Почему столько шума вокруг микросетей? объясняет, как распределенные микросети трансформируют энергетическую систему.
В первые дни подачи электричества в дома финансист Дж. П. Морган так сильно хотел электричества, что попросил Томаса Эдисона установить «мини-завод» для выработки электроэнергии для своего дома на Мэдисон-авеню. Несколько лет спустя Эдисон щелкнул выключателем на станции Перл-Стрит в Нижнем Манхэттене, которая снабжала электричеством лишь одну квадратную милю.
Теперь электросеть возвращается к своим мелкомасштабным корням. Микросети стали одной из самых горячих тем в энергетической отрасли, потому что они могут преобразовать энергетическую систему из ее нынешней централизованной модели в распределенную структуру с большей надежностью и эффективностью. Чтобы рассказать вам то, что вам нужно знать, мы предлагаем этот объяснитель.
Что такое микросеть?
Микросеть - это система, которая обслуживает конкретного потребителя энергии. Микросети могут иметь локальную генерацию энергии и могут работать как подключенными к сети в целом, так и независимо от нее. Они могут быть разных размеров, от университетского городка или военной базы до отдельного дома. Микросеть отличается от распределенной энергии, такой как солнечная батарея на крыше, своей способностью «отделяться» от сети. То есть локальный источник энергии может работать автономно для питания местных зданий.
Зачем кому-то нужна микросеть?
Главная причина в том, чтобы контролировать свою собственную энергетическую систему. Например, переход в изолированный режим имеет явные преимущества во время отключения электроэнергии. Во время урагана «Сэнди», вызвавшего перебои в работе в миллионах мест, ряд микросетей смогли оставаться в сети и обеспечивать электроэнергией, а иногда и теплом, пусть даже только в основных местах. Стремление к более отказоустойчивым системам и возможность оставаться в сети во время длительных отключений - основная мотивация для инвестиций в микросети, но не единственная.
Микросети также могут повысить энергоэффективность зданий и снизить их воздействие на окружающую среду. Например, в микросети тюрьмы Санта-Рита в округе Аламеда, штат Калифорния, используются локальные солнечные батареи, ветер и топливные элементы, что менее загрязняет окружающую среду, чем получение электроэнергии только из сети. Кроме того, генераторы природного газа, которые производят как тепло, так и электроэнергию, представляют собой очень эффективное использование энергии по сравнению с транспортировкой электроэнергии от крупных электростанций. «Некоторые компании изучают микросети в рамках инициатив по устойчивому развитию, чтобы продемонстрировать лидерство в области возобновляемых источников энергии и передовых энергетических технологий», - сказал Эдвард Крапелс, генеральный директор компании Anbaric Transmission, занимающейся разработкой микросетей.
Как насчет стоимости?
Они недешевы, но они могут окупить себя в долгосрочной перспективе. Очевидно, что установка локальных энергетических систем требует затрат, но владельцы микросетей сообщают, что в долгосрочной перспективе их затраты на электроэнергию могут быть более предсказуемыми и более низкими. Одна из самых известных микросетей находится в Калифорнийском университете в Сан-Диего, который заявляет, что экономит от 800 000 до 850 000 долларов в месяц, используя комбинацию гигантского топливного элемента и солнечной энергии мощностью 3 мегаватта.
Тем не менее, не все арендаторы владеют своим зданием и могут оценить свои затраты на электроэнергию в долгосрочной перспективе. Вот почему большая часть деятельности в области микросетей связана с университетами и учреждениями, говорит Крапельс. По его словам, как только разработчики проектов создадут шаблоны для финансирования микросетей, подобно тому, как банки финансируют солнечные батареи, больше коммерческих клиентов, вероятно, купят их. Затраты на создание микросети, вероятно, со временем снизятся по мере того, как разработчики проектов приобретают опыт, а компоненты обычных микросетей - солнечные батареи, батареи, системы управления - снижаются в цене из-за увеличения объема продаж и технических усовершенствований.
Какие технологии используются в микросети?
Есть смесь, но появляются несколько ключевых моментов. Помимо местного производства электроэнергии, микросети требуют какой-то системы управления и могут иметь накопители энергии, такие как батареи. Система управления жизненно важна для обеспечения того, чтобы избыточная электроэнергия, вырабатываемая на месте, безопасно подавалась в сеть или чтобы микросеть плавно переходила в островной режим. По словам Крапелса, технологические компании все чаще разрабатывают «приборные панели», которые автоматизируют многие задачи, такие как участие в программах реагирования на спрос и прогнозирование потребностей в энергии для управляющих объектами.
В каких местах микросети имеют хороший потенциал для роста?
Потребители энергии, которые ценят надежность, являются первыми кандидатами на микросети. В штатах на восточном побережье США, включая Коннектикут и Нью-Йорк, сильно пострадавших от череды штормов за последние пять лет, действуют программы стимулирования развертывания микросетей для повышения их надежности. Калифорния недавно запустила программу накопления энергии, которая может создать финансовые стимулы для микросетей.
Островные государства также, по прогнозам, станут первыми потребителями крупномасштабных микросетей, поскольку они обычно вырабатывают электроэнергию с помощью дизельных генераторов, что дорого. Navigant Research прогнозирует, что США будут стимулировать наибольший рост микросетей в этом десятилетии, в то время как Европа, которая имеет более надежную сеть, будет отставать. Он прогнозирует рост с 685 мегаватт в прошлом году до пяти гигаватт к 2020 году.
Какова роль инженерных сетей в микросетях?
На данный момент это открытый вопрос. Учитывая, что микросети появились относительно недавно, то, как коммунальные предприятия будут участвовать, вероятно, будет варьироваться от штата к штату. Коммунальные службы играют решающую роль в управлении взаимосвязью между микросетями и сетью в целом, отметил Крапелс. Некоторые дальновидные коммунальные предприятия уже изучили новые бизнес-модели, такие как запуск микросетей от имени клиентов, но другие коммунальные предприятия будут сопротивляться этой тенденции, предсказал он.
Реальная проверка: с какими барьерами сталкиваются микросети?
Микросети сталкиваются с техническими, финансовыми и нормативными препятствиями на пути внедрения. Внедрение технологий, противоречащих существующим бизнес-моделям коммунальных предприятий, чревато проблемами. Как мы видели в ходе дебатов о чистых измерениях и распределенной солнечной энергии, коммунальные предприятия и регулирующие органы задаются вопросом, как коммунальные предприятия будут финансировать инвестиции в энергетическую инфраструктуру, если потребители будут покупать меньше энергии из сети.
Кроме того, микросети могут обеспечить более надежную электроэнергию, но немногие предприятия привыкли придавать финансовую ценность надежности, что может затруднить обоснование этих инвестиций, говорят эксперты. Наконец, остается ряд технических проблем, связанных с обеспечением бесперебойной работы продуктов различных компаний в микросетях. «Как только вы начинаете погружаться в технологию, становится очень сложно», - сказал Джеймс Гэлвин, руководитель программы сертификации технологий Министерства обороны США, который работает над крупной микросетью на военной базе в Мирамаре, Калифорния.