Ост­ров зе­ле­ной энер­ге­ти­ки.

В связи с тем, что одной из ос­нов­ных про­блем элек­тро­ге­не­ра­ции на ВЭС и СЭС яв­ля­ет­ся ее неста­биль­ность во вре­ме­ни, то, тео­ре­ти­че­ски, вве­де­ние в эту си­сте­му адек­ват­ных ак­ку­му­ли­ру­ю­щих мощ­но­стей, в виде ГАЭС, как пока что са­мо­го де­ше­во­го вида бу­фе­ри­за­ции элек­тро­энер­гии, может сде­лать такую си­сте­му пол­но­стью неза­ви­си­мой от необ­хо­ди­мо­сти на­ли­чия дуб­ли­ру­ю­щих мощ­но­стей на тра­ди­ци­он­ном топ­ли­ве (ди­зель, мазут, при­род­ный газ) на какое-​то про­дол­жи­тель­ное время.

Хо­ро­шим по­ли­го­ном про­вер­ки ра­бо­то­спо­соб­но­сти такой ги­брид­ной энер­го­си­сте­мы яв­ля­ют­ся оби­та­е­мые ост­ро­ва, как от­но­си­тель­но за­мкну­тые "иде­аль­ные" мик­ро­мо­де­ли.

Без­услов­но, такие мо­де­ли труд­но на­звать пол­но­стью за­мкну­ты­ми, так как стро­и­тель­ство таких си­стем долж­но ве­стись за счет внеш­них ис­точ­ни­ков и под­дер­жа­ние их ра­бо­то­спо­соб­но­сти на про­дол­жи­тель­ное время, тоже невоз­мож­но без внеш­ней под­держ­ки.

Но как некий идеал для про­вер­ки ра­бо­то­спо­соб­но­сти - она имеет смысл.

Слово ав­то­ру...

"Как из­вест­но, по мере де­ше­ве­ние ВИЭ фокус кри­ти­ки сме­ща­ет­ся со сто­и­мо­сти ки­ло­ватт*часа на сто­и­мость бал­лан­си­ров­ки и ак­ку­му­ля­ции энер­гии, свя­зан­ные с пе­ре­мен­чи­во­стью ВИЭ. Се­го­дня до­воль­но слож­но по­нять на­сколь­ко до­ро­гим и пе­ре­мен­чи­вым с точки зре­ния ру­ле­ни­ем по­треб­ле­ни­ем (на­при­мер путем он­лайн ре­гу­ли­ро­ва­ния та­ри­фа и от­клю­ча­е­мых по­тре­би­те­лей) будет в итоге энер­го­си­сте­ма ос­но­ван­ная на ВИЭ. Это важно, в том числе для по­ни­ма­ния, какие тех­но­ло­гии ге­не­ра­ции элек­тро­энер­гии будут в бу­ду­щем на коне.

Там, где ВИЭ зашли до­ста­точ­но да­ле­ко в аб­со­лют­ных по­ка­за­те­лях (т.е. на­при­мер Ев­ро­со­юз, США или Китай) слиш­ком слож­ные и раз­но­род­ные энер­го­си­сте­мы, что бы можно было уви­деть эко­но­ми­че­ские и тех­ни­че­ские эф­фек­ты, да и глу­би­на про­ник­но­ве­ния пока не слиш­ком ве­ли­ка, мак­си­мум - это 31% в Гер­ма­нии. Кроме того ши­ро­кая гео­гра­фия этих си­стем сни­жа­ет про­бле­мы внед­ре­ния пе­ре­мен­чи­вых ис­точ­ни­ков. Но есть па­роч­ка до­воль­но ин­те­рес­ных кей­сов, и об одном из них я рас­ска­жу се­го­дня.

Итак, один из Ка­нар­ских ост­ро­вов - ска­ли­стый El Hierro, на ко­то­ром живет ~10000 че­ло­век. Энер­ге­ти­ка ост­ро­ва много де­ся­ти­ле­тий ба­зи­ру­ет­ся на ди­зель­ной ге­не­ра­ции, уста­нов­лен­ная мощ­ность ко­то­рой до­стиг­ла 11,4 МВт, а сто­и­мость элек­тро­энер­гии ~24 ев­ро­цен­та за ки­ло­ватт*час.





