Електрическите мрежи по света се променят бързо поради увеличеното използване на възобновяеми енергийни ресурси. Има различни фактори, които влияят на този преход:
- Намаляването на цената на тези ресурси в сравнение с конвенционалните, изгаряни от изкопаеми горива ресурси;.
- Нарасналото прилагане от страна на клиентите на разпределени енергийни ресурси (DER) е втори фактор. Клиентите, които виждат стойността на DER, която им дава възможност за избор на техния енергиен източник и способността да управляват проактивно потреблението на енергия, са движеща сила на тази тенденция.
- Не на последно място, нулевите нетни въглеродни емисии могат да бъдат постигнати чрез увеличаване на дела на възобновяемите източници в енергийния микс. Те са по-добрият вариант, защото осигуряват енергийна сигурност, смекчаване на степента на изменението на климата и икономически ползи.
Ефективното интегриране на възобновяемите ресурси в електроснабдяването и мрежите обаче е основното предизвикателство на индустрията, както технически, така и икономически. DER може да предостави ключови мрежови услуги, като гъвкавост, които ще допълнят, а няма да възпрепятстват, внедряването на широкомащабни възобновяеми енергийни източници. Много регулатори и комунални компании вече демонстрират успешни проекти как може моделът с наследените системи да бъде променен, за да позволят по-ефективен, екологичен енергиен сектор. Останалите комунални компании и регулатори изостават, но вече е сигурно, че това е бъдещето за всички.
Какво представляват разпределените енергийни ресурси (DER)
Терминът „разпределени енергийни ресурси“ се отнася до широк набор от технологии и потребителски продукти като разпределено генериране (distributed generation, DG), интелигентни инвертори, разпределено съхранение на енергия от батерии, енергийна ефективност (EE), реакция на потреблението (demand response, DR) и електрически превозни средства (EVs) ). Разпределеният енергиен ресурс (DER) е малка единица за производство на електроенергия, която работи локално и е свързана на ниво разпределение към по-голяма електрическа мрежа. Слънчеви панели, малки генератори, захранвани с природен газ, електрически превозни средства и контролируеми товари като ОВК системи и електрически бойлери са примери за DER. Основно отличие на DER е, че енергията, която генерира, често се консумира близо до източника.
Неравномерният характер на някои възобновяеми ресурси налага използването на множество възобновяеми такива, както и средства за свързване, управление и съхраняване на тяхната продукция. Батерии и маховици са необходими за системи като вятърни турбини и други видове турбини, слънчеви панели и устройства за генериране на приливи и отливи. За да се възползвате максимално от произведената енергия, тези източници на енергия и устройства за съхранение трябва да бъдат строго управлявани с помощта на устройства за електронно управление като инвертори и софтуер като Storage Distributed Resource Schedulers (SDRS).
DER обикновено се използват в жилищните, търговските и индустриалните сектори за управление на различни методи за генериране и съхранение на по-малка енергия. Те могат да се използват от компании за комунални услуги, фирми и физически лица за генериране и съхранение на възобновяема енергия или като резервни източници на енергия. Технологиите са от съществено значение за по-напреднали електрически мрежи, като интелигентни мрежи.
Кои са най-популярните DER, използвани днес
Разпределено производство (DG):
DG се отнася до малки енергийни ресурси, генериращи енергия. За разлика от традиционната централизирана широкомащабна инфраструктура, която е свързана с преносната система, DG системите са децентрализирани и обикновено са свързани към разпределителната мрежа. Слънчеви фотоволтаици (PV), малки вятърни системи, когенерационни/CHP системи и горивни клетки са примери за разпределено производство (DG). Разпределената слънчева фотоволтаика, инсталирана на място на клиента, се очертава като най-известната и бързо развиваща се технология през последните години, подкрепена от падащите технологични разходи и благоприятните политики.
В сравнение с традиционните генератори, най-голямата възможност на DG е способността да генерира енергия локално, по-близо до крайните потребители. Това може да намали необходимостта от скъпа, широкомащабна комунална инфраструктура като високоволтови преносни линии. DG също така намалява загубите по линията, причинени от предаване на енергия на дълги разстояния.
И накрая, широкото прилагане на DG, особено слънчевата PV, често води до повишена ангажираност на самите крайни потребители. Клиентите на електроразпределителни компании, които инсталират DER, придобиват по-добро разбиране за собственото си потребление на енергия и е по-вероятно да инсталират други технологии за DER или да участват в програми за енергийна ефективност. Клиентите, които използват DER, могат да бъдат ангажирани постоянно по начини, които имат потенциала да осигурят допълнителни предимства на мрежата.
Съхранение на енергията:
Енергията може да се съхранява и разрежда с помощта на разпределени системи за съхранение на енергия. В резултат на това батериите могат да функционират както като генератор, така и като източник на енергия. Батериите могат да бъдат интегрирани като самостоятелни системи, използвани заедно с други разпределени ресурси (например слънчева енергия плюс съхранение) и все повече се използват в електрически превозни средства. Батериите също така могат да реагират мигновено на променящите се условия на натоварване, което позволява на батерийните системи да функционират като ресурс за реагиране при търсенето, с който се посреща натоварването. Системите за съхранение, за разлика от традиционната комунална инфраструктура (напр. трансформатори, регулатори и т.н.), могат да бъдат сдвоени с интелигентни инвертори (описани по-подробно по-долу), за да контролират автономно производството на батерията в отговор на променящите се условия на мрежата. Съхранението на батерията може да бъде програмирано да нараства или намалява бързо в отговор на напрежението и честотата на мрежата, което може да помогне за стабилизиране и управление на мрежата.
