Метод аккумулирования энергии солнечной станции в традиционной системе

Основной проблемой электроэнергии, вырабатываемой солнечной электростанцией, является её непостоянство в зависимости от времени суток, времени года, погодных условий. Это создает существенную проблему в виде невозможности прогнозировать выработку, а значит, использовать полный потенциал этой энергии без ухудшения условий традиционных генераторов единой энергосистемы.

Попытки решить данную проблему так или иначе сводятся к постройке некоего аккумулятора, который будет сглаживать выработку СЭС. Пока наиболее отработанным решением считается гидравлический аккумулятор в виде ГАЭС. В период генерации СЭС закачивает некий объем воды в верхний резервуар, а в период потребности - спускает эту воду вниз, вырабатывая электроэнергию.

Однако, если посмотреть внимательно на карту России, там присутствует достаточное количество ГЭС, которые отличаются от ГАЭС только тем, что у них нет возможности закачивать воду с нижнего бьефа в верхний. В то же время ГЭС это и есть аккумулятор, который накапливает воду, а потом в нужный период её спускает, вырабатывая электроэнергию. В европейской части России существует дефицит маневренных мощностей, мощностей, которые нужно включать во время пикового и полупикового потребления. Поэтому большинство ГЭС и работают как раз для покрытия дневного максимума. В то же время солнечная электростанция также вырабатывает электроэнергию только днём, т.е. и у ГЭС и у СЭС время выработки совпадают.

В результате данных рассуждений возможна схема увязки выработки СЭС и ГЭС: параллельно ГЭС строится СЭС мощностью не выше мощности ГЭС. При наличии солнца турбины ГЭС остановлены, электроснабжение потребителей осуществляется от СЭС. В случае недостаточной (или отсутствующей) выработки СЭС подключаются турбины ГЭС, которые возмещают недостаток в электроэнергии от СЭС. Равность мощностей ГЭС и СЭС (точнее, не превышение мощности СЭС над мощностью ГЭС) позволяет не делать реконструкцию распределительных сетей энергосистемы, т.к. СЭС подключается к ОРУ ГЭС той же мощности.

Каждая ГЭС имеет довольно обширное водохранилище, поэтому СЭС можно расположить на плавучих бонах, не занимая территорию земель. В итоге мощность СЭС в единой энергосистеме будет выглядеть примерно так:

Как пример, карта расположения ГЭС Волжско-Камского каскада:

КИУМ солнечных станций в рассматриваемом районе составляет 0,14. Но в таблице ниже взял менее оптимистичный коэффициент 0,1 (10%):

В итоге по приведенной таблице видно, что по данной схеме возможно увеличить выработку Волжско-Камского каскада на 27%, не испытывая обычных проблем аккумуляции рваной генерации.

По сути данная схема просто экономит воду ГЭС, позволяя её не сбрасывать тогда, когда есть солнце (цифра 876 - это число часов такой экономии для каждой ГЭС).

Как видно, для некоторых ГЭС установленная на них СЭС позволяет увеличить выработку на 61%..

Осталось лишь дождаться удешевления солнечных панелей, сами СЭС мощностью до 11 ГВт принципиально увязать в систему можно, по вышеприведенной схеме.

Добавлено 13 декабря 2021:

оказывается, идея плавучих СЭС не просто существует в рамках замысла, но и реализуется.

На этом ролике можно посмотреть, как делают плавучую СЭС голланды (можно смотреть только видеоряд, там показана технология сборки). Т.к. обязательно кто-то скажет, что в этом ролике показано строительство СЭС на озере, т.е. "тихом" водоеме, без штормов и т.п., томожно посмотреть репортаж уже российской плавучей СЭС, построенной на Нижне-Бурейской ГЭС.