Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с завода Peaker )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Генераторная станция Кирни , бывшая угольная электростанция с базовой нагрузкой , теперь работающая на газе, на реке Хакенсак в Нью-Джерси.

Пиковые электростанции , также известные как пиковые электростанции , а иногда и просто «пиковые», - это электростанции, которые обычно работают только тогда, когда существует высокий спрос, известный как пиковый спрос , на электроэнергию . [1] [2] [3] [4] Поскольку они поставляют электроэнергию лишь изредка, стоимость потребляемой мощности за киловатт-час намного выше, чем при базовой нагрузке . Пиковая мощность нагрузки растения отправляются в сочетании с базовой нагрузкой электростанциями , которые поставляют надежное и постоянное количество электроэнергии, чтобы удовлетворить минимальный спрос.

Хотя исторически пиковые электростанции часто использовались вместе с угольными установками базовой нагрузки, сейчас пиковые электростанции используются реже. Газотурбинные установки с комбинированным циклом имеют два или более цикла, первый из которых очень похож на пиковую установку, а второй работает на отходящем тепле первого. Такой тип установки часто может быстро запускаться, хотя и с пониженной эффективностью, а затем в течение нескольких часов переходить в более эффективный режим генерации базовой нагрузки. Электростанции с комбинированным циклом имеют такие же капитальные затраты на ватт, что и электростанции с пиковыми значениями мощности, но работают в течение гораздо более длительных периодов и в целом потребляют меньше топлива и, следовательно, дают более дешевую электроэнергию.

По состоянию на 2020 год газовые турбины открытого цикла дают стоимость электроэнергии около 151–198 долларов США за МВтч. [5]

Пиковые часы [ править ]

Пиковые часы обычно бывают утром или поздно днем ​​/ вечером в зависимости от местоположения. В умеренном климате часы пик часто возникают, когда бытовая техника интенсивно используется вечером в нерабочее время. В жарком климате пик обычно приходится на полдень, когда нагрузка на кондиционеры высока, и в это время многие рабочие места все еще открыты и потребляют электроэнергию. В холодном климате пик приходится на утро, когда запускается отопление помещений и промышленность. [6]

Пиковая электростанция может работать много часов в день или всего несколько часов в год, в зависимости от состояния электрической сети региона . Из-за стоимости строительства эффективной электростанции, если пиковая электростанция будет работать только в течение короткого или очень изменчивого времени, экономически нецелесообразно делать ее такой же эффективной, как электростанция с базовой нагрузкой. Кроме того, оборудование и топливо, используемые в установках с базовой нагрузкой, часто непригодны для использования на электростанциях с пиковой нагрузкой, поскольку колебания условий могут серьезно повредить оборудование. По этим причинам атомная энергия , переработка отходов в энергию , уголь и биомасса редко, если вообще когда-либо, используются в качестве пиковых станций.

Производство электроэнергии в Германии в течение дня в 2005 году без использования солнечной и ветровой энергии.

Возобновляемая энергия [ править ]

По мере того, как страны переходят от электростанций с базовой нагрузкой, работающих на ископаемом топливе, к возобновляемым, но непостоянным источникам энергии, таким как ветер и солнечная энергия, соответственно возрастает потребность в сетевых системах хранения энергии в качестве возобновляемых альтернатив построению более пиковых или нагрузочных систем. растения. Другой вариант - более широкое распределение генерирующих мощностей за счет использования сетевых узлов, таких как межсетевые пути WECC .

Типы [ править ]

Пиковые установки обычно представляют собой газовые турбины или газовые двигатели , работающие на природном газе . Некоторые сжигают биогаз или жидкости, полученные из нефти , такие как дизельное топливо и реактивное топливо , но они, как правило, дороже природного газа, поэтому их использование ограничено территориями, не снабженными природным газом. Тем не менее, на многих пиковом заводе можно использовать нефть в качестве резервного топлива, так как хранить нефть в резервуарах очень просто. Термодинамический КПД простого цикл газотурбинных электростанций колеблются от 20 до 42%, причем от 30 до 42% является средним для нового завода.

Для большей эффективности на выходе добавлен парогенератор с рекуперацией тепла (HRSG). Это известно как установка комбинированного цикла . Когенерация использует отработанное тепло для технологических процессов, централизованного теплоснабжения или других видов отопления. Оба эти варианта используются только на установках, которые предназначены для эксплуатации в течение более длительного времени, чем обычно. Природный газ и дизельные генераторы с поршневыми двигателями иногда используются для поддержки сети на небольших предприятиях.

