РЕКЛАМНА ПУБЛИКАЦИЯ

Продължавайки темата за революцията в областта на възобновяемата енергия, разгледана в предишния брой и илюстрирана с успешни потребителски случаи от Wartsila, статията представя ползите от увеличаване на гъвкавостта на енергийната система и значимостта на всеки етап от интегрирането й.

Повишаването на гъвкавостта е ключово

Увеличаването на гъвкавостта във всяка част на енергийната система е жизнено важно за постигане на висока степен на интеграция на възобновяемата енергия. Гъвкавостта гарантира, че енергийните системи могат да се адаптират към колебанията и в търсенето, и в доставянето по разходно ефективен начин.

онвенционалните енергийни системи са фокусирани върху осигуряване на достатъчен производствен капацитет, за да отговорят на пиковото търсене, докато за енергийните системи с по-голям дял на възобновяемата енергия ще бъде по-важно да бъдат достатъчно гъвкави. Тъй като потреблението на възобновяема енергия нараства, вариациите в доставянето и търсенето ще бъдат значително по-големи поради периодичния характер на ВЕИ, в резултат на което възниква необходимост от ефективно регулиране на електроенергията.

Гъвкавостта предлага регулиране на електрическата енергия, което се използва за осигуряване на допълнителна мощност за балансиране на системата при необходимост и понижаване на мощността при намаляване на търсенето. В краткосрочен план ще бъде важно да се осигури възможност да се поддържа кратко време за реакция, докато в дългосрочен план повече внимание ще изискват промените в енергопотреблението и предлагането на по-голям запас. Оперативно планиране на гъвкавостта ще бъде необходимо също и за да се гарантира, че на разположение има достатъчно гъвкави ресурси, които позволяват безопасна експлоатация при прогнозната несигурност на доставките (загуба на производствени единици).

Трите основни типа гъвкавост, които са необходими, са дневна, седмична и сезонна. Дневните вариации, предизвикани от измененията в доставянето и търсенето, се покриват от системите за съхранение на енергия, ключов компонент при балансиране на цялата мрежа, осигуряващ честотно балансиране на ниво секунда и минута, когато не е налична възобновяема енергия. При сценарий със 100% възобновяема енергия, гъвкава система за съхранение на топлинна енергия, включваща синтетичен газ, биогаз и синтетични течни горива като резерв, ще замени съществуващите основни мощности и ще гарантира балансиране при седмичните колебания и надеждността на системата. И накрая, сезонните колебания, предизвикани от значителните промени в метеорологичните условия като мусони или продължителни периоди на наличие на дневна светлина, ще окажат съществено въздействие върху производството в енергийни системи с висок дял на възобновяемата енергия.

Те ще се балансират с гориво като форма за съхранение на енергия със съществуващата инфраструктура за втечнен природен газ (LNG) и преобразуване на енергията в газ.

Освен инвестиране в увеличаване на гъвкавостта, преходът към система със 100% възобновяема енергия изисква също и големи инвестиции в нови мощности. Тъй като съществуващият капацитет ще бъде заменен от гъвкави термални мощности, източници на възобновяема енергия и системи за съхранение, периодичният режим, характерен за възобновяемите източници ще изисква значително повишаване на производствения капацитет, за да се задоволи в достатъчна степен пиковото потребление в сравнение с традиционните централи с базови мощности. При сценарий на система с 80% възобновяема енергия, ако се допусне, че пиковото потребление остава постоянно, необходимият капацитет възобновяема енергия е четири пъти повече спрямо система с 0% възобновяема енергия. Аналогично при система със 100% възобновяема енергия необходимият капацитет е пет пъти по-голям и е нужна четири пъти по-голяма система за съхранение. Тези инвестиции, въпреки че са огромни, ще доведат до ниски цени в бъдеще поради намаляващите разходи за възобновяеми източници на енергия.

На ниво държава, проведено за Филипините моделиране показва, че общата инсталирана мощност се увеличава от 24 735 MW на 64 271 MW от 20% възобновяеми източници на енергия (RES) до 100% ВЕИ. Освен това, системите за съхранение на енергия нарастват от 0 MWh на 44 000 MWh. Тези тенденции показват значимостта на устойчивите технологии и важността на инвестирането в тях за ускоряване на растежа към по-чисто бъдеще.

Интегриране на енергийната система

Интеграторът на енергийната система разбира ролята на различните технологии в потребителските електроенергийни мрежи и комбинира активите на клиентите чрез софтуер, цялостни ЕРС услуги и оптимално управление на жизнения цикъл, за да създаде оптимални пътища към енергийни системи със 100% възобновяеми източници.

