предприятиям возможности использовать их накопленную энергию в периоды пикового спроса.
Преимущества виртуальных электростанций
По словам Билла Шофилда , в некотором смысле виртуальные электростанции аналогичны грид-вычислительным системам, в которых сети компьютеров могут совместно использовать ресурсы и даже объединять свои мощности для выполнения задач . Он является вице-президентом Future-Grid Services для CES, фирмы из Филадельфии, которая предоставляет консультационные услуги и консультации различным компаниям в энергетическом бизнесе, включая производителей солнечной и ветровой энергии. Одним из клиентов CES является компания Green Mountain Power.
«[Виртуальные электростанции] представляют собой распределенные… батареи или небольшие крошечные электростанции и локальные резервные генераторы», — объясняет Шофилд. «[Это] концепция, очень похожая на использование подключения к Интернету для подключения множества небольших ресурсов, которые вместе могут выполнять ту же работу, что и одна большая электростанция».
Децентрализованный характер виртуальных электростанций делает их потенциально более устойчивыми к экстремальным погодным условиям или другим стихийным бедствиям.
«Допустим, торнадо проходит через территорию и сносит линию электропередачи, ведущую к большой электростанции. Вы теряете всю эту мощность. Верно?» — говорит Шофилд. «Но если у вас есть виртуальная электростанция, в которой много небольших ресурсов, разбросанных повсюду, торнадо может вывести из строя 10 процентов виртуальной электростанции, но остальные 90 процентов все еще там и доступны».
Виртуальные электростанции выгодны для сетей и в других отношениях, включая поддержку напряжения. Решающим фактором надежной электрической сети является поддержание напряжения в допустимых пределах; в противном случае может быть повреждено оборудование, могут быть перебои в подаче электроэнергии и т. д. Но напряжение меняется в сети и на каждом интерфейсе (подстанции, трансформаторы и т. д.), поэтому необходимо поддерживать правильное напряжение.
С виртуальной электростанцией их меньше. «У вас есть много небольших ресурсов, расположенных рядом или в том же месте, где используется электричество», — объясняет Шофилд. «Вам не нужно строить такие большие линии распределения или передачи, чтобы поддерживать правильное напряжение».
Возобновляемые источники энергии являются ключевыми
Еще одно преимущество виртуальных электростанций заключается в том, что они упрощают регулирование возобновляемых источников энергии и обеспечивают такой же контроль над количеством электроэнергии, поступающей в сеть, как это было бы у обычной электростанции, работающей на ископаемом топливе.
«Виртуальная электростанция может включать, опять же, небольшие батареи для резервного генератора, но она также может включать в себя то, что называется «реагированием на спрос», — говорит Шофилд.
Утилита с виртуальной электростанцией может отправлять сообщения клиентам, чтобы они отказались от их использования в определенное время, возможно, предлагая в качестве поощрения подарочный сертификат на местный ресторан. В тех частях страны, где коммунальные предприятия покупают электроэнергию у различных поставщиков, виртуальные электростанции могут помочь коммунальным предприятиям реагировать на рыночные цены на электроэнергию.
По словам Шофилда, косвенно эти стимулы могут способствовать развитию возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия. Поскольку они изменчивы — это означает, что солнце перестает светить и ветер перестает дуть, — количество электроэнергии, которую они обеспечивают, должно быть приспособлено к возможностям, которые они могут обеспечить. Традиционно баланс компенсируется поставщиками ископаемого топлива .
«Виртуальная электростанция предназначена для того, чтобы функционировать так же или предоставлять те же услуги, что и крупная электростанция, — говорит Шофилд, — и быть управляемой, то есть я могу общаться с ней и говорить ей делать что-то другое. . Нарастание или снижение является частью значения».
Взаимодействуя с потребителями и привлекая их для помощи в управлении энергопотреблением, виртуальные электростанции могут сыграть роль в решении одной из давних проблем коммунальной отрасли: пикового использования.
«Большая часть затрат на электроэнергию приходится на расходы в дни пиковой нагрузки, — говорит Шофилд. «Если вы сможете заставить потребителей всех типов использовать свое потребление таким образом, например, чистить зубы обычной зубной щеткой вместо электрической… из-за большой потребности в сжигании ископаемого топлива. Но это исторически очень сложно, потому что ... средний человек не собирается причинять себе большие неудобства ».
Но он также говорит, что это меняется. Молодое поколение обладает более устойчивым сознанием, и у каждого есть смартфон. Возможно, однажды вы получите уведомление на свой телефон: «Предупреждение об использовании электроэнергии. Пожалуйста, выключите термостат». И вы заработаете поощрительные баллы, если вы это сделаете. Не могли бы вы?
Шофилд говорит, что можно. «В основном люди хотят делать добро, потому что на самом деле они платят фиксированную цену, а фактическая стоимость потребления этой электроэнергии для них довольно мала», — говорит он. «Но если вы соберете тысячи людей, которые откликнутся, то эта небольшая часть складывается во что-то значимое».
Теперь это интересно
Международное энергетическое агентство прогнозирует , что к 2050 году мировой спрос на электроэнергию вырастет в 2,5 раза, и для того, чтобы справиться с этим, потребуется 14 триллионов долларов на модернизацию мировых электросетей.
