Микросети - это небольшие сети, которые опираются на близлежащие солнечные, ветровые или другие возобновляемые источники для обеспечения надежной "зеленой" энергии. Они также могут работать на ископаемом топливе, если того требуют обстоятельства. Микросети могут работать либо независимо от основной сети, что называется "островным режимом", либо они могут быть подключены к основной сети с одинаковым напряжением, получая энергию от основной сети в пиковые моменты и отправляя избыточную энергию обратно в основную сеть в низкие периоды. Когда электросеть переключается, ее доступность не страдает. Если добавить аккумуляторные батареи, микросеть может быть изолирована и работать независимо в "островном режиме", когда более широкая коммунальная сеть выходит из строя. Микросети набирают обороты в последние годы, отчасти благодаря потенциалу повышения эффективности критически важных объектов. К таким объектам относятся станции очистки сточных вод, системы питьевого водоснабжения и медицинские учреждения.
"Микросеть" - это концепция по сравнению с традиционной "большой сетью". Она использует передовые технологии управления и устройства силовой электроники для соединения распределенной энергии с нагрузкой и устройствами накопления энергии для формирования миниатюрной полной энергосистемы. Эта "миниатюрная" энергосистема представляет собой полную энергосистему от производства, передачи и преобразования энергии до конечного потребителя. Она может не только сформировать полнофункциональную локальную сеть источников производительности, но и "работать самостоятельно", не вмешиваясь в работу системы передачи и распределения энергии. Она также может быть подключена к городской электросети через общую точку подключения: когда функция энергоснабжения микросети недостаточна, большая электросеть может восполнить недостаток, а когда выработка электроэнергии велика, избыток энергии может быть возвращен в большую электросеть. При необходимости эти два режима могут переключаться между собой, что полностью обеспечивает безопасную и стабильную работу микросети и большой сети.
Cкомпозиция из остров режим
Технологии распределенной возобновляемой энергии
Будь то на морских островах, в отдаленных районах или в густонаселенных зданиях, поселках или заводах, люди будут все чаще видеть такие приложения распределенной энергии. Например, микросеть из распределенных фотоэлектрических, ветряных и дизельных генераторов может удовлетворить все энергетические потребности рыбаков на отдаленных островах. Например, технологии CCHP и распределенных возобновляемых источников энергии интегрируются в системы микрогрид городских сообществ для обеспечения жителей и предприятий местной и экономически эффективной электроэнергией, горячей водой и услугами охлаждения. Во многом это происходит благодаря технологии микрогрид, которая больше не ограничивается моделью централизованного энергоснабжения муниципальной сети. Она также позволяет строить удаленные острова, сельские районы и особые потребности за пределами муниципальной сети. Распределенные системы энергоснабжения могут быть установлены вблизи пользователей в соответствии с их индивидуальными потребностями.
Как интегратор различных распределенных источников энергии, технология "микросети" имеет широкое пространство для развития и сценарии применения. В полной системе микрогрид распределенная энергия является основным элементом энергоснабжения, а различные виды энергии могут сотрудничать и дополнять друг друга. С энергетической стороны система осуществляет мониторинг и управление энергетической нагрузкой. Что касается системы управления, то для достижения высокой степени автономности микросети необходимо внутреннее планирование и внешняя связь. Накопители холода, тепла и электроэнергии делают микросети надежными и гибкими. В зависимости от того, подключена ли микросеть к большой сети или нет, микросети можно разделить на автономные и подключенные к сети. Сценарии применения автономной микросети включают решение проблем с электричеством на островах и в отдаленных районах, в то время как подключенная к сети микросеть дает гарантию безопасности энергоснабжения для пользователей, а работа в сети может также улучшить экономику всей системы.
Дизельные генераторы в микросети
Огромные расстояния отделяют наши отдаленные населенные пункты от соседей - и от энергетических систем, которые многие из нас считают само собой разумеющимися, когда мы щелкаем выключателем. Поскольку отдаленные населенные пункты не подключены ни к инфраструктуре природного газа, ни к энергосистеме, они вынуждены вырабатывать собственную энергию, сжигая дизельное топливо (получаемое из нефти) для отопления своих домов и зданий, а также для питания своих небольших микросетей. Как и любая другая энергосистема, надежная работа микросети требует точного соответствия спроса и предложения электроэнергии каждую минуту каждого дня. Для достижения этого баланса микросети используют лишь небольшое количество энергии - обычно один дизельный двигатель. В отличие от них, более крупные сети более устойчивы и лучше справляются с внезапными скачками спроса или неожиданными потерями электроэнергии.
Поддержание круглосуточной надежности системы является главным приоритетом для всех операторов энергосистем. Непрерывные (или неперемежающиеся) источники энергии, такие как дизельное топливо и гидроэнергия, обеспечивают энергию круглосуточно. В отличие от них, прерывистые источники энергии, такие как ветер и солнце, обеспечивают переменную мощность, что во многом усложняет работу микросетей. Тем не менее, существует множество успешных примеров интеграции возобновляемых источников энергии в удаленные населенные пункты для создания гибридных микросетей - и этот список продолжает расти по мере того, как проекты доказывают, что они снижают эксплуатационные расходы, загрязнение окружающей среды углекислым газом и зависимость от импортного дизельного топлива.
Использование дизельных генераторов в качестве резервного источника питания может быть хорошим вариантом для микросетей, работающих на возобновляемых источниках энергии. Если вы хотите повысить надежность вашей микросети или улучшить уровень обслуживания, дизельные генераторы могут стать эффективным решением. Дизельные двигатели имеют проверенную технологию и могут предложить высокий уровень надежности. Они также могут обеспечить резервный источник питания в микросетях. Помимо обеспечения резервного питания, дизельные двигатели могут быть объединены вместе для создания системы балансировки нагрузки, которая может синхронизировать питание.
Возобновляемая энергия проникает в микросети
Количество энергии из возобновляемых источников в гибридной микросети известно как уровень проникновения. Поскольку энергетические ресурсы, доступные в любой момент времени, чрезвычайно разнообразны, крупные сетевые системы с большим количеством различных источников энергии способны работать с большим количеством прерывистой возобновляемой энергии (80-100%). В отличие от этого, текущий технический предел проникновения прерывистой возобновляемой энергии в удаленные микросети без накопителей составляет около 20-30%.
Гибридные микросети имеют в наличии лишь небольшое количество энергии. Поскольку прерывистая возобновляемая энергия не производится постоянно, дизельные генераторы должны увеличивать или уменьшать свою мощность в зависимости от количества возобновляемой энергии, доступной в любой момент времени. (Помните: предложение всегда должно точно соответствовать спросу). Старые дизельные генераторы, как правило, работают очень неэффективно на низких оборотах, поэтому частые повышения и понижения оборотов сокращают срок их службы и снижают экономию затрат при работе микросетей на возобновляемой энергии.
Решение
К счастью, существуют новейшие технологии, позволяющие смягчить эти проблемы. Одной из перспективных технологий, которую следует рассмотреть при замене старого дизельного оборудования, является генератор с регулируемой скоростью (ГРС). VSGS эффективно производят электроэнергию с гораздо меньшей скоростью, чем обычные генераторы, что означает, что они потребляют меньше дизельного топлива при дополнении возобновляемой энергии. Кроме того, VSG позволяет увеличить проникновение возобновляемой энергии на максимальных уровнях.
Еще одна технология, которая дополняет прерывистую возобновляемую энергию и знакома большинству людей, - это аккумуляторные батареи. При использовании в сочетании с ветровой или солнечной энергетикой аккумуляторы могут сгладить почасовые или суточные колебания в производстве энергии, обеспечивая подачу электричества, когда солнце не светит или ветер не дует. Однако аккумуляторы не могут накопить достаточно энергии, чтобы справиться с более длительными сезонными изменениями поставок - например, во время долгой арктической зимы, когда солнечного света мало.
Также важна роль большего количества возобновляемых источников энергии в микросетях. Когда спрос на энергию колеблется в течение дня, согласование спроса и предложения становится более сложной задачей - ведь люди готовят пищу, запускают электроприборы и используют электрообогреватели. Снижение общего спроса за счет повышения энергоэффективности и обеспечение более стабильного спроса в течение дня с помощью технологии "умных сетей" может помочь облегчить управление микросетями.
