Energy Matters: Первичные данные с *поминутной* электрогенерацией Австралии в разрезе по источникам

Постоянные читатели АфтерШок видели статью "Даже если ветряки и солнечные батареи будут *бесплатны*, вменяемую зеленую энергосистему построить *невозможно*", где показано, что когда в замкнутой энергосистеме доля "прерывистой" электрогенерации (солнце, ветер) становится выше 10-15%, для дальнейшего повышения требуются кардинально иные объемы инвестиций, иначе о стабильности поставок электроэнергии придется навсегда забыть. В связи с чем, представляет большой интерес анализ замкнутых энергосистем с высокой долей "зелени".

Ниже, благодаря ресурсу Energy Matters, представлен достаточно уникальный массив данных по электробалансу Австралии за период с 27 июля по 16 августа разбивкой по минутам и типам генерации. Ну и некоторые выводы.

Появилась возможность получения первичных данных из электросетей Австралии. На данный момент доступны данные за 19.5 дней.

Быстрый анализ говорит о том, что доля генерации из углеводородов составила в среднем 82%, доля солнца и ветра 11% и доля гидро 7%, но доли очень сильно отличаются в разных регионах. Данные пока за ограниченный период, но уже сейчас можно предварительно заметить, что газовых станций не хватает, чтобы сбалансировать ветрогенерацию в Южной Австралии, а также, что предположение, что в рамках континента ветер обязательно где-нибудь будет дуть - является неверным.

Ниже карта регионов Австралии, а также линий электропередачи в этих регионах.  Видно, что регионы Queensland, New South Wales, Victoria, Tasmania (через подводный Basslink) и South Australia являются связанными, образуя энергорынок Австралии (National Electricity Market, NEM), а Западная Австралия является энергетическим "островом":

^{Рисунок 1. Регионы и электросети Австралии} 

Данные электросетей подаются с пятиминутным интервалом. Они содержат генерацию в разбивке по типам с 27 июля 19-30 по 16 августа 7-45.

Данные по генерации

Рисунок 2 показывает совокупную генерацию Австралии - 53.5% черный уголь, 16.1% бурый уголь, 12.1% газ, 7% гидро, 8.3% ветер, 2.6% солнце и еще 0.5% от жидкого топлива. Пик генерации имел место 3 августа и составил 34,246 мегаватт (отметим, что зимой - австралийским летом - пик генерации должен быть выше).  Следует отметить, что это "остров" (поэтому генерация совпадет с потреблением).

^{Рисунок 2. График совокупной генерации Австралии по типам энергоресурса}

Далее даем графики по регионам.  

В Западной Австралии (рисунок 3) 46% генерации давал черный уголь, 41.7% газ, 9.1% ветер, 2.5% солнце и 0.7% жидкие топлива. Динамику обеспечивает газ:

^{Рисунок 3. График генерации в Западной Австралии}

Тасмания (рисунок 4) - полная противоположность.  89.5% генерации это гидро, 9.0% ветер и 0.6% солнце. Генерация не совпадает с потреблением, так как есть передающие линии в Викторию:

^{Рисунок 4. График генерации в Тасмании}

Южная Австралия (рисунок 5) - 51.5% газ, 46.5% ветер, 2.9% солнце. Высокая доля ветра и отсутствие угля это результат правительственной политике по замене углеводородной энергетики возобновляемой. Последствия уже широко известны в виде блекаутов, о чем подробнее поговорим в следующем разделе:

^{Рисунок 5. График генерации в Южной Австралии}

Виктория (рисунок 6) снова меняет микс - бурый уголь 75.3%, 7.9% газ, 11.1% ветер, 1.5% солнце и 4.3% гидро. Динамику обеспечивает газ, гидро и линии электропередачи:

^{Рисунок 6. График генерации в Виктории}

Новый Южный Уэльс (рисунок 7) - 85.2% черный уголь, 3.1% газ, 5.1% ветер, 3.5% гидро, 2.7% солнце, 0.4% жидкие топлива.  Динамика обеспечивается углем:

^{Рисунок 7. График генерации в Новом Южном Уэльсе}

И, напоследок, Квинслэнд (рисунок 8) - 86.8% черный уголь, 7.8% газ, 3.7% солнце, 0.6% гидро и 1.0% жидкие топлива (ветряков нет вообще). Динамика генерации обеспечивается углем:

^{Рисунок 8. График генерации в Квинслэнде}

"Возобновляемая" генерация

Начнем с Южной Австралии.

За период наблюдений Южная Австралия балансировала свои ветряки при помощи газа и линий передачи, связывающих с Викторией. Ветряная генерация плавала очень сильно - покрывая от 0% спроса 1 августа до 50% 28 июля (рисунок 9). Неясным остается, почему порог генерации составлял 1200 мегаватт большую часть времени, когда ветер был. Газовая генерация в регионе показывает два интересных момента - 1) ей приходилось очень много работать, чтобы справиться с флуктуациями, даже с учетом трансферов из других регионов (достигая 72 мегаватт в минуту), 2) газовой генерации приходилось удерживать минимум в 300-400-500 мегаватт даже при мощных ветрах (вероятно это нужно, чтобы удерживать адекватный резерв в случае резкого исчезновения ветра, как было 30 июля):

^{Рисунок 9. Газовая и ветряная генерации в Южной Австралии}

Другой вопрос - можно ли утверждать, что где-нибудь в Австралии всегда дует ветер?  Нет, нельзя. График 10 показывает, что пики и провалы ветряной генерации в NEM регионах случались примерно в одно время:

^{Рисунок 10. Ветряная генерация (нормализованная) в регионах, соединенных NEM}

Суммируя нормализованные величины, получаем график 11.  Видно, что 1 августа имела место почти нулевая ветряная генерация, что при росте доли ветра ставит вопрос о необходимости новых резервов и / или линий электропередачи:

^{Рисунок 11. Совокупная ветряная генерация (нормализованная) в регионах, соединенных NEM - "пила" не исчезла}

В Западной Австралии ("остров") пики и провалы ветряной генерации были иными по времени, но чтобы попытаться этим воспользоваться для балансирования в других регионах, потребуется построить линии электропередачи на 4 тысячи километров.

Солнечная генерация, как особенно хорошо видно на графике 8, рушит цены на оптовом рынке в дневное время, сокращая долю остальной генерации, которая потом вечером восстанавливается. Таким образом, ее доля ведет к росту простоев остальной энергетики (т.е. падению ее продуктивности).

Сейчас в Австралии зима, поэтому, чтобы оценить эффект солнечной генерации как следует, лучше подождать декабрьских данных.