Интелигентни инвертори:
Инверторите преобразуват постоянен ток, генериран от генератор, в променлив ток, използван от мрежата. Инверторите, използвани в разпределени генераторни и батерийни системи, преди са били проектирани да се изключват, когато системата се натъкне на смущение в мрежата, като например неочаквана загуба на голям генериращ ресурс. С повече DER в системата, това може да доведе до голяма загуба на генериращ капацитет наведнъж, нарушавайки още повече условията на мрежата.
Вече са внедрени инвертори с разширени функционалности, способни интелигентно да управляват производството на разпределената система, намалявайки въздействието му върху мрежата. Всъщност чрез осигуряване на поддръжка на напрежението, регулиране на честотата и контрол на скоростта на нарастване, интелигентните инвертори могат да помогнат за разрешаване на ограниченията на мрежата. Тези възможности облагодетелстват мрежата, като позволяват на разпределеното генериране да спомогне за стабилизиране на напрежението и честотата на мрежата, както и да “преодолява” незначителни смущения на напрежението или честотата и да остане онлайн, вместо да прекъсва офлайн.
Енергийна ефективност:
Технологиите и поведението, ориентирани към клиентите, с цел те да намаляват потреблението си на енергия, се наричат енергийна ефективност. Енергийната ефективност може да бъде насочена към жилищни, търговски или промишлени клиенти и обикновено се фокусира върху ефективността на сградите, като например подобрения на осветлението или изолацията, механични подобрения на отоплението, охлаждането, уредите и индустриалните системи или пасивни мерки, които наблюдават и контролират консумацията на енергия .
Енергийната ефективност намалява натоварването и търсенето, като позволява и насърчава потребителите да използват по-малко енергия.
Реакция на търсенето (DR):
Координирано намаляване на електрическия товар в отговор на специфични системни условия или пазарни стимули се определя като DR. Отговорът на търсенето може да се управлява от клиент, трета страна или директно от комуналното предприятие. Възможностите за реакция на търсенето позволяват на комуналните услуги да намалят или изместят натоварването в отговор на липса на захранване или други условия на мрежата, като например промени в генериращия капацитет, сценарии за пиково натоварване, изисквания за нарастване, ограничения за пренос или разпределение или нередности в напрежението.
Натоварването може да бъде оформено и изместено чрез реакция на търсенето. Чрез тарифни структури или мерки за енергийна ефективност, които насърчават по-добро използване на мрежовите ресурси, програмите за DR могат да променят натоварването на клиентите с течение на времето.
Електрически превозни средства (EV):
Електромобилите се използват предимно за транспорт и потребителите рядко ги купуват заради допълнителните мрежови услуги, които могат да предоставят. Интелигентното EV зареждане, от друга страна, позволява оформяне на товара и преместване в отговор на условията на мрежата. Тъй като внедряването на електромобили нараства, такова „интелигентно зареждане“ се очаква да осигури значителна гъвкавост в близко бъдеще. Мрежовите оператори могат ефективно да реагират на определени събития в мрежата, като използват агрегирана мрежа от електромобили и зарядни устройства за електромобили, както и сигнали за цени и търсене в реално време и ден напред. Мрежовите оператори, например, могат да оформят търсенето, като насърчават зареждането в определени часове на деня, особено когато има изобилие от слънчеви или вятърни ресурси. По същия начин, по време на пиковите часове на търсене, операторите могат да намалят натоварването, като изключат или дроселират зарядните устройства за EV.
Услугите от превозно средство към мрежата (vehicle-to-grid) биха могли да осигурят възможности, подобни на съхранението на енергия в средносрочен до дългосрочен план, като не само преместват зареждането във времето, но и позволяват на електромобилите да генерират енергия към мрежата в критични моменти, за да облекчат напрежението. Електромобилите са особено ефективен инструмент за ангажиране на клиентите, защото осигуряват допълнителен ресурс за отговор на търсенето (demand response), както и технология за агрегирано съхранение на енергия.
Какви са възможните решения за успешна интеграция на DER
Решението DER Optimizer на партньора на АДД България – Itron, изградено върху системата за управление на разпределените енергийни ресурси IntelliSOURCE (DERMS), позволява на комуналните компании да разширят своите наследени програми за отговор на търсенето и да включват широка гама от DER, като електрически превозни средства, интелигентни инвертори, системи за съхранение на батерии и други гъвкави товари. На свой ред, механизмът за анализ и оптимизация в реално време в DER Optimizer позволява на комуналните компании стратегически да разширят своето портфолио от традиционните програми до широка гама от базирани на DER мрежови услуги. Мисията на Itron е да помогне на комуналните компании при превръщането на DER зад измервателния уред (behind the meter) в ценни активи в самата мрежа, които подобряват нейната надеждност и устойчивост, както и повишават ангажираността на клиентите.
