Распределенная генерация - Distributed generation

Распределенная генерация, также распределенная энергия, создание на месте (OSG),[1] или же районная / децентрализованная энергетика, электрический поколение и место хранения в исполнении множества маленьких, сетка -подключенные или подключенные к распределительной системе устройства, называемые распределенные энергоресурсы (DER).[2]

Общепринятый энергостанции, Такие как каменный уголь -уволенный, газ, и ядерная энергетика растения, а также гидроэлектростанция плотины и крупномасштабные солнечные электростанции, являются централизованными и часто требуют переданный на большие расстояния. В отличие от этого, системы DER представляют собой децентрализованные, модульные и более гибкие технологии, расположенные рядом с нагрузкой, которую они обслуживают, хотя и имеют пропускную способность только 10 мегаватты (МВт) или меньше. Эти системы могут включать в себя несколько компонентов генерации и хранения; в этом случае они упоминаются как гибридная мощность системы.

Системы DER обычно используют Возобновляемая энергия источники, в том числе малая гидро, биомасса, биогаз, солнечная энергия, ветровая энергия, и геотермальная энергия, и играют все более важную роль для распределение электроэнергии система. Подключенное к сети устройство для хранение электроэнергии также может быть классифицирован как система DER и часто называется распределенная система хранения энергии (DESS). С помощью интерфейса можно управлять и координировать системы DER в рамках умная сеть электроснабжения. Распределенное производство и хранение позволяет собирать энергию из многих источников и может снизить воздействие на окружающую среду и повысить надежность энергоснабжения.

Одной из основных проблем, связанных с интеграцией РЭЭ, таких как солнечная энергия, энергия ветра и т. Д., Является неопределенный характер таких источников электроэнергии. Эта неопределенность может вызвать несколько проблем в системе распределения: (i) она делает отношения спроса и предложения чрезвычайно сложными и требует сложных инструментов оптимизации для балансировки сети, и (ii) она оказывает большее давление на передающую сеть,[3] и (iii) это может вызвать обратный поток мощности от системы распределения к системе передачи.[4]

Микросети современные, локализованные, малые сети,[5][6] вопреки традиционным централизованным электросеть (макросетка). Микросети могут отключаться от централизованной сети и работать автономно, повышая устойчивость сети и помогая смягчать ее нарушения. Обычно это низковольтные сети переменного тока, часто использующие дизельные генераторы, и устанавливаются сообществом, которое они обслуживают. Микросети все чаще используют смесь различных распределенных энергетических ресурсов, таких как солнечные гибридные энергосистемы, что значительно снижает количество выделяемого углерода.

Обзор

Исторически центральные станции были неотъемлемой частью электрической сети, в которой крупные генерирующие объекты специально располагались либо рядом с ресурсами, либо иным образом вдали от населенных пунктов. центры нагрузки. Они, в свою очередь, снабжают традиционную сеть передачи и распределения (T&D), которая распределяет большую часть энергии по центрам нагрузки, а оттуда потребителям. Они были разработаны, когда затраты на транспортировку топлива и внедрение генерирующих технологий в населенные районы намного превышали затраты на разработку объектов T&D и тарифы. Центральные электростанции обычно проектируются таким образом, чтобы воспользоваться доступной экономией на масштабе в зависимости от конкретного объекта, и строятся как «разовые» индивидуальные проекты.

Эти эффект масштаба начали выходить из строя в конце 1960-х годов, и к началу 21-го века Central Plants, возможно, больше не могла поставлять конкурентоспособно дешевую и надежную электроэнергию более удаленным потребителям через сеть, потому что станции стали стоить меньше, чем сеть, и имели становятся настолько надежными, что почти все сбои в подаче электроэнергии происходят в сети.[нужна цитата ] Таким образом, сеть стала основным фактором роста затрат на электроэнергию удаленных потребителей и проблем с качеством электроэнергии, которые стали более острыми, поскольку цифровое оборудование требовало чрезвычайно надежной электроэнергии.[7][8] Повышение эффективности больше не происходит за счет увеличения генерирующих мощностей, а за счет небольших блоков, расположенных ближе к местам спроса.[9][10]

Например, угольные электростанции строятся вдали от городов, чтобы их сильное загрязнение воздуха не влияло на население. К тому же такие заводы часто строят возле угольные шахты минимизировать затраты на транспортировку угля. Гидроэлектростанции установки по своей природе ограничены работой на участках с достаточным водным потоком.

Низкое загрязнение является решающим преимуществом электростанций комбинированного цикла, которые сжигают натуральный газ. Низкое загрязнение позволяет растениям находиться достаточно близко к городу, чтобы обеспечить районное отопление и охлаждение.

Распределенные энергоресурсы производятся массово, имеют небольшие размеры и менее привязаны к конкретным объектам. Их развитие возникло из:

  1. озабоченность по поводу предполагаемых внешних затрат на производство центральной электростанции, особенно экологические проблемы;
  2. возрастающий возраст, износ и ограничения мощности T&D для большой мощности;
  3. растущая относительная экономия массового производства небольших бытовых приборов по сравнению с тяжелым производством более крупных устройств и строительством на месте;
  4. Наряду с более высокими относительными ценами на энергию, более высокой общей сложностью и общими затратами на регулирующий надзор, администрирование тарифов, учет и выставление счетов.

