ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
ENERGY AND ECOLOGY
Статья поступила в редакцию 18.01.13. Ред. рег. № 1519 The article has entered in publishing office 18.01.13. Ed. reg. No. 1519
УДК 621.31
МИКРОСЕТЬ НА ОСНОВЕ ВИЭ КАК ИНСТРУМЕНТ КОНЦЕПЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
1 2 1 В.В. Харченко , В.Б. Адомавичюс , В.А. Гусаров
всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, 2, ВИЭСХ Тел. (499) 171-27-43; e-mail: viesh@dol.ru, www.viesh.ru
2Каунасский технологический университет, Каунас, Литва
Заключение совета рецензентов 23.01.13 Заключение совета экспертов 30.01.13 Принято к публикации 06.02.13
Широкое распространение на практике во всем мире получает концепция малой распределенной энергетики. Распределенный энергетический ресурс - это совокупность генерирующих источников, распределенных по всей распределительной сети, как со стороны потребителя, так и со стороны поставщика. Рассмотрены принципы построения микросети на основе ВИЭ в качестве инструмента реализации концепции распределенной энергетики.
Ключевые слова: распределенная энергетика, локальная микросеть, структура, возобновляемая энергия, генерирование электроэнергии
RES-BASED MICROGRID AS AN INSTRUMENT OF DISTRIBUTED
ENERGY CONCEPT
V.V. Kharchenko1, V.B. Adomavicius2, V.A. Gusarov1
1 All-Russian Scientific Research Institute for Electrification of Agriculture (VIESH) VIESH, 1st Veshnyakovsky pr., 2, Moscow, 109456, Russia Tel. (499) 171-27-43; e-mail: viesh@dol.ru, www.viesh.ru
2 Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania
Referred 23.01.13 Expertise 30.01.13 Accepted 06.02.13
A small distributed energy concept is world wide spread nowadays. The distributed power resource is a set of generating sources distributed along distribution network both from the consumer and from the supplier sides. Principles of design and construction of RES-based micro-networks as the tools of the distributed energy concept are considered in the paper.
Keywords: distributed energy, local micro-network, renewable energy, electricity generation.
Харченко Валерий Владимирович
Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, главный научный сотрудник, доктор технических наук, профессор
Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, энергоснабжение,
энергоэффективность
Публикации: 243
Гусаров Валентин Александрович
Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, заведующий лабораторией, кандидат технических наук Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, энергоснабжение, энергоэффективность Публикации: 37
Витаутас Адомавичюс
Сведения об авторе: Каунасский технологический университет, инженер-электротехник, доктор наук Область научных интересов: исследование и применение систем возобновляемой энергии малой мощности.
8о
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (119) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
Распределенное производство электроэнергии -это относительно новое направление развития глобальной энергетики, которое в последнее время активно разрабатывается и привлекает все большее внимание научной общественности и бизнеса, поскольку это один из важнейших факторов повышения энергетической безопасности таких стран как Россия. Около 2/3 территории страны, на которой проживает порядка 20 млн. человек, не охвачено централизованным электроснабжением, а на значительной ее части отсутствуют вообще какие либо источники энергии. Более 50% регионов страны энергодефицитны.
Децентрализация энергоснабжения является жизненной необходимостью для населения, проживающего на огромных пространствах страны, и мощным стимулом для вовлечения этих территорий в хозяйственную деятельность.
Основой решения этой задачи является освоение новых технологий экологически чистой возобновляемой энергетики. Автономное энергоснабжение - это та ниша, где использование возобновляемых источников энергии и, в частности, энергии Солнца, уже сегодня экономически оправдано. Важным условием развития распределенного производства энергии и энергоснабжения локальных потребителей - это рассредоточенное строительство когенерационных электростанций малой мощности (30 кВт - 3МВт) с использованием имеющихся на местах возобновляемых энергоресурсов, замена всех газовых котельных на когенерационные энергетические установки, в том числе на базе ВИЭ.
В этой области энергетики еще только складываются основные термины и понятия, происходит разграничение объектов малой энергетики по типу вырабатываемого энергоресурса и мощности. Тем не менее, работы в этом направлении развиваются достаточно интенсивно во всем мире и в России, в том числе.
К настоящему времени в РФ решением Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям утверждена технологическая платформа «Малая распределенная энергетика» (ТП «МРЭ»). Организацией-координатором определено ЗАО «АПБЭ». Сформирован Координационный и Экспертный советы. Проведены две Всероссийские конференции «Развитие малой распределенной энергетики в России». Тем не менее, еще многие вопросы требуют тщательной разработки. Сформулирован ряд понятий, уточнение которых продолжается.
В самом общем виде распределенный энергетический ресурс может быть охарактеризован как совокупность генерирующих источников, которые могут быть распределены по всей распределительной сети, причем как со стороны потребителя, так и со стороны поставщика.
Под такое определение подпадают и так называемые микросети, концепция которых развивается в ВИЭСХ совместно с Каунасским технологическим университетом (Литва) [1-3]. Микросеть рассматривается как система взаимосвязанных и объединенных сетью объектов как генерирующих электроэнергию в сеть, так и потребляющих энергию из сети.
В последнее время для автономного энергоснабжения удаленных потребителей начали использовать комбинированные системы, основанные на использовании двух и более источников ВИЭ. Эти источники могут успешно дополнять друг друга, вследствие чего потребность в аккумулировании и использовании резервных источников энергоснабжения снижаются. Особенно эффективными автономные системы могут быть организованны при наличии исчерпывающей информации о потенциале различных ВИЭ в данной местности, конкретно на объекте.
Однако часто трудно на одном объекте, особенно если это небольшой крестьянский дом, реализовать энергосистемы на базе всех потенциально возможных источников. Кроме того, в большинстве случаев трудно сбалансировать соотношение по времени и мощности нагрузки и генерацию электроэнергии, поскольку источники генерации и потребители немногочисленны.
Значительно легче все эти проблемы устранить, если и число источников генерации, и число потребителей электроэнергии будет существенно больше, и они будут разнообразнее. Эти условия легко реализовать, если создать локальную микросеть [4].
Микросеть - это интегрированная энергетическая система небольшой мощности с распределенными генераторами и потребителями энергии.
В микросети можно реализовать широкую интеграцию локальных бестопливных
возобновляемых источников энергии, в первую очередь таких, как солнечная энергия.
Когда микросети соединены с централизованной электросетью, большого влияния на работу энергосистемы они оказать не могут, поскольку основная часть энергии производится и потребляется в пределах микросети. Здесь есть возможность установить цену на электроэнергию ниже рыночной, потому что в микросети нет огромной инфраструктуры, многочисленного персонала и больших расходов на энергоносители.
Локальные микросети являются быстро развивающейся областью энергетики. Они имеют целый ряд преимуществ перед традиционными способами генерирования и снабжения энергии. Как показано на рис. 1, в 2010-2016 годах имеет место и прогнозируется рост суммарной мощности микросетей на мировом рынке в 3-4,5 раза.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
5000 4500 4000 3500 3000 Я 2500 М2000 1500 1000 500 0
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Рис.1. Рост суммарной мощности микросетей на мировом рынке 2010-2016 г. Fig. 1. Growth of total capacity of microgrids in the world market of 2010-2016
С другой стороны, одной из стратегических задач сельской энергетики сегодня является снижение энергоемкости сельхозпроизводства на основе широкого использования новых прогрессивных технологий выработки и потребления энергетических ресурсов. Перспективным путем решения проблемы является расширение масштабов использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Кроме экономии традиционных энергоресурсов, использование ВИЭ открывает возможности организации энергоснабжения удаленных, не соединенных с центральными сетями, объектов, в первую очередь сельскохозяйственного назначения.
При опережающих темпах роста малоэтажного строительства на селе, его доля во вновь возводимом жилье в ближайшие 10 лет может возрасти до 70%. При этом уже сегодня складывается тенденция строить поместья и усадьбы с большими наделами земли от 0,5 га и более. Особенностью такого строительства является возведение объектов, удаленных друг от друга настолько, что строительство внешних инженерных сетей, в первую очередь энергетических, становится экономически нецелесообразным. В этой ситуации актуальным становится организация автономного
энергоснабжения. Однако основные источники возобновляемой энергии - солнце и ветер непостоянны в своем проявлении, имеют иногда непрогнозируемые перерывы в поступлении энергии. Это требует создания мощных аккумулирующих систем и создания резервных источников энергоснабжения, что существенно удорожает создаваемые системы.
Существует много вариантов микросетей. Они могут работать не только автономно, но и параллельно с электросетью. Инновации в энергетике и электронике, в технологиях управления, информатике и связи создают
благоприятные условия для развития и совершенствования микросетей, их оптимального управления с поддержанием стандартных и стабильных параметров электроэнергии, несмо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.