Wartsila разбира, че интегрирането на енергийната система се случва на ниво електроцентрала, през целия жизнен цикъл на инсталацията.

Разбиране

Интеграторът на енергийната система трябва да разбира развитието на пазара и да анализира икономическите и пазарни тенденции, за да идентифицира базираните на стойност възможности за клиентите на битовия и промишления пазар. Съвременно моделиране на енергийната система, отчитащо ограниченията в технологичната гъвкавост, профили на възобновяемата енергия с висока разделителна способност, едновременна оптимизация на енергията и запасите, трябва да бъде проведено с цел идентифициране на изискванията и дългосрочните нужди от допълнителен капацитет за оптимални енергийни системи. Това осигурява цялостен поглед върху типа активи, които следва да се интегрират, системните изисквания на ниво клиент или държава и типа технологии, необходими за свеждане на разходите до минимум и максимално увеличаване на ефективността и надеждността.

Проектиране и изграждане

На базата на анализ и оптимизиране на енергийната система, следващата стъпка е да се проектират и изградят активите, необходими за нея. Това изисква разглеждане на всеки отделен актив, например изграждане на нова електроцентрала, която може да бъде хибридна (обединяваща соларни мощности, двигатели, система за съхранение) или използваща една-единствена технология, за определяне на различните подсистеми, които е необходимо да се интегрират и осигурят едно функциониращо звено, което може да работи в енергийната система по предназначение. Тази стъпка изисква също разбиране на профилите по отношение на стойността, експлоатацията и поддръжката за клиентите в зависимост от сложността на енергийната система и броя енергийни източници, които ще бъдат интегрирани, за да се създаде една оптимална енергийна система.

Обслужване

Обслужването цели да осигури комплексно разбиране на енергийните системи, включително напълно интегрирани активи и усъвършенстван софтуер, съчетани с услуги с добавена стойност за клиентите през целия експлоатационен живот. Тази стъпка включва също разбиране на нуждите на клиентите през целия експлоатационен живот и как да се оптимизира и поддържа съществуващото портфолио от активи на енергийния оператор.

Като системен интегратор, предлагащ моделиране и определяне на оптималните енергийни системи, както и интегриране на продукти и решения към съществуващите активи на мрежата, Wartsila разполага със знанията и възможностите да улесни пътя към 100% възобновяема енергия на ниво държава, общност и клиент. Освен това, като водещ доставчик на ЕРС и поддръжка през целия експлоатационен живот, Wartsila осигурява помощ за клиентите с комбинация от електроцентрали с двигатели, решения за получаване на енергия от газ, интегрирани соларни PV инсталации, системи за съхранение на енергия, интегриране и оптимизация на жизнения цикъл. Например, Ню Мексико в САЩ е едно от най-добрите места за системи със 100% възобновяема енергия поради изобилието от вятърни и соларни ресурси. Резултати от моделирането на Wartsila на енергийната система за оптимизиран път от настоящите 10% източници на възобновяема енергия до система със 100% източници на възобновяема енергия показва увеличение от 954 MW при гъвкавите газови мощности и 700 MW увеличение на съхранената енергия в сравнение с настоящото портфолио. Освен това, когато се сравняват два алтернативни сценария за Ню Мексико, продължаването на инвестициите в негъвкави решения води до повече нежелани последствия, включително интензитет на въглеродните емисии от 518 g/kWh в сравнение с почти 0 g/kWh при гъвкаво портфолио.

Пример:

В Аризона Tucson Electric Power (TEP), дъщерно дружество на Fortis Inc., изгражда 200 MW централа за интелигентно генериране на енергия (Smart Power Generation, SPG) на Wartsila, за да осигури необходимата гъвкавост и да интегрира източници на възобновяема енергия в енергийната система. В усилията си да доставя поне 30% от енергията си от възобновяеми източници до 2030 г., TEP избира Wartsila тъй като SPG централата предлага гъвкавост с бърз старт и е добре оборудвана да реагира на периодичните прекъсвания и другите предизвикателства, свързани с разширяване на портфолиото източници на възобновяема енергия. Централата се изгражда на площадката на съществуваща генераторна станция, която в момента обхваща активи, работещи както с природен газ, така и активи с възобновяема енергия.

Двигателите на Wartsila ще заменят два от съществуващите по-стари парогенератори, с което ще се подобри цялостната ефективност на централата. Това също така ще намали и емисиите на азотни оксиди (NOX) от централата с приблизително 60%, равняващи се на около 350 тона годишно. Освен това, двигателите на Wartsila изискват минимални количества вода за охлаждане, което е важен фактор за горещия, сух климат на Аризона.
Tucson Electric Power, Аризона