Рынки капитала пришли к пониманию того, что ресурсы подходящего размера для индивидуальных клиентов, распределительных подстанций или микросетей могут предложить важные, но малоизвестные экономические преимущества по сравнению с центральными станциями. Меньшие единицы предлагали большую экономию от массового производства, чем большие могли получить за счет размера единицы. Такая повышенная стоимость - за счет улучшения финансовых рисков, инженерной гибкости, безопасности и качества окружающей среды - этих ресурсов часто может более чем компенсировать их очевидные недостатки в плане затрат.[11] DG по отношению к центральным предприятиям должны быть обоснованы на основе жизненного цикла.[12] К сожалению, многие прямые и практически все косвенные выгоды от DG не отражаются в традиционных коммунальных услугах. денежный поток бухгалтерский учет.[7]

В то время как приведенная стоимость распределенной генерации (РГ), как правило, дороже, чем традиционные централизованные источники на основе киловатт-часов, это не учитывает отрицательные аспекты традиционных видов топлива. Дополнительная надбавка к DG быстро снижается по мере роста спроса и развития технологий.[нужна цитата ][13][14] а достаточный и надежный спрос может принести эффект масштаба, инновации, конкуренцию и более гибкое финансирование, что может сделать ГД по чистой энергии частью более диверсифицированного будущего.[нужна цитата ]

Распределенная генерация снижает количество энергии, теряемой при передаче электричества, потому что электричество вырабатывается очень близко от того места, где оно используется, возможно, даже в том же здании. Это также уменьшает размер и количество линий электропередач, которые необходимо построить.

Типовые системы РЭД в зеленый тариф (FIT) имеют низкие эксплуатационные расходы, низкий уровень загрязнения и высокую эффективность. В прошлом эти черты требовали преданных своему делу инженеров-технологов и крупных сложных заводов для уменьшения загрязнения. Однако современные встроенные системы может обеспечить эти черты автоматизированными операциями и Возобновляемая энергия, Такие как солнечный, ветер и геотермальный. Это уменьшает размер электростанции, которая может приносить прибыль.

Сетевой паритет

Сетевой паритет происходит, когда Альтернативная энергетика источник может производить электроэнергию по нормированной стоимости (LCOE ), которая меньше или равна розничной цене конечного потребителя. Достижение сетевого паритета считается точкой, в которой источник энергии становится претендентом на широкое развитие без субсидии или государственная поддержка. С 2010-х годов паритет энергосистемы для солнечной и ветровой энергии стал реальностью на все большем числе рынков, включая Австралию, несколько европейских стран и некоторые штаты США.[15]

Технологии

Распределенный энергоресурс (DER) системы представляют собой маломасштабные технологии производства или хранения энергии (обычно в диапазоне от 1 кВт до 10 000 кВт)[16] используется для обеспечения альтернативы или улучшения традиционной электроэнергетической системы. Системы DER обычно характеризуются высоким начальным капитальные расходы за киловатт.[17] Системы DER также служат в качестве запоминающего устройства и часто называются Распределенные системы хранения энергии (ДЕСС).[18]

Системы DER могут включать в себя следующие устройства / технологии:

Когенерация

Распространено когенерация источники используют паровые турбины, работающие на природном газе топливные элементы, микротурбины или же поршневые двигатели[21] включить генераторы. Горячий выхлоп затем используется для обогрева помещения или воды, или для привода абсорбционный чиллер [22][23] для охлаждения, например кондиционер. Помимо схем на основе природного газа, проекты распределенной энергетики могут также включать другие виды возобновляемого или низкоуглеродного топлива, включая биотопливо, биогаз, свалочный газ, сточный газ, метан угольных пластов, синтез-газ и попутный нефтяной газ.[24]

В 2013 году консультанты Delta-ee заявили, что на долю топливных элементов приходится 64% мировых продаж. микрокомбинированное производство тепла и электроэнергии прошли обычные системы в продажах в 2012 году.[25] 20000 единиц были проданы в Япония в 2012 году в целом в рамках проекта Ene Farm. С Продолжительность жизни около 60 000 часов для Топливный элемент PEM Это означает, что расчетный срок службы блоков составляет от десяти до пятнадцати лет.[26] По цене 22 600 долларов до установки.[27] На 2013 год действует государственная субсидия на 50 000 единиц.[26]

Кроме того, топливный элемент с расплавленным карбонатом и твердооксидные топливные элементы с использованием природного газа, например, из FuelCell Energy и Энергетический сервер Bloom, или процессы преобразования отходов в энергию, такие как Энергетическая система Gate 5, используются в качестве распределенного энергетического ресурса.

Солнечная энергия

Дальнейшая информация: Фотоэлектрическая система

Фотогальваника, безусловно, самая важная солнечная технология для распределенной генерации солнечная энергия, использует солнечные батареи собран в солнечные панели преобразовывать солнечный свет в электричество. Это быстрорастущий технологии удваивают установленную мощность по всему миру каждые пару лет. Фотоэлектрические системы варьируются от распределенных, жилых и коммерческих на крыше или же здание интегрировано от установок до крупных централизованных коммунальных предприятий фотоэлектрические электростанции.