Другим вариантом повышения эффективности и выходной мощности газовых турбин является установка системы охлаждения воздуха на входе в турбину , которая снижает температуру воздуха на входе, увеличивая коэффициент массового расхода. Эта опция в сочетании с резервуаром для хранения тепловой энергии может увеличить выходную мощность турбины в периоды пиковой нагрузки до 30%. [7]

BPA Ежедневная пиковая нагрузка при большой тепловой генерации гидро / базовой нагрузки и прерывистой ветровой энергии. Hydro управляет пиками с некоторой реакцией от термиков. [8]

Плотины гидроэлектростанций намеренно изменяются; они могут вырабатывать меньше во внепиковые периоды и быстро реагировать на пиковые потребности, следовательно, гидроэлектроэнергия может функционировать в качестве электростанции, отслеживающей нагрузку, или электростанции с пиковым значением, а при достаточном количестве воды - электростанции базовой нагрузки. Природные газовые турбины или гидроаккумуляторы часто используются там, где не хватает гидроэлектроэнергии, чтобы реагировать на суточные и еженедельные колебания в производстве и потреблении. [9] Нет ничего необычного в том, что плотина строится с большей пропускной способностью, чем может быть обеспечена водоснабжением, что обеспечивает более высокую пиковую мощность. Модернизация оборудования на существующих плотинах может быть одним из наименее дорогих способов увеличения пиковой выработки. [10]Возможность изменять количество вырабатываемой электроэнергии часто ограничивается требованием удовлетворения минимальных или максимальных потоков ниже по течению. [11]

Гидроэлектроэнергия с гидроаккумулятором является самой мощной формой хранения энергии в сети, используемой для усреднения внепиковых и пиковых потребностей в электроэнергии. Сайт хранит энергию, используя гравитационный потенциал воды, хранящейся в резервуаре. Недорогая внепиковая электроэнергия из источников с базовой нагрузкой или прерывистых источников используется для перекачки воды с низкой отметки в хранилище в высокогорном резервуаре. В периоды высокого спроса на электроэнергию накопленная вода сбрасывается через турбины для производства электроэнергии. Время запуска составляет всего несколько минут, а некоторые могут запускаться за несколько десятков секунд.

Батареи используются в некоторых случаях, когда условия благоприятствуют плавному потоку (избегая дорогостоящей модернизации линии электропередачи), а также для обеспечения пиковой мощности [12] [13] и других сетевых услуг [14], таких как рабочий резерв , иногда в гибридной конфигурации с турбины [15] или дизельные двигатели. Аккумуляторная батарея, безусловно, является самой быстрой из всех электростанций и может реагировать на состояние сети в миллисекундных временных масштабах, давая более медленному оборудованию возможность отреагировать на отключение электроэнергии.

Накопительные аккумуляторы и батареи являются чистыми потребителями, поскольку они не имеют собственного источника энергии, а преобразование между электричеством и накоплением и обратно влечет за собой некоторые потери.

Пиковые солнечные тепловые электростанции были предложены в 2017 году в рамках присуждения премии Министерства энергетики США 2 Market [16] Хэнку Прайсу из SolarDynamics, чья статья «Dispatchable Solar Power Plant» [17] предложила использовать аккумуляторы тепловой энергии, присущие солнечным тепловым электростанциям. энергияэлектростанция, которая позволяет этой форме солнечной энергии на основе тепла генерировать как газовый пик, обеспечивать электроэнергию по требованию днем ​​или ночью и, в свою очередь, контролировать коммунальное предприятие и вносить плату за мощность, которая будет доступна, когда это необходимо, как традиционные пиковое растение. Солнечная тепловая электростанция вырабатывает электроэнергию в электростанции с паровым циклом, как и на традиционной электростанции, но тепло для пара поставляется за счет солнечной энергии, нагревающей такой материал, как расплавленные соли, и накапливает тепло до тех пор, пока не потребуется пар для производства электроэнергии.

Электростанции с базовой нагрузкой [ править ]

Противоположностью пиковых электростанций являются электростанции с базовой нагрузкой . Атомные установки и станции сжигания угля обычно работают непрерывно, останавливаясь только для технического обслуживания или неожиданных отключений. Высокая стоимость атомной энергии на ватт и другие технические проблемы делают их относительно дорогими и неудобными в использовании для отслеживания нагрузки и пикового режима.