Здесь сде­ла­на ин­те­рес­ная по­пыт­ка пе­ре­ве­сти весь ост­ров разом на воз­об­нов­ля­е­мые ис­точ­ни­ки. Для этого к 2015 году был по­стро­ен энер­го­ком­плекс Gorona del Viento (GdV), со­сто­я­щий из 11 ме­га­ватт­ной вет­ря­ной фермы (5 ге­не­ра­то­ров E-70) и ГАЭС верх­ним ре­зер­ву­а­ром в 380000 ку­бо­мет­ров при вы­со­те 709.5 мет­ров и ниж­ним на от­мет­ке 50 (что со­от­вест­ву­ет ~50 ме­га­ватт*часов за­па­са­е­мой энер­гии - при­мер­но по­ло­ви­на днев­но­го по­треб­ле­ния ост­ро­ва). Кроме того, ди­зель­ная элек­тро­стан­ция была остав­ле­на для по­кры­тия пи­ко­вых по­треб­ле­ний. 


Общий план си­сте­мы из ВЭС, ГАЭС и ди­зель­ной стан­ции.



Верх­ний ре­зер­ву­ар ГАЭС

Стро­и­тель­ство дан­ной си­сте­мы обо­шлось в 64-72 мил­ли­о­на евро, по раз­ным ис­точ­ни­кам, что со­от­вест­ву­ет цене уста­нов­лен­ной ге­не­ри­ру­ю­щей мощ­но­сти в 5570-6260 евро за кВт*ч, что, ко­неч­но силь­но боль­ше любых дру­гих ва­ри­ан­тов. Треть сто­и­мо­сти была до­ти­ро­ва­на Ис­пан­ским пра­ви­тель­ством, осталь­ное - ком­мер­че­ские вло­же­ния, ко­то­рые долж­ны от­бит­ся через про­да­жу элек­тро­энер­гии жи­те­лям. GdV вве­де­на в строй осе­нью 2014 года и после те­сти­ро­ва­ния 27 июня 2015 года взяла на себя на­груз­ку ост­ро­ва.



5 вет­ро­тур­бин Enercon E-70.

Преж­де чем пе­ре­хо­дить к ре­аль­ным ха­рак­те­ри­сти­кам по­лу­чив­шей­ся энер­го­си­сте­мы, ин­те­рес­но по­смот­реть на ожи­да­ния. Ин­те­рес­ным, на­при­мер, ка­жет­ся ис­поль­зо­ва­ние ниж­не­го ре­зер­ву­а­ра ГАЭС в 150000 ку­бо­мет­ров при верх­нем в 380000. По­хо­же его ос­нов­ной за­да­чей было не слу­жить энер­го­ре­зер­вом, а про­сто ра­бо­тать во­до­хра­ни­ли­щем (на ост­ро­ве нет рек, и воду он по­лу­ча­ет от стан­ций обес­со­ли­ва­ния мор­ской воды).

По­тен­ци­аль­ная го­до­вая вы­ра­бот­ка ВЭС ожи­да­лась в 49.6 ГВт*ч, что со­от­вест­ву­ет до­воль­но неве­ро­ят­но­му КИУМ в 48%. Из них 26.8 ГВт долж­но было пойти на­пря­мую в сеть, а 9,2 - на ра­бо­ту ГАЭС, из ко­то­рой со­би­ра­лись вер­нуть 5,6 ГВт*ч, что дает 32,4 ГВт*ч вы­ра­бот­ки. Тут сразу про­гля­ды­ва­ет­ся два ин­те­рес­ных вы­во­да. Во-1 общее по­треб­ле­ние ост­ро­ва - при­мер­но 47-48 ГВт*ч в год, т.е. из­на­чаль­но не пла­ни­ро­ва­лось по­крыть все по­треб­но­сти ВИЭ. Во-2 видно, что из-за не со­от­вест­вия спро­са и ге­не­ра­ции, ВЭС долж­ны были те­рять при­мер­но 1/3 вы­ра­бот­ки даже несмот­ря на ГАЭС.

При этом дан­ные аэро­пор­та El Hierro по­ка­зы­ва­ют, что бы­ва­ют до­воль­но дол­гие пе­ри­о­ды низ­ко­го ветра, хотя в целом место вет­рян­ное



Итак, да­вай­те по­смот­рим, сколь­ко же ди­зель­но­го топ­ли­ва съэко­но­ми­ли вет­ря­ки и гид­ро­тур­би­ны. С июля 2015 по ап­рель 2016.