Преобладающая фотоэлектрическая технология - это кристаллический кремний, пока тонкопленочный солнечный элемент На долю технологий приходится около 10 процентов глобального развертывания фотоэлектрических систем.[28]:18,19 В последние годы фотоэлектрические технологии превратили солнечный свет в электричество. эффективность преобразования, уменьшил установку стоимость за ватт а также его срок окупаемости энергии (EPBT) и приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) и достигла сеточная четность как минимум на 19 различных рынках в 2014 году.[29]

Как самый Возобновляемая энергия источников и, в отличие от угля и ядерной энергии, солнечные фотоэлектрические системы переменны и неотправляемый, но не имеет затрат на топливо, загрязнения окружающей среды, а также значительно снижает вопросы безопасности при добыче и эксплуатации. Он вырабатывает пиковую мощность каждый день около полудня по местному времени. коэффициент мощности составляет около 20 процентов.[30]

Ветровая энергия

Основная статья: Ветровая энергия

Ветряные турбины могут быть распределенными энергоресурсами или они могут быть построены в масштабе коммунального предприятия. У них низкие эксплуатационные расходы и низкий уровень загрязнения, но распределенный ветер, в отличие от ветра коммунального масштаба, имеет гораздо более высокие затраты, чем другие источники энергии.[31] Как и солнечная энергия, энергия ветра переменная и неуправляемая. У ветряных башен и генераторов есть существенные страховые обязательства, вызванные сильным ветром, но высокая эксплуатационная безопасность. Распределенная генерация от ветроэнергетические гибридные энергосистемы совмещает энергию ветра с другими системами DER. Одним из таких примеров является интеграция ветряных турбин в солнечные гибридные энергосистемы, так как ветер имеет тенденцию дополнять солнечную, потому что пиковое время работы каждой системы приходится на разное время дня и года.

Гидроэнергетика

Основные статьи: Малая гидро и Мощность волны

Гидроэлектроэнергия является наиболее широко используемой формой возобновляемой энергии, и ее потенциал уже в значительной степени изучен или находится под угрозой из-за таких проблем, как экологическое воздействие на рыболовство и возросший спрос на доступ к рекреационным объектам. Однако с использованием современных технологий 21 века, таких как мощность волны, может предоставить большие объемы новых гидроэнергетических мощностей с незначительным воздействием на окружающую среду.

Модульный и масштабируемый Турбины с кинетической энергией нового поколения могут быть развернуты в виде массивов для удовлетворения потребностей в жилом, коммерческом, промышленном, муниципальном или даже региональном масштабе. Микрогидрокинетические генераторы не требуют ни плотин, ни водохранилищ, поскольку они используют кинетическую энергию движения воды, будь то волны или поток. На береговой линии или на морском дне строительство не требуется, что сводит к минимуму воздействие на среду обитания и упрощает процесс получения разрешений. Такое производство энергии также оказывает минимальное воздействие на окружающую среду, и нетрадиционные микрогидро-приложения могут быть привязаны к существующим сооружениям, таким как доки, пирсы, опоры мостов или аналогичные конструкции.[32]

Из отходов в энергию

Основные статьи: Из отходов в энергию и Завод по переработке отходов в энергию

Твердые бытовые отходы (ТБО) и природные отходы, такие как отстой сточных вод, пищевые отходы а навоз будет разлагаться и выделять метансодержащий газ, который можно собирать и использовать в качестве топлива в газовых турбинах или микротурбинах для производства электроэнергии в качестве распределенного энергетического ресурса. Кроме того, калифорнийская компания Gate 5 Energy Partners, Inc. разработала процесс преобразования природных отходов, таких как осадок сточных вод, в биотопливо, которое можно сжигать для приведения в действие паровой турбины, вырабатывающей энергию. Эту мощность можно использовать вместо электросети в источнике отходов (например, на очистных сооружениях, ферме или молочном заводе).

Хранилище энергии

Основная статья: Хранение энергии в сети

Распределенный энергетический ресурс не ограничивается выработкой электроэнергии, но также может включать в себя устройство для хранения распределенной энергии (DE).[18] Приложения распределенных систем хранения энергии (DESS) включают в себя несколько типов батарей, насосная гидро, сжатый воздух, и накопитель тепловой энергии.[33]:42 Доступ к накопителю энергии для коммерческих приложений легко доступен с помощью таких программ, как хранение энергии как услуга (ESaaS).

PV хранилище

Общий аккумуляторная батарея технологии, используемые в сегодняшних фотоэлектрических системах, включают свинцово-кислотная батарея с регулируемым клапаном (свинцово-кислотная батарея ), никель-кадмиевый и литий-ионные батареи. По сравнению с другими типами свинцово-кислотные батареи имеют более короткий срок службы и более низкую плотность энергии. Однако из-за их высокой надежности низкая саморазряд (4–6% в год), а также низкие капиталовложения и затраты на обслуживание, они в настоящее время являются преобладающей технологией, используемой в небольших домашних фотоэлектрических системах, так как литий-ионные батареи все еще разрабатываются и примерно в 3,5 раза дороже свинцовых. -кислые батареи. Кроме того, поскольку накопители для фотоэлектрических систем являются стационарными, более низкая плотность энергии и мощности и, следовательно, больший вес свинцово-кислотных аккумуляторов не так важны, как для электрические транспортные средства.[34]:4,9
Однако литий-ионные батареи, такие как Tesla Powerwall, потенциально могут заменить свинцово-кислотные батареи в ближайшем будущем, так как они интенсивно развиваются, и ожидается снижение цен из-за эффект масштаба обеспечивается крупными производственными мощностями, такими как Гигафабрика 1. Кроме того, литий-ионные аккумуляторные батареи электромобили могут служить в качестве запоминающих устройств в будущем, поскольку большинство транспортных средств припарковано в среднем 95 процентов времени, их батареи можно использовать для передачи электроэнергии от автомобиля к линиям электропередач и обратно. Другие аккумуляторные батареи, которые рассматриваются для распределенных фотоэлектрических систем, включают: натрий-сера и редокс ванадия батареи, два известных типа расплавленная соль и поток аккумулятор соответственно.[34]:4