Промежуточная нагрузка, следующая за электростанциями, такими как гидроэлектростанции, работает между этими крайними значениями, сокращая свою выработку по ночам и в выходные дни, когда спрос низкий. Станции с базовой нагрузкой и промежуточные станции используются преимущественно для удовлетворения спроса на электроэнергию, потому что более низкий КПД пиковых станций делает их более дорогостоящими в эксплуатации. [2]

См. Также [ править ]

  • Геотермальная энергия
  • Список проектов по хранению энергии
  • Умная сеть электроснабжения
  • От автомобиля к сети
  • Охлаждение воздуха на входе в турбину
  • Нагрузка после силовой установки

Ссылки [ править ]

  1. ^ Возобновляемые и эффективные электроэнергетические системы Гилбертом М. Мастерсом
  2. ^ a b "Карьерные заводы" . Оглторп Пауэр Корпорейшн. Архивировано из оригинала на 2009-11-01 . Проверено 22 августа 2016 .
  3. ^ "Электрические пиковые станции" . Кларк Энерджи . Проверено 6 августа 2019 .
  4. ^ "Пиковые станции | Пиковые станции электроэнергии, использующие газовые двигатели" . Едина . Проверено 18 февраля 2020 .
  5. ^ https://www.lazard.com/perspective/levelized-cost-of-energy-and-levelized-cost-of-storage-2020/
  6. ^ Деннис Р. Ландсберг, Рональд Стюарт: Повышение энергоэффективности в зданиях стр. 284 books.google.ca , по состоянию на 16 ноября 2019 г.
  7. Перейти ↑ Kamal NA, Zuhair AM (2006). Повышение мощности газовой турбины за счет охлаждения приточного воздуха . Судан Eng. Soc. J., 52 (4-6): 7-14.
  8. ^ «BPA Balancing Authority Load and Total Wind Generation» . Transmission.bpa.gov . Дата обращения 16 ноября 2019 .
  9. ^ «Калифорнийская засуха приводит к уменьшению гидроэнергетики, увеличению производства природного газа - Сегодня в энергетике - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Дата обращения 16 ноября 2019 .
  10. ^ Reclamation: Managing water in the West HydroElectric Power www.usbr.gov , по состоянию на 16 ноября 2019 г.
  11. ^ "NC DEQ: Единица потока In-Stream" . deq.nc.gov . Дата обращения 16 ноября 2019 .
  12. ^ «Mitsubishi Electric поставляет систему накопления энергии высокой емкости для подстанции Buzen на Кюсю Электрик» . EQ Int'l Magazine . 4 марта 2016 . Проверено 24 января 2017 года . Объект предлагает возможности хранения энергии, аналогичные тем, которые используются в гидроаккумулирующих установках, при этом помогая улучшить баланс спроса и предложения.
  13. Рианна Ламберт, Фред (23 января 2017 г.). «Тесла незаметно вводит в эксплуатацию свою огромную - самую большую в мире - электростанцию ​​мощностью 80 МВтч совместно с компанией Southern California Edison» . Электрек . Проверено 24 января 2017 года . мощность 20 МВт / 80 МВтч. система будет взимать плату за электроэнергию из сети в непиковые часы, когда спрос низкий, а затем поставлять электроэнергию в часы пик
  14. ^ Shallenberger, Krysti (30 ноября 2015). «5 проектов аккумуляторов, на которые стоит обратить внимание в 2016 году» . Utility Dive . Проверено 24 января 2017 года . управлять спросом в периоды пиковой нагрузки, обеспечивать надежное резервное питание и снижать плату за пиковое потребление в течение дня. Проект также направлен на продажу частотного регулирования. Утилита использует несколько потоков создания ценности
  15. ^ "Внутри первого в своем роде гибридного пикового завода GE и SoCal Edison с батареями и газовыми турбинами" . 2017-04-18 . Проверено 19 апреля 2017 года . два гибридных электрогазотурбинных агрегата (ЭГТ). Каждая пиковая установка находится в диапазоне мощности 50 мегаватт и оснащена комплектом батарей, способных обеспечивать мощность 10 мегаватт и 4 мегаватт-часа. Хитрость здесь в том, как вы координируете систему управления, поэтому с точки зрения работы сети вы видите черный ящик, который подает электроэнергию так, как им это нужно, когда они в ней нуждаются.
  16. ^ «Технологии на рынок | Министерство энергетики» . energy.gov . Проверено 9 января 2018 .
  17. ^ Хэнк Прайс, Дэвид Кирни, Фредерик Ределл, Роберт Чарльз, Фредерик Морс. Диспетчерская солнечная электростанция (PDF) . SolarPACES (Отчет) . Проверено 8 января 2018 . CS1 maint: uses authors parameter (link)