Здесь серое - это ди­зель­ная ге­не­ра­ция, зе­ле­ное - ВЭС + ГАЭС. В аб­со­лют­ных циф­рах 25622 МВт*ч (64%) при­шлось на дизель-​генераторы, 14509 МВт*ч (36%) - на воз­об­нов­ля­е­мые. На ап­рель при­шлось несколь­ко те­стов 100% ра­бо­ты на ВИЭ, ко­то­рые, од­на­ко, ви­ди­мо не были удо­вле­тво­ри­тель­ны­ми.


По­дроб­ный рас­клад по­треб­ле­ния энер­го­си­сте­мой El Hierro. Жел­тое - ди­зель, тем­но­зе­ле­ное - ра­бо­та ВЭС на сеть, свет­ло­зе­ле­ное - ра­бо­та ВЭС на за­кач­ку воды, синие - ра­бо­та ГАЭС в ге­не­ра­ции.

Тут видно, что после ис­пы­та­ний со 100% на­груз­кой сети от ВИЭ 6 и 9 ап­ре­ля ди­зе­ли вновь были пе­ре­ве­де­ны на режим сле­до­ва­ния на­груз­ки. Во­об­ще ди­зе­ли в этой си­сте­ме пе­ре­клю­ча­ют­ся в ба­зо­вый режим толь­ко в слу­чае хо­ро­ше­го ветра, при этом в ра­бо­те по­сто­ян­но оста­ет­ся как ми­ни­мум 1,5 ме­га­ват­та - один дизель-​генератор?

Ин­те­рес­ны тут и мо­мен­ты, на­при­мер 29 марта - когда при от­сут­свии ветра ди­зель сна­ча­ла пол­но­стью за­кры­ва­ет пик и лишь потом на­чи­на­ет ра­бо­тать ГАЭС - когда долж­но быть на­обо­рот. Мак­си­маль­ная за­дей­ство­ван­ная мощ­ность ге­не­ра­то­ров ГАЭС на гра­фи­ке - по­ряд­ка 2 ме­га­ватт при уста­нов­лен­ных 11,5.

Видно, что одним из глав­ных огра­ни­че­ний Gorona del Viento стала ГАЭС, ко­то­рая из­на­чаль­но была за­ло­же­на недо­ста­точ­но­го объ­е­ма, а в ре­аль­но­сти экс­плу­а­ти­ру­ет­ся на 20% - про­пуск воды вниз со­став­ля­ет не боль­ше 50-70 тысяч ку­бо­мет­ров.

Фо­то­гра­фи­че­ская за­пись уров­ня воды в верх­нем ре­зер­ву­а­ре.

P.S. Ин­фор­ма­ция по про­ек­ту взята из пре­крас­но­го блога Euan Mearns "

Ссыл­ка: http://tnenergy.livejournal.com/58060.html

P.S Фак­ти­че­ски, на дан­ном при­ме­ре мы видим, что на ост­ро­ве при от­сут­ствии роста по­треб­ле­ния про­изо­шло дву­крат­ное уве­ли­че­ние общей уста­но­воч­но мощ­но­сти элек­тро­ге­не­ра­ции:

Общее  -   22,4 МВт

ДЭС     -    11,4 МВт,  вы­ра­бот­ка с июня 2015 по ап­рель 2016 25.622 МВ*ч  или  63,8%

ВЭС/ГАЭС - 11 МВт, вы­ра­бот­ка с июня 2015 по ап­рель 2016 14.509 МВ*ч или  36,2%

В дан­ном слу­чае можно кон­ста­ти­ро­вать, что од­но­крат­но вло­жив в такую ги­брид­ную си­сте­му боль­шие энер­го­ре­сур­сы, под видом круп­ных фи­нан­со­вых вло­же­ний, вклад­чик может рас­счи­ты­вать на сни­же­ние по­треб­ле­ния тра­ди­ци­он­но­го топ­ли­ва, но имен­но в дан­ном при­ме­ре, го­во­рить о пол­ном от­ка­зе от него все же не при­хо­дит­ся.

От­кры­тым оста­ет­ся глав­ный во­прос:

Оку­па­ет­ся ли энер­ге­ти­че­ски стро­и­тель­ство и опе­ра­ци­он­ные из­держ­ки на эту си­сте­му, умень­ше­ни­ем ко­ли­че­ства по­треб­лен­но­го при­воз­но­го ди­зе­ля или нет?