Dynamic Demand — это название полупассивной технологии поддержки реагирования на спрос путем регулирования нагрузки в электросети . Это также название независимой некоммерческой организации в Великобритании, поддерживаемой благотворительным грантом от Esmée Fairbairn Foundation , которая занимается продвижением этой технологии. Идея заключается в том, что, контролируя частоту электросети , а также собственные элементы управления, прерывистые бытовые и промышленные нагрузки включаются/выключаются в оптимальные моменты, чтобы сбалансировать общую нагрузку сети с генерацией, сокращая критические несоответствия мощности. [1] Поскольку это переключение только на несколько секунд ускоряет или задерживает рабочий цикл прибора, это будет незаметно для конечного пользователя. Это основа динамического управления спросом. В Соединенных Штатах в 1982 году (ныне истекший) патент на эту идею был выдан инженеру по энергосистемам Фреду Швеппе. [2] На основе этой идеи были выданы и другие патенты. [3] [4] [5] [6]
Динамический спрос похож на механизмы реагирования на спрос для управления бытовым и промышленным потреблением электроэнергии в ответ на условия поставки, например, заставляя потребителей электроэнергии сокращать свое потребление в критические моменты или в ответ на цены. [7] Разница в том, что устройства динамического спроса пассивно отключаются, когда ощущается напряжение в сети, тогда как механизмы реагирования на спрос реагируют на переданные запросы на отключение,
Энергоснабжающие организации способны с достаточной точностью (обычно в пределах одного или двух процентов) прогнозировать структуру спроса в течение любого конкретного дня. Это означает, что свободный рынок электроэнергии способен заранее планировать достаточную базовую нагрузку . Любой оставшийся дисбаланс будет тогда вызван либо неточностями в прогнозе, либо незапланированными изменениями в поставках (например, неисправность электростанции ) и/или спросе. Такие дисбалансы устраняются путем запроса генераторов на работу в так называемом режиме частотной характеристики (также называемом режимом управления частотой ), непрерывно изменяя свой выход, чтобы поддерживать частоту около требуемого значения.
Частота сети является общесистемным индикатором общего дисбаланса мощности. Например, она упадет, если спрос слишком велик, потому что генераторы начнут немного замедляться. Генератор в режиме частотной характеристики будет в номинальных условиях работать на пониженной мощности, чтобы поддерживать буфер резервной мощности. Затем он будет непрерывно изменять свою мощность на посекундной основе в соответствии с потребностями сети с контролем скорости падения .
Этот вращающийся резерв является значительным расходом для энергокомпаний, поскольку для его поддержания часто приходится сжигать топливо или терять потенциальные продажи электроэнергии. Тип генерации, используемый для быстрого реагирования, обычно работает на ископаемом топливе , которое производит выбросы от 0,48 до 1,3 тонн эквивалента CO2 на каждый мегаватт-час (МВт-ч). Таким образом, с этим дисбалансом связана значительная экологическая нагрузка в виде увеличения выбросов парниковых газов .
В принципе, любое устройство , работающее в определенном рабочем цикле (например, промышленные или бытовые кондиционеры , водонагреватели , тепловые насосы и холодильные установки ), может использоваться для обеспечения постоянной и надежной балансировки сети за счет синхронизации своих рабочих циклов в зависимости от нагрузки системы.
Поскольку можно измерить частоту сети из любой розетки в сети, можно разработать контроллеры для электроприборов, которые будут обнаруживать любой дисбаланс частоты в режиме реального времени. Приборы с динамическим спросом будут реагировать на этот же сигнал. Когда частота уменьшается, они с большей вероятностью отключатся, снижая нагрузку на сеть и помогая восстановить баланс. Когда частота увеличивается сверх нормы, они с большей вероятностью включатся, используя избыточную мощность. Очевидно, что контроллер также должен гарантировать, что ни в какой точке прибор не выйдет за пределы своего приемлемого рабочего диапазона. Поскольку частота сети напрямую связана со скоростью вращения генераторов в системе, миллионы таких устройств, работающих вместе, будут действовать как огромная, быстро реагирующая пиковая электростанция .
Динамический контроллер также может предоставлять другие вспомогательные услуги , такие как помощь в восстановлении из черного состояния — способность электросети возвращаться в эксплуатацию после отключения электроэнергии — если запрограммировать эту функцию. Обычно черные запуски усложняются из-за большого количества реактивных нагрузок, пытающихся одновременно получать электроэнергию при запуске, когда напряжение низкое. Это вызывает огромные перегрузки , которые срабатывают локальные выключатели , задерживая полное восстановление системы. Динамический контроллер может заставить эти нагрузки «ждать своей очереди», так сказать, до тех пор, пока не будет восстановлено полное питание.