От автомобиля к сети

У будущих поколений электромобилей может быть возможность получать энергию от батареи в от транспортного средства к сети в сетку при необходимости.[35] An сеть электромобилей имеет потенциал служить DESS.[33]:44

Маховики

Продвинутая маховик накопителя энергии (FES) хранит электроэнергию, вырабатываемую из распределенных ресурсов, в виде угловых кинетическая энергия за счет разгона ротора (маховик ) до очень высокой скорости примерно от 20 000 до более 50 000 об / мин в вакуумной камере. Маховики могут быстро реагировать, поскольку они накапливают и возвращают электроэнергию в сеть за считанные секунды.[36][37]

Интеграция с сеткой

По соображениям надежности ресурсы распределенной генерации будут подключены к той же сети передачи, что и центральные станции. При интеграции этих ресурсов в сеть возникают различные технические и экономические проблемы. Технические проблемы возникают в области качество электроэнергии, стабильность напряжения, гармоники, надежность, защита и управление.[38][39] Поведение защитных устройств в сети должно быть проверено для всех комбинаций генерации распределенной и центральной станции.[40] Широкомасштабное развертывание распределенной генерации может повлиять на функции всей сети, такие как контроль частоты и распределение резервов.[41] Как результат, умная сеть электроснабжения функции, виртуальные электростанции [42][43][44] и сетевое хранилище энергии Такие как мощность на газ станции добавляются в сетку. Конфликты возникают между коммунальными предприятиями и организациями, управляющими ресурсами.[45]

У каждого ресурса распределенной генерации есть свои проблемы интеграции. Как солнечная энергия, так и энергия ветра имеют прерывистую и непредсказуемую генерацию, поэтому они создают множество проблем со стабильностью напряжения и частоты. Эти проблемы с напряжением влияют на механическое сетевое оборудование, такое как переключатели ответвлений нагрузки, которые реагируют слишком часто и изнашиваются гораздо быстрее, чем предполагали коммунальные предприятия.[46] Кроме того, без какой-либо формы хранения энергии в периоды высокой солнечной генерации компании должны быстро увеличивать выработку во время заката, чтобы компенсировать потерю солнечной генерации. Такая высокая скорость нарастания дает то, что в отрасли называют утиная кривая (пример ), что является серьезной проблемой для сетевых операторов в будущем.[47] Хранилище может решить эти проблемы, если оно будет реализовано. Маховики показали отличную возможность регулирования частоты.[48] Кроме того, маховики обладают высокой цикличностью по сравнению с батареями, что означает, что они сохраняют ту же энергию и мощность после значительного количества циклов (порядка 10 000 циклов).[49] Батареи краткосрочного использования при достаточно большом масштабе использования могут помочь сгладить кривую кривой и предотвратить колебания использования генератора, а также могут помочь сохранить профиль напряжения.[50] Однако стоимость является основным ограничивающим фактором для хранения энергии, поскольку каждый метод является чрезмерно дорогим для производства в масштабе и сравнительно не энергоемким по сравнению с жидким ископаемым топливом. Наконец, еще один необходимый метод помощи в интеграции фотоэлектрических элементов для правильной распределенной генерации - это использование интеллектуальные гибридные инверторы. Интеллектуальные гибридные инверторы накапливают энергию, когда ее производство превышает потребление. Когда потребление велико, эти инверторы обеспечивают разгрузку системы распределения электроэнергии.[51]

Другой подход не требует интеграции сетей: автономные гибридные системы.

Устранение проблем, связанных с напряжением и частотой, при интеграции DG

Были предприняты некоторые усилия по смягчению проблем с напряжением и частотой из-за более широкого внедрения DG. В частности, IEEE 1547 устанавливает стандарт для взаимосвязи и взаимодействия распределенных энергетических ресурсов. IEEE 1547 устанавливает конкретные кривые, сигнализирующие о том, когда устранять неисправность, в зависимости от времени после нарушения и величины неравномерности напряжения или неравномерности частоты.[52] Проблемы с напряжением также дают устаревшему оборудованию возможность выполнять новые операции. Примечательно, что инверторы могут регулировать выходное напряжение ДГ. Изменение импеданса инвертора может изменить колебания напряжения ДГ, что означает, что инверторы могут управлять выходным напряжением ДГ.[53] Чтобы уменьшить влияние интеграции DG на механическое сетевое оборудование, трансформаторы и переключатели ответвлений могут реализовать определенные кривые зависимости режима отвода от напряжения, уменьшая влияние скачков напряжения из-за DG. То есть переключатели ответвлений нагрузки реагируют на колебания напряжения, которые длятся дольше, чем колебания напряжения, создаваемые оборудованием РГ.[54]

Автономные гибридные системы

Теперь можно комбинировать такие технологии, как фотогальваника, батареи и коген для создания автономных систем распределенной генерации.[55]

