?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Хочу привести тут довольно давнюю статью (не мою) с обсуждением моделирования совместной работы ВИЭ, аккумуляторов и неманеврирующих мощностей. В основном рассматривается влияние доли ВИЭ на количество избыточной генерации электроэнергии. Довольно интересно, для понимания реальных границ и проблем интеграции ВИЭ в этом аспекте.

Analysis of Photovoltaics and Wind Power in Future Renewable Energy Scenarios

Niklas Kreifels,* Johannes N. Mayer, Bruno Burger, and Christof Wittwer[a]

В нём рассматривается 4 сценария развития ситуации.

1. Ничего не делая просто наращивать мощности ветра и солнца соблюдая оптимальную их пропорцию (55% - установленная мощность ветра, 45% - установленная мощность солнца; такая пропорция является отимальной, т.к. ветер и солнце в Германии имеют высокую обратную корреляцию - когда дует ветер зачастую нет солнца, а когда хорошо светит солнце, тогда ветер дует слабо)

2. Ввести дополнительную нагрузку 5 ГВт, которая бы включалась в тот момент, когда вырабатываемая энергия солнца и ветра + неснижаемый остаток мощности 20 ГВт превышают потребности в электричестве (60-70 ГВт). Дополнительная нагрузка это тепловые насосы или простой нагревательный элемент.

3. Снизить неснижаемую мощность с 20 ГВт до 5 ГВт (за счёт сворачивания атомных станций и повышения манёвренности электростанций на буром угле) и ввести дополнительную нагрузку 5 ГВт

4. Снизить неснижаемую мощность с 20 ГВт до 5 ГВт, ввести дополнительную нагрузку 5 ГВт, удвоить мощность и ёмкость хранилищ с 40 GWh, 9 GW (сейчас это ГАЭС) до 80 GWh, 18 GW

Чтобы понять зачем всё это, надо понять в чём же состоит проблема при возрастании доли ветра и солнца. Проблема вот в чём: при увеличении установленной мощности ветра и солнца могут случаться моменты, когда вырабатываемая мощность от ветра и солнца + неснижаемый остаток мощности остальных генерирующих мощностей превышает потребности в электричестве. В этом случае разница просто будет теряться.

Для 1-ого сценария рассчитывается (на основе графика мощности генерации солнца и ветра за прошлые годы) количество потерь при различной доле ветра и солнца в энергосистеме. Результаты приведены на графике:

По осям отложены установленные мощности ветра и солнца, линии выпуклые вверх показывают количество используемого электричества от ветра и солнца за год в процентах, линии выпуклые вниз показывают долю ветра и солнца в энергосистеме, белые точки показывают оптимальное соотношение установленных мощностей ветра и солнца.

Например, при доле ветра и солнца в 37% (при условии оптимальной пропорции ветра и солнца) потери энергии составят 10%. Вполне приемлемо. При доле 33% потери будут 5% - ещё лучше. И это при нулевом экспорте электроэнергии! Сейчас в Германии доля ветра и солнца 17% (соотношение оптимальное) - потерь нет :-).

Для 2-ого сценария:

Для 3-го сценария:

Для 4-ого сценария:

Видно, что самый большой эффект от снижения неснижаемой мощности генерации (т.е. от атомных станций в долгосрочной перспективе будут избавляться):

Итак,

в первом сценарии при использовании 90% энергии ветра и солнца можно нарастить их долю до 37%

в четвёртом сценарии при использовании 90% энергии ветра и солнца можно нарастить их долю до 57%

Это довольно простое исследование, которое показывает влияние различных мер на интеграцию ветра и солнца в энергосистему. Есть и более обширные, которые моделируют систему целиком. В них показано, что даже доля ветра и солнца в 80% вполне достижима. Например, вот:

A Future German Energy System with a Dominating Contribution from Renewable Energies: A Holistic Model Based on Hourly Simulation

Andreas Palzer and Hans-Martin Henning*[a]

Приведённые две работы доступны здесь: https://yadi.sk/d/YYwqvWSZf32z9

Comments

( 54 comments — Leave a comment )
thrasymedes
Jun. 18th, 2016 08:29 pm (UTC)
Солнечная и ветровая генерация зависят от случайностей. Если в течении нескольких дней будет низкой и та и другая генерация, а их доля 90%, результат может оказаться очень неприятным. Хотя в среднем все будет в порядке.
nastojashheeimj
Jun. 18th, 2016 08:40 pm (UTC)
рождаемость повыситься?