Другой важной услугой балансировки является «быстрый резерв», который представляет собой использование резервной установки для замены возможной потери генерации (например, из-за отказа генератора или потери линии электропередачи ). Быстро сбрасывая нагрузку, пока работающие генераторы раскручиваются, а затем переключаясь обратно, чтобы вернуть частоту к стандарту, динамические контроллеры могут сэкономить высокую стоимость быстрых резервных генераторов . Кроме того, быстрая скорость реагирования этого метода позволит избежать возможных отключений электроэнергии .
Технология также может способствовать более широкому использованию генерации из переменных источников, таких как энергия ветра . Методы на стороне спроса могут быть эффективным и экономически выгодным способом помочь интегрировать этот ресурс в сеть. В частности, это позволит этим источникам работать в сочетании с виртуальными резервами мощности, такими как муниципальные водонапорные башни [8], чтобы обеспечить разумно предсказуемую диспетчерскую мощность.
Устройства динамического спроса обладают потенциалом экономить значительные объемы энергии за счет предоставляемых ими услуг. Но прежде чем динамическое управление спросом может быть широко внедрено, необходимо ввести регулирование, обязывающее устанавливать его хотя бы на новых приборах, или создать эффективный рыночный механизм, чтобы справедливо вознаграждать установку технологии. Один из рассматриваемых методов заключается в том, чтобы позволить счетчику электроэнергии , который измеряет потребление электроэнергии, также измерять частоту сети и переключаться на более высокий тариф , если частота падает ниже определенного уровня. Тогда в ежемесячном счете за электроэнергию будет указано, что столько-то часов (и столько-то киловатт-часов ) были на обычном тарифе и несколько часов на тарифе на дефицит поставки. Те потребители, у которых нет интеллектуального управления спросом, должны платить дополнительную стоимость, но те, кто устанавливает интеллектуальные технологии, которые адаптируются к периодам дефицита поставки, сэкономят деньги.
1 марта 2011 года компания RLtec запустила свою службу динамического реагирования частоты спроса в устройствах нагрузки горячего водоснабжения и HVAC, распределенных по одной из крупнейших сетей супермаркетов Великобритании Sainsbury's . Эта служба виртуальной электростанции мегаваттного масштаба обеспечивает коммерческую частотную регулировку ответа для National Grid в Великобритании. Теперь компания называется Open Energi. [9]
Национальная сеть Великобритании уже является крупным пользователем этой технологии в промышленных масштабах - до 2 ГВт нагрузки может быть мгновенно потеряно из-за частотно-чувствительных реле, отключающих сталелитейные заводы и т. д., что соответствует 20-минутному циклу до 2 ГВт довольно небольших аварийных дизельных генераторов. Для полного описания этой сложной системы см., например, "Потенциальный вклад аварийного дизельного резервного генератора в работу с прерывистостью и изменчивостью возобновляемых источников энергии" - доклад Дэвида Эндрюса из Wessex Water, который тесно сотрудничает с UK National Grid для предоставления этой услуги, представленный на семинаре Открытого университета "Преодоление изменчивости - интеграция возобновляемых источников энергии в электроэнергетическую систему" 24 января 2006 г. [10]
До 5 ГВт такой дизельной генерации используется во Франции для аналогичных целей, но эти технологии кажутся относительно неизвестными [11] [ нужен лучший источник ] . Нет никаких причин, по которым их нельзя было бы значительно расширить в масштабах [12] [ нужен лучший источник ], чтобы справиться даже с перебоями, вызванными ветровой энергетикой.
В августе 2007 года правительство Великобритании опубликовало отчет, в котором изложило, какой потенциал оно видит в технологии динамического спроса. [13] Отчет не рекомендует правительству поощрять ее внедрение. В нем перечислен ряд технических и экономических барьеров для ее внедрения и рекомендуется изучить их, прежде чем правительство будет поощрять использование динамического спроса. Динамический спрос является одним из элементов более широкого правительственного исследования технологий, которые могут сократить выбросы парниковых газов.
Однако в 2009 году было объявлено, что в Великобритании теперь продаются бытовые холодильники, оснащенные системой динамического управления нагрузкой. [14] [ нужен лучший источник ]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )