Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Динамический спрос - это название полупассивной технологии для поддержки реагирования на спрос путем регулирования нагрузки на энергосистему . (Это также название независимой некоммерческой организации в Великобритании, поддерживаемой благотворительным грантом Фонда Эсме Фэйрбэрн, направленным на продвижение этой технологии.) Концепция заключается в том, что путем мониторинга частоты в электросети. как собственные средства управления, прерывистые бытовые и промышленные нагрузки включаются / выключаются в оптимальные моменты, чтобы сбалансировать общую нагрузку сети с генерацией, уменьшая критические рассогласования мощности. [1]Поскольку это переключение только продлит или задержит рабочий цикл устройства на несколько секунд, это будет незаметно для конечного пользователя. Это основа динамического контроля спроса. В Соединенных Штатах в 1982 году патент на эту идею (ныне истекший) был выдан инженеру по энергетическим системам Фреду Швеппе. [2] На основе этой идеи были выданы другие патенты. [3] [4] [5] [6]

Динамический спрос аналогичен механизмам реагирования спроса для управления бытовым и промышленным потреблением электроэнергии в ответ на условия предложения, например, когда потребители электроэнергии сокращают свое потребление в критические моменты или в ответ на цены. [7] Разница в том, что устройства с динамическим потреблением пассивно отключаются при обнаружении напряжения в сети, в то время как механизмы реагирования на запрос откликаются на переданные запросы на отключение,

Необходимость спиннингового резерва [ править ]

В энергокомпании может предсказать с достаточной степенью точности ( как правило , в течение одного или двух процентов) картина спроса в течение конкретного дня. Это означает , что свободный рынок в электроэнергии имеет возможность планировать достаточно просто базовую нагрузку заранее. Любой остающийся дисбаланс может быть вызван либо неточностями в прогнозе, либо незапланированными изменениями в поставке (например, отказ электростанции ) и / или спросе. Такие дисбалансы устраняются путем запроса генераторов на работу в так называемом режиме частотной характеристики (также называемом режимом управления частотой ), непрерывно изменяя их выходную мощность, чтобы поддерживать частоту около требуемого значения.

Частота сети является общесистемным индикатором общего дисбаланса мощности. Например, он упадет, если будет слишком большой спрос, потому что генераторы начнут немного замедляться. Генератор в режиме частотно-ответ будет, при номинальных условиях, работать при пониженной мощности, чтобы поддерживать буфер резервных мощностей. Затем он будет постоянно изменять свою мощность на посекундной основе в соответствии с потребностями сети с контролем спада скорости .

Этот вращающийся резерв является значительными расходами для энергокомпаний, поскольку часто приходится сжигать топливо или терять потенциальную продажу электроэнергии для его поддержания. Тип генерации, используемый для быстрого реагирования, обычно работает на ископаемом топливе, который производит выбросы от 0,48 до 1,3 тонны эквивалента CO 2 на каждый генерируемый мегаватт-час (МВтч). Таким образом , с этим дисбалансом связана значительная нагрузка на окружающую среду в виде увеличения выбросов парниковых газов.

Локальный контроль нагрузки [ править ]

Сушилка для белья с переключателем управления нагрузкой для снижения пикового спроса

В принципе, любое устройство, которое работает в рабочем цикле (например, промышленные или бытовые кондиционеры , водонагреватели , тепловые насосы и холодильное оборудование ), может быть использовано для обеспечения постоянной и надежной услуги балансировки сети путем синхронизации их рабочих циклов в зависимости от нагрузки системы. .

Поскольку можно измерить частоту сети от любой розетки в сети, можно разработать контроллеры для электрических приборов, которые обнаруживают любой частотный дисбаланс в режиме реального времени. Приборы с динамическим спросом будут реагировать на этот же сигнал. Когда частота уменьшается, они с большей вероятностью отключатся, уменьшая нагрузку на сеть и помогая восстановить баланс. Когда частота превышает стандартную, они с большей вероятностью включатся, используя избыточную мощность. Очевидно, что контроллер также должен гарантировать, что прибор ни в коем случае не выйдет за пределы допустимого рабочего диапазона. Поскольку частота сети напрямую связана со скоростью вращения генераторов.в системе миллионы таких устройств, действующих вместе, будут действовать как огромная, быстро реагирующая пиковая электростанция .

Вспомогательные услуги [ править ]

Динамический контроллер также может предоставлять другие вспомогательные услуги , такие как помощь в восстановлении после аварийного запуска - возможность возобновления работы энергосистемы после отключения электроэнергии - если эта функция запрограммирована. Обычно черный старт затруднен из-за большого количества реактивных нагрузок, пытающихся одновременно потреблять мощность при запуске при низком напряжении . Это вызывает огромные перегрузки, которые отключают местные выключатели, задерживая полное восстановление системы. Динамический контроллер мог заставить эти нагрузки как бы «ждать своей очереди», пока не будет восстановлена ​​полная мощность.

Другой жизненно важной услугой по балансировке является «быстрый резерв», который представляет собой использование резервной установки для замены возможной потери выработки (например, из-за отказа генератора или потери линии электропередачи ). Благодаря быстрому сбросу нагрузки во время раскрутки работающих генераторов и последующему переключению обратно, чтобы вернуть частоту к стандарту, динамические контроллеры могут сэкономить высокую стоимость генераторов с быстрым резервом . Кроме того, быстрая скорость отклика этого метода позволит избежать возможных отключений .

Эта технология также может способствовать более широкому использованию генерации из переменных источников, таких как энергия ветра . Методы со стороны спроса могут быть эффективным и рентабельным способом помочь интегрировать этот ресурс в сеть. В частности, это позволит этим источникам работать вместе с виртуальными резервами энергии, такими как муниципальные водонапорные башни [8], чтобы обеспечить разумно предсказуемую управляемую мощность.

Проблемы реализации [ править ]

Устройства с динамическим спросом могут сэкономить значительное количество энергии за счет предоставляемых ими услуг. Но прежде чем динамический контроль спроса может быть широко внедрен, необходимо ввести регулирование, предписывающее установку, по крайней мере, на новые устройства, или должен быть создан эффективный рыночный механизм, справедливо вознаградивший установку технологии. Один из предполагаемых методов состоит в том, чтобы включить счетчик электроэнергии, который измеряет потребление электроэнергии, также, чтобы измерять частоту сети и переключаться на более высокий тариф, если частота падает ниже определенного уровня. Тогда в ежемесячном счете за электроэнергию будет указано, что столько часов (и столько киловатт-часов) были по обычному тарифу и несколько часов по тарифу с коротким предложением. Те потребители, у которых нет умного управления спросом, должны платить дополнительные расходы, но те, кто устанавливает умные технологии, которые адаптируются к коротким периодам предложения, сэкономят деньги.

1 марта 2011 года RLtec запустила услугу динамической частотной характеристики спроса в устройствах нагрузки горячего водоснабжения и отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, распределенных в одной из крупнейших сетей супермаркетов Великобритании, Sainsbury's . Эта услуга виртуальной электростанции мегаваттного масштаба обеспечивает коммерческое регулирование частоты для National Grid в Великобритании. Теперь компания называется Open Energi. [9]

Частотная служба и резервная служба [ править ]

Основная статья: Национальная служба сетевого резервирования

Национальная электросеть в Великобритании уже является массовым пользователем этой технологии в промышленных масштабах - до 2  ГВт нагрузки могут быть мгновенно потеряны из-за частотно-чувствительных реле, отключающих сталелитейные заводы и т. Д., Что соответствует 20-минутному циклу повышением до 2  ГВт довольно маленьких аварийных дизель-генераторов. Для полного описания этой сложной системы см., Например, «Потенциальный вклад аварийного дизельного резервного генератора в решение проблемы непостоянства и изменчивости возобновляемых источников энергии» - доклад Дэвида Эндрюса из Wessex Water, который тесно сотрудничает с Национальной энергосистемой Великобритании для предоставления этой услуги, выступил на семинаре Открытого университета «Как справиться с изменчивостью - интеграция возобновляемых источников энергии в электроэнергетическую систему» ​​24 января 2006 г. [10]

До 5  ГВт такой дизельной генерации используется во Франции для аналогичных целей, но эти технологии кажутся относительно неизвестными [11] [ требуется лучший источник ] . Нет никаких причин, по которым их не следует массово увеличивать [12] [ нужен лучший источник ], чтобы справиться даже с перебоями, вызванными ветроэнергетикой.

Расследование правительства Великобритании [ править ]

В августе 2007 года правительство Великобритании опубликовало отчет, в котором описывается потенциал технологий с динамическим спросом. [13] В отчете не содержится рекомендаций правительству поощрять его внедрение. В нем перечислен ряд технических и экономических препятствий на пути его внедрения и рекомендуется изучить их, прежде чем правительство будет поощрять использование динамического спроса. Динамический спрос - один из элементов более широкого правительственного исследования технологий, которые могут сократить выбросы парниковых газов.

Однако в 2009 году было объявлено, что теперь в Великобритании продаются бытовые холодильники с системой динамического контроля нагрузки. [14] [ нужен лучший источник ]

См. Также [ править ]

  • Расширенная автоматизация распределения
  • Система управления распределением
  • Реагирование на спрос Динамический спрос на интеллектуальную сеть
  • Рынок электроэнергии
  • Розничная торговля электроэнергией
  • Управление спросом на энергию
  • Гибкая система передачи переменного тока
  • Совместимость с сеткой
  • GridLAB-D
  • Список проектов по хранению энергии
  • Активы по снижению энергопотребления

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/20090609003228/http://www.berr.gov.uk/files/file41011.pdf page3 бытовые и промышленные
  2. ^ Патент США 4317049 , «Frequency адаптивный, мощность энергии повторно планировщик», выпущенный 1982-02-23 
  3. ^ Патент США 7010363 , «Электрические методы управления и регулирование потребления энергии прибора и электрические системы потребления энергии», выданный 2006-03-07 
  4. ^ Патент США 7149605 , «Электрические методы распределения электроэнергии управления, электрические потребности в энергии методов мониторинга и устройство управления питанием», выданный 2006-12-12 
  5. ^ Патент США 7420293 , «Электрические методы управления и регулирование потребления энергии прибора и электрические системы потребления энергии», выданный 2008-09-02 
  6. ^ Патент США 8073573 , «Методы управления распределением электроэнергии, методы мониторинга спроса на электроэнергию и устройства управления питанием», выдан 06.12.2011. 
  7. ^ [1] Описание французского тарифа на снижение спроса EJP.
  8. ^ DJ Hammerstrom и др "Pacific Northwest GridWise ™ Тестовая Демонстрационные проекты: Часть I. Peninsula Проект Olympic,". PNNL-17167, октябрь 2007.
  9. ^ http://www.openenergi.com/our-customers/sainsburys/
  10. ^ http://stadium.open.ac.uk/stadia/preview.php?s=1&whichevent=720
  11. ^ http://www.claverton-energy.com/conference/programme
  12. ^ https://web.archive.org/web/20100217164416/http://www.claverton-energy.com/download/131/
  13. ^ http://www.berr.gov.uk/files/file41011.pdf
  14. ^ http://www.claverton-energy.com/bbc-talks-about-dynamic-demand-smart-fridges-and-smart-metering.html

Внешние ссылки [ править ]

  • Динамический спрос Великобритания
  • Open Energi
  • Примечание о потенциальной ценности контроля «динамического спроса» (в Великобритании / ЕС)
  • «Контроль частоты посредством управления спросом» . Национальная сеть. Архивировано из оригинала на 2011-06-11 . Проверено 22 ноября 2010 .