Недавние исследования показали, что такие системы имеют низкую нормированная стоимость электроэнергии.[56]

Многие авторы теперь думают, что эти технологии могут позволить массово отказ сетки потому что потребители могут производить электроэнергию, используя от сетки системы в основном состоят из солнечная фотоэлектрическая технологии.[57][58][59] Например, Институт Скалистых гор предположил, что могут иметь место широкомасштабные отказ сетки.[60] Это подтверждается исследованиями на Среднем Западе.[61]

Факторы затрат

Когенераторы также дороже на ватт, чем центральные генераторы.[нужна цитата ] Они пользуются благосклонностью, потому что в большинстве зданий уже сжигается топливо, а когенерация может извлечь больше выгоды из топлива. Местное производство не имеет потери при передаче электроэнергии на большом расстоянии линии электропередач или потери энергии от Эффект Джоуля в трансформаторах, где в целом теряется 8-15% энергии[62] (смотрите также стоимость электроэнергии по источникам ).

Некоторые более крупные установки используют генерацию с комбинированным циклом. Обычно он состоит из газовая турбина чей выхлоп кипит воды для паровая турбина в Цикл Ренкина. Конденсатор парового цикла обеспечивает тепло для обогрева помещения или абсорбционного чиллер. Установки комбинированного цикла с когенерацией обладают наивысшим известным тепловым КПД, часто превышающим 85%.

В странах с газораспределением под высоким давлением можно использовать небольшие турбины для доведения давления газа до внутреннего уровня при одновременном извлечении полезной энергии. Если бы Великобритания внедрила это по всей стране, стали бы доступны дополнительные 2-4 ГВт. (Обратите внимание, что энергия уже генерируется в другом месте, чтобы обеспечить высокое начальное давление газа - этот метод просто распределяет энергию по другому маршруту.)

Микросеть

А микросеть представляет собой локализованную группу производителей электроэнергии, накопителей энергии и нагрузок, которые обычно работают подключенными к традиционной централизованной сети (макросетка ). Эта единая точка общего соединения с макросетью может быть отключена. Тогда микросеть может работать автономно.[63] Генерация и нагрузки в микросети обычно соединены между собой при низком напряжении, и она может работать от постоянного, переменного тока или их комбинации. С точки зрения оператора сети, подключенной микросетью можно управлять, как если бы она была одним объектом.

Ресурсы генерации микросетей могут включать стационарные батареи, топливные элементы, солнечную, ветровую или другие источники энергии. Множественные рассредоточенные источники генерации и возможность изолировать микросеть от более крупной сети обеспечат высоконадежную электрическую энергию. Вырабатываемое тепло из источников генерации, таких как микротурбины, можно использовать для местного технологического обогрева или обогрева помещений, что позволяет гибко выбирать между потребностями в тепле и электроэнергии.

Микросетки были предложены вслед за Июль 2012 г., отключение электроэнергии в Индии:[64]

  • Малые микросети в радиусе 30–50 км.[64]
  • Малые электростанции 5–10 МВт для обслуживания микросетей.
  • Вырабатывайте электроэнергию на месте, чтобы снизить зависимость от линий передачи на большие расстояния и сократить потери при передаче.

По прогнозам GTM Research, к 2018 году мощность микросетей в США превысит 1,8 гигаватт.[65]

Микросети были внедрены в ряде сообществ по всему миру. Например, Tesla внедрила солнечную микросеть на острове Тау в Самоа, снабжая весь остров солнечной энергией.[66] Эта локализованная производственная система помогла сэкономить более 380 кубометров (100 000 галлонов США) дизельного топлива. Он также может поддерживать остров в течение трех дней, если солнце вообще не светит в этот период.[67] Это отличный пример того, как микросети могут быть реализованы в сообществах для поощрения использования возобновляемых ресурсов и локализованного производства.

Чтобы правильно спланировать и установить микросети, необходимо инженерное моделирование. Существует множество инструментов моделирования и оптимизации для моделирования экономических и электрических эффектов Microgrids. Широко используемым инструментом экономической оптимизации является Модель принятия потребителей распределенных энергоресурсов (DER-CAM) от Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Еще один часто используемый инструмент коммерческого экономического моделирования - это Гомер Энерджи, первоначально разработанный Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Разработчики Microgrid также используют некоторые инструменты для управления потоком энергии и электрического проектирования. В Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория разработал общедоступный инструмент GridLAB-D и Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) разработал OpenDSS для моделирования системы распределения (для Microgrids). Профессиональная интегрированная версия DER-CAM и OpenDSS доступна через BankableEnergy. Европейским инструментом, который можно использовать для моделирования потребности в электричестве, охлаждении, обогреве и технологическом тепле, является EnergyPLAN от Ольборгский университет, Дания.