да, кошмар!
tnenergy
Jun. 18th, 2016 08:43 pm (UTC)
Это другая тема. Тут больше про неуживчивость переменчивых и неманевренных источников энергии.
rusec
Jun. 18th, 2016 09:26 pm (UTC)
Может и другая, но по мне избыток - не так страшно, как нехватка.
Будет зимой холодная безветренная ночь, или даже несколько подряд, и упс. Солнца зимой в принципе мало, ветер пропал - электричества нет. Хороший план.
(no subject) - tnenergy - Jun. 18th, 2016 09:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - rusec - Jun. 18th, 2016 10:54 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 19th, 2016 11:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - rusec - Jun. 19th, 2016 05:26 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 19th, 2016 06:57 pm (UTC) - Expand
(no subject) - mishagamba - Jun. 19th, 2016 06:34 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 19th, 2016 07:00 pm (UTC) - Expand
giovanni1313
Jun. 19th, 2016 09:51 am (UTC)
Собственно, никто не мешает аккумулировать энергию неманевренной генерации. Правильнее говорить о неуживчивости переменчивых источников с запросами потребителей.
(no subject) - tnenergy - Jun. 19th, 2016 10:01 am (UTC) - Expand
vit_r
Jun. 18th, 2016 08:55 pm (UTC)
Немцев уже предупредили, что надо готовиться к отключениям. Но выход есть - надо просто похерить промышленность.
vit_r
Jun. 18th, 2016 08:53 pm (UTC)
Чего-то уж слишком оптимистично.

Фигня в том, что дотации позволяют строить эту фигню в безлюдных местностях, а там нет ни потребителей, ни сетей передачи. Уже сейчас правительство вырубает электричество в работающих землях ФРГ и заставляет гнать из ГДР. А это и потери на передачу, и отсутствие архитектуры типа грид (от нормальных станций идёт разводка типа звезды). Плюс от ветряков дикая экологическая нагрузка.
tnenergy
Jun. 18th, 2016 09:11 pm (UTC)
>Фигня в том, что дотации позволяют строить эту фигню в безлюдных местностях, а там нет ни потребителей, ни сетей передачи.

Какие еще "дотации" - это feed-in тарифы в Германии что ли? И как их отбивать без потребителей и сетей передачи? Кстати, в каких районах Германии нет сетей и потребителей?

>же сейчас правительство вырубает электричество в работающих землях ФРГ и заставляет гнать из ГДР.

Ссылкой не поделитесь?

> А это и потери на передачу, и отсутствие архитектуры типа грид (от нормальных станций идёт разводка типа звезды)

Ничего не понял про сеть.

>Плюс от ветряков дикая экологическая нагрузка.

А в чем измеряется "экологическая нагрузка", в каких единицах?
vit_r
Jun. 18th, 2016 09:50 pm (UTC)
В ГДР нет промышленности. В ФРГ не ставят ветряков, потому что они а) мешают людям и б) пугают птиц и зверей. Вон, у нас по всему городу висят плакаты "спасём леса от этой напасти".

"Зелёное" электричество государство обязалось покупать по диким ценам. В результате настроили всякого разного (многие фонды уже разорились). Проблема в том, что когда дует ветер и светит Солнце (что в прибрежных районах совсем не "или одно, или другое") всё электричество от ветряков и фотовольтаики берётся в сеть по фиксированной цене, а остальные должны доплачивать, чтобы от них электричество взяли в сеть.

Про сеть - это объяснять долго. Вместо точек с большой выработкой появляется много-много мелких производителей, которых надо подключать хитрыми способами. А на модернизацию сети денег нет.

Ссылок не дам, всё на немецком. (Включая прожекты университетов про умное электрораспределение). На английском вот, вроде, близко к теме.
http://www.economist.com/news/special-report/21678955-renewable-power-good-more-renewable-power-not-always-better-when-wind-blows
(no subject) - Андрей Гаврилов - Jun. 19th, 2016 04:13 am (UTC) - Expand
(no subject) - Герасим Тихонов - Jun. 19th, 2016 04:49 am (UTC) - Expand
(no subject) - vit_r - Jun. 19th, 2016 07:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Jun. 19th, 2016 10:38 am (UTC) - Expand
(no subject) - vit_r - Jun. 19th, 2016 11:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - igor_schwab - Jun. 19th, 2016 01:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vit_r - Jun. 19th, 2016 04:30 pm (UTC) - Expand
igor_schwab
Jun. 19th, 2016 01:25 pm (UTC)
Я вам напишу с позиции обывателя, наблюдающего в германии за новостями этого перехода к зелёной энергии.

Основно производство ветровой энергии в Германии сосредоточено на севере и востоке страны, а основные потребители (промышленность) -- на юге и западе. Там же находились и пока находятся, скажем, АЭС. Чтобы перетоки через страну организовать, нужны дополнительные ЛЭП (не только), их строительство оплачивается через доплату потребителями на каждый потреблённый киловатт/час, при чем, внимание, только частными потребителями, а если же ты -- энергоёмкое производство, то ничего не платишь, и даже больше того, тебе иногда выгоднее похерить все инвестииции, сделанные в прошлые годы в экономию электроэнергии и отапливать улицу, потому что если не будешь потреблять меньше некой границы, статус энергоёмкого производства с тебя снимут и будешь платить без поблажек.
В результате того, что за основного потребителя -- промышленность -- доплачивают мелкие потребители -- домохозяйства -- величина этой самой доплаты уже выросла за несколько лет в 50 раз и будет расти дальше. Как вы сами понимаете, далеко не всех немцев радует такая экологическая революция.

Экологическая нагрузка нагрузка измеряется в конкретных единицах -- б.ч. в децибелах. В некоторых областях Германии коммунами уже приняты нормы, что ветряки запрещается размещать ближе, чем одном, а то и в двух километрах от жилой застройки, а таких в Германии, даже в относительно малозаселённой восточной, очень немного. Не только шум, но и перспектива утыкать все свои ладшафты ветряками, многих немцев радует не сильно. Кроме того, в отдельных районах с появлением ветряков пропадают краснокнижные виды птиц.

Ко всему прочему, всплывают скандалы с подкупом фермеров, с тем, чтобы они активнее свои земли для ветряков предоставляли. Компании не скрывают, что строить их чрезвычайно выгодно в условиях, когда государством гарантирована скупка электричества по фиксированной цене за счёт опять же, потребителей.
(no subject) - vit_r - Jun. 19th, 2016 04:36 pm (UTC) - Expand
pz_true
Jun. 19th, 2016 05:33 am (UTC)
Нужны короче нормальные батареи, дешевые и промышленных масштабов.
А в арсенале у нас пока что только гидро аккумуляция.
zel_dol
Jun. 19th, 2016 08:06 am (UTC)
Нужны короче нормальные батареи
Пусть все постепенно развивается, без резких движений.
Пройдет лет 20, большинство угольных и атомных станций выработают свой ресурс. А к этому времени их заменят более гибкие газовые станции + батареи по приемлемой цене появятся.
zilm
Jun. 19th, 2016 06:07 am (UTC)
Вот никак АЭС не вписываются в возобновляемую энергетику :(
tnenergy
Jun. 19th, 2016 11:07 am (UTC)
С другой стороны с возобновляемой энергетикой, в Дании и Германии тоже не все хорошо - объемы ввода ВЭС, например, падают уже 3 год емпни (в этом году опять упали). Где energiewende?
zel_dol
Jun. 19th, 2016 11:38 am (UTC)
Где energiewende
Трудно ожидать повышенного интереса к ВИЭ при таком снижении цены на газ в Европе.
На севере Германии есть возможности дополнительной установки ветроагрегатов, но не хватает ЛЭП для передачи энергии на юг. Также между странами Европы ЛЭП не хватает.
Тем не менее ппроцесс хоть и медленно, но идет в том числе в теплоизоляции зданий, централизованном снабжении теплом, вводу маневренных мощностей - это ведь тоже часть energiewende.
Re: Где energiewende - tnenergy - Jun. 19th, 2016 12:26 pm (UTC) - Expand
zilm
Jun. 19th, 2016 12:25 pm (UTC)
У немцев финансирование сильно упало, насчёт Дании не знаю.
Я к тому что АЭС и возобновляемая как по мне, хорошо вписываются в генерацию будущего, не чадящую в воздух. Но, к сожалению, не сочетаются они друг с другом. Ну, либо огромная аккумуляция. Что дороже возобновляемой генерации.
(no subject) - b_my - Jun. 19th, 2016 01:25 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zilm - Jun. 19th, 2016 01:26 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Jun. 19th, 2016 01:32 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zilm - Jun. 19th, 2016 01:35 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 19th, 2016 02:13 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zilm - Jun. 19th, 2016 02:17 pm (UTC) - Expand
inventor_by
Jun. 19th, 2016 12:25 pm (UTC)
Нужно адаптировать промышленность под излишки ВИЭ. Например, излишки ВИЭ можно направлять на электролиз алюминия или магния.
Ещё вариант - развитие аккумуляторов в сторону удешевления.
Так что, скоро придумают, что делать с излишками ВИЭ. Я вот думаю, как бы мне в этих разработках поучаствовать, а то без меня всё сделают. :)
zel_dol
Jun. 19th, 2016 12:48 pm (UTC)
Электролиз для получения металлов - процесс, который не любит частые остановки.
Литье пластмассовых изделий - возможный кандидат, но мощности не такие большие.
Слышал, что запасы питьевой воды в городах, расположенных на возвышенностях можно создавать, чтобы работу насосов в вечерний пик уменьшить.
(no subject) - b_my - Jun. 19th, 2016 01:27 pm (UTC) - Expand
поставить его на таймер - zel_dol - Jun. 19th, 2016 04:48 pm (UTC) - Expand
Андрей Гаврилов
Jun. 19th, 2016 04:53 pm (UTC)
давайте я вам за малый прайс в 10% от будущих доходов с моей идеи, подскажу, как вам озолотиться? Надо-то всего-ничего - сущщую мелочь сделать - придумать процесс пром. производства алюминия (или магния, как вы подсказали), который будет выгоден при питании от ВИЭ того качества, которое дает ветро- и/или солнечная энергетика.
kiba
Jun. 20th, 2016 05:44 am (UTC)
Пока промышленность под ВИЭ адаптируется методом отказа от промышленности.
И нельзя сказать, что такого варианта нет.

Люминь от ВИЭ - нет пути.
vladimir690
Jun. 19th, 2016 02:05 pm (UTC)
Еще одно исследование:
http://solar-front.livejournal.com/16246.html
mishagamba
Jun. 19th, 2016 06:37 pm (UTC)
По-моему сейчас достаточно популярна идея продавать и покупать оптовую электроэнергию на спотовом рынке по текущим ценам?
Как сейчас, это распространяется на зеленую энергетику?
В принципе мне кажется это более справедливым, чем перекладывать головную боль переменного производства электричества на соседей.
zel_dol
Jun. 19th, 2016 07:23 pm (UTC)
продавать и покупать оптовую электроэнергию на спото
Вы будете покупать, но по Вашему графику, например , в 6 часов 30 МВт, через час 32 МВт и т.д.
Google, например, для своих компьютерных центров покупает зеленую энергию, но по своему графику мощности.
А у диспетчера свой график, где ВИЭ дают просадки и всплески, кто будет их сглаживать? Google? В теории он может запускать и останавливать свои дизель-генераторы - благо они имеются на более чем 100% мощности.
mishagamba
Jun. 19th, 2016 08:41 pm (UTC)
Re: продавать и покупать оптовую электроэнергию на спо
Что я подразумевал скорее вроде аукциона каждые 15 минут с определением цены
Скажем за квт час
6:00 0.15 $
6:15 0.16
...
11:00 0.01 (подул ветер, солнце)
11:15 0.05
....
21:15 0.55

Тогда у потребителя стимул потреблять дешевую энергию, у производителя - производить в дорогие периоды + аккумулировать + поддерживать газовые маневренные электростанции и ГЭС.
Каждый платит более менее справедливую цену.


Edited at 2016-06-19 08:41 pm (UTC)
egh0st
Jun. 19th, 2016 10:11 pm (UTC)
ох беред если чесТно.


1. зимой в северной гейропии от солнца толку нету от слова можно сказать совсем. Околодекабрский световой день воообще 8 часов, с низким солнцем и главное -- еще тучи всякие.
В италии например в январе солнца в разы больше. И то это порядка сотни с копейками часов. Только это уже не северная а южная европия.

2. зимой как доказывалось многими исследованиями (линки на них давал) по всей бритоссии хорошая погода (ц). Нечастно но бывает. Полного штиля не надо, ветер там зависит кубически от мощности иирц. Слабый ветер и ветрогенерация *на всей бритоссии* которая не то что бы очень уж мелкая территория -- практически ноль. И это продолжается несколько часов. Зимой. В моменты пикового потребления.

3. Запасать энергию это полезно, только вот эколохи не понимают что это полезно и для обычной энергетики. То есть если есть гидроресурсы для запасания энергии для регуляции суточного потребления -- так это и надо делать пАлюбасу. Во многих странах все доступные такие ресурсы уже по факту задействованны, куда же еще.
( 54 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

September 2017
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
Powered by LiveJournal.com