Ученые НГТУ НЭТИ разрабатывают подход к созданию гибких районных энергосистем
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ работают над повышением надежности и экономичности электроснабжения в малых и средних городах (МСГ). С этой целью ученые предлагают включить в систему энергетики МСГ ресурсы гибкости.
Проект «Трансформация коммунальных систем энергоснабжения малых и средних городов» реализуется при поддержке Российского научного фонда. Первая часть проекта была посвящена гибкости в системах теплоснабжения МСГ, сейчас ведется работа, направленная на повышение экономической и технической доступности и бесперебойности электроснабжения.
Как отмечает ассистент кафедры автоматизированных электроэнергетических систем НГТУ НЭТИ Елизавета Насибова, в России развитие электроэнергетики исторически строилось на принципе обеспечения максимальной надежности производства и передачи электроэнергии в сочетании с минимальными операционными затратами, что в полной мере соответствует определению гибкой энергосистемы. Известным способом формирования гибкости является объединение энергосистем, что сопровождается системными эффектами, но потенциал этого способа практически исчерпан. Кроме того, появились новые условия: в структуре потребления электроэнергии сократилась доля промышленности и значительно увеличилось потребление в коммунально-бытовом секторе, изменился топливный ландшафт, появились новые технологии производства энергии.
«Сегодня электроэнергетика России сталкивается с рядом вызовов. Например, регулярно растет стоимость электроэнергии и при этом наблюдается снижение бесперебойности электроснабжения, что противоречит интересам потребителей. Для ослабления противоречий мы предлагаем включить в Единую энергетическую систему России ресурсы гибкости. Их использование должно привести к возникновению эффектов, минимизирующих существующий дисбаланс. Мы провели комплексный анализ, выделили ресурсы гибкости и разделили их на три группы: гибкость генерации, гибкость сети и гибкость спроса», — рассказала Елизавета Насибова.
Гибкость генерации включает в себя различные мультитопливные и гибридные электростанции, системы накопления энергии, которые способны компенсировать непостоянство возобновляемых источников энергии и реагировать на ценовые сигналы рынка. Гибкость сети обеспечивается изменением ее конфигурации и поддержанием надежности электроснабжения с помощью различных технических средств: переключателей, фазоповоротных устройств, реклоузеров, компенсирующих устройств, различных интеллектуальных сетей и др. Гибкость спроса — это способность потребителей изменять свои графики нагрузок, использовать собственную генерацию или системы накопления энергии для получения каких-либо определенных эффектов. Например, снижать потребление в пиковые часы для того, чтобы сгладить максимум нагрузки, или увеличивать его в периоды спада для того, чтобы сделать график более равномерным.
Перспективным решением ученые НГТУ НЭТИ считают создание районных энергосистем на базе распределенной генерации в малых и средних городах. Такие системы будут включать в себя различные инновационные технологии. Например, мини-ТЭЦ с газопоршневыми установками в сочетании с возобновляемыми источниками энергии, системами накопления тепловой и электрической энергии, преобразователями электричества в тепло.
Районные энергосистемы предлагается объединить в территориальные энергосистемы. Это приведет к получению новых системных эффектов (выравнивание графиков нагрузки, снижение сетевых ограничений, сокращение резервов мощности и др.) и, как следствие, к повышению экономичности и надежности электроснабжения. В продолжение работы по проекту ученые планируют детализировать каждый из выделенных ресурсов гибкости для того, чтобы оценить, какими техническими и экономическими эффектами будет сопровождаться их включение в систему энергоснабжения малых и средних городов.