Коммуникация в системах DER

  • МЭК 61850 -7-420 опубликован IEC TC 57: Управление энергосистемами и соответствующий обмен информацией. Это один из стандартов IEC 61850, некоторые из которых являются основными стандартами, необходимыми для реализации интеллектуальных сетей. Он использует услуги связи, сопоставленные с MMS в соответствии со стандартом МЭК 61850-8-1.
  • OPC также используется для связи между различными объектами системы DER.
  • Институт инженеров по электротехнике и электронике Стандарт контроллера микросетей IEEE 2030.7. Эта концепция опирается на 4 блока: a) управление на уровне устройства (например, управление напряжением и частотой), b) управление локальной областью (например, передача данных), c) диспетчерский (программный) контроллер (например, упреждающая диспетчерская оптимизация ресурсов генерации и нагрузки) и d) Сетевой уровень (например, связь с коммунальным предприятием).
  • Существует множество сложных алгоритмов управления, что затрудняет работу в небольших и жилых помещениях. Распределенный энергетический ресурс (DER) для внедрения систем энергоменеджмента и контроля. В частности, обновление систем связи и информационных систем может сделать это дорого. Таким образом, некоторые проекты пытаются упростить управление DER с помощью готовых продуктов и сделать его пригодным для массового использования (например, с использованием Raspberry Pi).[68][69]

Правовые требования для распределенной генерации

В 2010 году в Колорадо был принят закон, требующий, чтобы к 2020 году 3% электроэнергии, производимой в Колорадо, использовалось в том или ином виде распределенной генерации.[70][71]

11 октября 2017 года губернатор Калифорнии Джерри Браун подписал закон, SB 338, который заставляет коммунальные компании планировать «безуглеродные альтернативы производству газа» для удовлетворения пикового спроса. Закон требует от коммунальных предприятий оценивать такие вопросы, как хранение энергии, эффективность и распределенные энергетические ресурсы.[72]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Генерация на месте: узнайте больше о наших технологиях производства энергии из возобновляемых источников». E.ON SE. Получено 17 декабря 2015.
  2. ^ «Введение в распределенную генерацию». Технологический институт Вирджинии. 2007. Получено 23 октября 2017.
  3. ^ Мохаммади Фатхабад, Аболхассан; Ченг, Цзяньцян; Пан, Кай; Цю, Фэн (2020). «Планирование на основе данных для возобновляемой распределенной генерации в распределительных системах». Транзакции IEEE в системах питания: 1. Дои:10.1109 / TPWRS.2020.3001235. ISSN  1558-0679.
  4. ^ Де Карне, Джованни; Бутикки, Джампаоло; Цзоу, Чжисян; Лизер, Марко (июль 2018 г.). «Управление обратным потоком энергии в распределительной сети ST-Fed». Транзакции IEEE в интеллектуальной сети. 9 (4): 3811–3819. Дои:10.1109 / TSG.2017.2651147. ISSN  1949-3061. S2CID  49354817.
  5. ^ Салех, М .; Esa, Y .; Mhandi, Y .; Brandauer, W .; Мохамед А. (октябрь 2016 г.). «Разработка и внедрение испытательного стенда микросетей CCNY DC». Ежегодное собрание Общества отраслевых приложений IEEE, 2016 г.: 1–7. Дои:10.1109 / IAS.2016.7731870. ISBN  978-1-4799-8397-1. S2CID  16464909.
  6. ^ Салех, М. С .; Althaibani, A .; Esa, Y .; Mhandi, Y .; Мохамед А.А. (октябрь 2015 г.). «Влияние кластерных микросетей на их стабильность и отказоустойчивость во время отключений электроэнергии». 2015 Международная конференция по интеллектуальным сетям и технологиям чистой энергии (ICSGCE): 195–200. Дои:10.1109 / ICSGCE.2015.7454295. ISBN  978-1-4673-8732-3. S2CID  25664994.
  7. ^ а б DOE; Возможные преимущества распределенной генерации и вопросы, связанные с тарифами, которые могут препятствовать их расширению; 2007 г.
  8. ^ Ловинс; Маленький - это прибыльно: скрытые экономические выгоды от выбора правильного размера электрических ресурсов; Институт Скалистых гор, 2002.
  9. ^ Такахаши и др .; Варианты политики для поддержки распределенных ресурсов; U. of Del., Ctr. для Energy & Env. Политика; 2005 г.
  10. ^ Хирш; 1989; цитируется в DOE, 2007.
  11. ^ Ловинс; Маленький - это прибыльно: скрытые экономические выгоды от выбора правильного размера электрических ресурсов; Институт Скалистых гор; 2002 г.
  12. ^ Мичиган (цитата ожидается)
  13. ^ Берке, Джереми (8 мая 2018 г.). «Одна простая диаграмма показывает, почему грядет энергетическая революция - и кто, вероятно, победит». Business Insider Сингапур. Получено 18 декабря 2018.
  14. ^ «Последний прогноз Bloomberg предсказывает быстрое падение цен на батареи». Внутри электромобилей. 21 июн 2018. Получено 18 декабря 2018.]
  15. ^ Макфарланд, Мэтт (25 марта 2014 г.). «Сетевой паритет: почему электроэнергетикам не следует спать по ночам». www.washingtonpost.com/. Washingtonpost.com. Архивировано из оригинал 18 августа 2014 г.. Получено 14 сентября 2014.
  16. ^ «Использование распределенных энергетических ресурсов» (PDF). www.nrel.gov. NREL. 2002. с. 1. Архивировано из оригинал (PDF) 8 сентября 2014 г.. Получено 8 сентября 2014.
  17. ^ http://www.NREL.gov Распределенные системы объединения энергоресурсов: обзор технологий и потребности в исследованиях, 2002
  18. ^ а б http://www.smartgrid.gov Распределенный энергетический ресурс Lexicon В архиве 6 декабря 2017 года в Wayback Machine
  19. ^ Du, R .; Робертсон, П. (2017). «Экономичный инвертор с подключением к сети для микрокомбинированной теплоэнергетической системы». IEEE Transactions по промышленной электронике. 64 (7): 5360–5367. Дои:10.1109 / TIE.2017.2677340. ISSN  0278-0046. S2CID  1042325.
  20. ^ Кунал К. Шах, Айшвария С. Мундада, Джошуа М. Пирс. Производительность гибридных распределенных энергетических систем США: солнечная фотоэлектрическая, аккумуляторная и комбинированная теплоэнергетика. Преобразование энергии и управление 1052015. С. 71–80.
  21. ^ Когенерация на газовых двигателях, http://www.clarke-energy.com, дата обращения 9.12.2013
  22. ^ "Heiß auf kalt". Получено 15 мая 2015.
  23. ^ Тригенерация с газовыми двигателями, http://www.clarke-energy.com, дата обращения 9.12.2013
  24. ^ Применение в газовых двигателях, [1], получено 9 декабря 2013 г.
  25. ^ Обзор отрасли топливных элементов за 2013 год
  26. ^ а б «Последние изменения в схеме Ene-Farm». Получено 15 мая 2015.
  27. ^ «Выпуск нового продукта домашних топливных элементов« Ene-Farm », более доступного и простого в установке - Новости штаб-квартиры - Panasonic Newsroom Global». Получено 15 мая 2015.
  28. ^ «Отчет о фотоэлектрической энергии» (PDF). Фраунгофера ISE. 28 июля 2014 г. В архиве (PDF) из оригинала от 9 августа 2014 г.. Получено 31 августа 2014.
  29. ^ Паркинсон, Джайлз (7 января 2014 г.). "Deutsche Bank прогнозирует вторую солнечную" золотую лихорадку"". REnewEconomy. Архивировано из оригинал 28 июня 2014 г.. Получено 14 сентября 2014.
  30. ^ https://www.academia.edu, Джанет Марсдон Системы распределенной генерации: новая парадигма устойчивой энергетики
  31. ^ «NREL: Энергетический анализ - Капитальные затраты на технологию распределенной генерации энергии». www.nrel.gov. Получено 31 октября 2015.
  32. ^ https://www.academia.edu, Джанет Марсдон Системы распределенной генерации: новая парадигма устойчивой энергетики, стр.8, 9
  33. ^ а б http://www.NREL.gov - Роль накопления энергии в производстве возобновляемой электроэнергии
  34. ^ а б Джерн Хоппманн; Йонас Волланд; Тобиас С. Шмидт; Фолькер Х. Хоффманн (июль 2014 г.). «Экономическая жизнеспособность аккумуляторных аккумуляторов для жилых солнечных фотоэлектрических систем - обзор и имитационная модель». ETH Zürich, Гарвардский университет. Проверено июнь 2015 г.. Проверить значения даты в: | дата доступа = (помощь)
  35. ^ «Блог Energy VPN». Архивировано из оригинал 12 апреля 2012 г.. Получено 15 мая 2015.
  36. ^ Кастельвекки, Давиде (19 мая 2007 г.). «Контроль над собой: высокотехнологичные реинкарнации древнего способа хранения энергии». Новости науки. 171 (20): 312–313. Дои:10.1002 / scin.2007.5591712010.
  37. ^ Уиллис, Бен (23 июля 2014 г.). «Первая в Канаде сеточная система хранения данных запускается в Онтарио». storage.pv-tech.org/. pv-tech.org. Архивировано из оригинал 31 августа 2014 г.. Получено 12 сентября 2014.
  38. ^ «Вклад в общий контроль и стабильность системы за счет распределенных энергоресурсов, подключенных к распределительной сети». Технический отчет IEEE PES. 15 января 2017.
  39. ^ Tomoiagă, B .; Chindriş, M .; Sumper, A .; Sudria-Andreu, A .; Виллафила-Роблес, Р. Оптимальная реконфигурация по Парето систем распределения энергии с использованием генетического алгоритма на основе NSGA-II. Энергия 2013, 6, 1439-1455.
  40. ^ П. Мазиди, Г. Н. Шринивас; Оценка надежности системы распределения распределенной генерации; Международный журнал эксплуатации энергосистем и управления энергопотреблением (IJPSOEM), ноябрь 2011 г.
  41. ^ Математика Х. Боллен, Файнан Хассан Интеграция распределенной генерации в энергосистему, John Wiley & Sons, 2011 г.ISBN  1-118-02901-1, страницы v-x
  42. ^ Инструмент принятия решений для виртуальных электростанций с учетом среднесрочных двусторонних контрактов
  43. ^ Разработка инструмента хеджирования рисков для виртуальных электростанций с помощью надежного подхода к оптимизации
  44. ^ Среднесрочная коалиционная модель гетерогенных DER для коммерческой виртуальной электростанции
  45. ^ Бандык, Мэтью (18 августа 2020 г.). «Продвижение перехода: битва за контроль над виртуальными электростанциями только начинается». Утилита Погружение. В архиве с оригинала 19 августа 2020 года.
  46. ^ Agalgaonkar, Y.P .; и другие. (16 сентября 2013 г.). «Контроль напряжения в распределительной сети с учетом влияния фотоэлектрической генерации на переключатели ответвлений и автономные регуляторы». Транзакции IEEE в системах питания. 29 (1): 182–192. Дои:10.1109 / TPWRS.2013.2279721. HDL:10044/1/12201. S2CID  16686085.
  47. ^ «Что нам говорит кривая утки об управлении зеленой сетью» (PDF). caiso.com. Калифорния ISO. Получено 29 апреля 2015.
  48. ^ Лазаревич, Мэтью; Рохас, Алекс (10 июня 2004 г.). «Регулирование частоты сети за счет повторного использования электроэнергии в маховиках». Общее собрание Энергетического общества. 2: 2038–2042. Дои:10.1109 / PES.2004.1373235. ISBN  0-7803-8465-2. S2CID  20032334.
  49. ^ «Маховики». Ассоциация накопителей энергии. Проверено апрель 2019. Проверить значения даты в: | accessdate = (помощь)
  50. ^ Лазарь, Джим. «Учим« утку »летать» (PDF). РЭП. Получено 29 апреля 2015.
  51. ^ «Интеллектуальная сеть, интеллектуальные инверторы для будущего интеллектуальной энергетики». Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Проверено апрель 2019. Проверить значения даты в: | accessdate = (помощь)
  52. ^ Производительность распределенной энергии и ресурсов во время и после сбоя системы (отчет). Декабрь 2013.
  53. ^ Передовые технологии управления напряжением и стабильностью распределительных сетей с электромобилями и распределенной генерацией (Отчет). Март 2015. С. 48–50.
  54. ^ Оптимальная схема управления напряжением РПН при высоких солнечных проникновениях (отчет). Апрель 2018. С. 7–9.
  55. ^ Шах, Кунал К .; Mundada, Aishwarya S .; Пирс, Джошуа М. (2015). «Характеристики гибридных распределенных энергетических систем США: солнечная фотоэлектрическая, аккумуляторная и комбинированная теплоэнергетика». Преобразование энергии и управление. 105: 71–80. Дои:10.1016 / j.enconman.2015.07.048.
  56. ^ Мундада, Айшвария; Шах, Кунал; Пирс, Джошуа М. (2016). «Сниженная стоимость электроэнергии для солнечных фотоэлектрических, аккумуляторных и комбинированных гибридных систем». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 57: 692–703. Дои:10.1016 / j.rser.2015.12.084.
  57. ^ Кумагай, Дж., 2014. Расцвет личной электростанции. IEEE Spectrum, 51 (6), стр. 54-59.
  58. ^ Абхилаш Кантамнени, Ришель Винклер, Люсия Гаучия, Джошуа М. Пирс, свободный открытый доступ Растущая экономическая жизнеспособность отказа сети в северном климате с использованием гибридных солнечных систем. Энергетическая политика 952016. Т. 378–389. DOI: 10.1016 / j.enpol.2016.05.013
  59. ^ Халилпур, Р. и Вассалло, А., 2015. Выйти из сетки: амбиции или реальный выбор ?. Энергетическая политика, 82, стр. 207-221.
  60. ^ Экономика дефектов сети - Институт Скалистых гор http://www.rmi.org/electricity_grid_defection В архиве 12 августа 2016 г. Wayback Machine
  61. ^ Энди Баласковиц Исследователи из Мичигана считают, что изменения в чистых измерениях могут вывести людей из строя - Новости энергетики Среднего Запада
  62. ^ «Насколько велики потери в ЛЭП?». Блог Schneider Electric. 25 марта 2013 г.. Получено 15 мая 2015.
  63. ^ Стэн Марк Каплан, Фред Сиссин, (ред.) Умная сеть: модернизация передачи и распределения электроэнергии ... Capitol Net Inc, 2009 г., ISBN  1-58733-162-4, стр. 217
  64. ^ а б «Энергетический кризис и коллапс энергосистемы: пора ли подумать». Получено 15 мая 2015.
  65. ^ «К 2018 году мощность микросетей США превысит 1,8 ГВт». 26 июня 2014 г.. Получено 15 мая 2015.
  66. ^ «Tesla снабжает весь остров солнечной энергией, чтобы продемонстрировать свои возможности». Грани. Получено 9 марта 2018.
  67. ^ «Как остров в Тихом океане перешел с дизельного топлива на 100% солнечную энергию». 23 февраля 2017 г.. Получено 9 марта 2018.
  68. ^ Фюрст, Джонатан; Гавиновски, Ник; Бютрих, Себастьян; Бонне, Филипп (25 сентября 2013 г.). «COSMGrid: настраиваемая, готовая к использованию микросетка». Материалы 3-й Глобальной конференции по гуманитарным технологиям IEEE, GHTC 2013: 96–101. Дои:10.1109 / GHTC.2013.6713662. ISBN  978-1-4799-2402-8. S2CID  19202084.
  69. ^ Стадлер, Майкл (2018). «Гибкая и недорогая концепция контроллера микросети PV / EV на основе Raspberry Pi» (PDF). Центр энергетики и инновационных технологий.
  70. ^ "Переходить на солнечную энергию сложнее, чем кажется, - считает Долина" статья Кирка Джонсона в Нью-Йорк Таймс 3 июня 2010 г.
  71. ^ «Колорадо увеличивает потребности в возобновляемых источниках энергии» Блог Кейт Гэлбрейт на NYTimes.Com 22 марта 2010 г.
  72. ^ Баде, Гэвин (12 октября 2017 г.). «Губернатор Калифорнии Браун подписывает закон, предписывающий коммунальным предприятиям планировать хранение, а DER - на период пикового спроса». Утилита Погружение. Получено 18 октября 2017.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка