Інтегроване рішення з сонячної, вітрової та акумуляторної енергетики, генератора ТЕЦ і системи управління енергетикою (EMS) для промислових та побутових застосувань
У Валенсії високий потенціал сонячної енергії, але практична мікромережа також має враховувати попит увечері, коливання цін на електроенергію, обмежені вітрові ресурси, потреби у теплі та гарячій воді, перерви в роботі загальної електромережі та обмеження щодо рівня шуму в житлових зонах. Інтегрована система, що поєднує фотовольтаїчні панелі, акумуляторні батареї, вітрові турбіни, дизельний генератор ТЕЦ, загальну електромережу та систему управління енергетикою (EMS), забезпечує баланс усіх цих факторів.
1. Енергетичні проблеми, які ви можете не помітити, доки не запустите систему
Справжньою викликом є не просто обсяг відновлюваної енергії, яку може виробити об’єкт. Ключовим є те, чи співпадає час виробництва з часом, вартістю та типом споживання. Система може виробляти достатньо енергії за рік і при цьому мати труднощі з задоволенням вечірнього навантаження, потреб у теплі чи гарячій воді або під час аварійних відключень.
Високі та нестабільні витрати на електроенергію
Вартість електроенергії може значно варіювати залежно від часу доби. Це робить перенесення споживання енергії дуже корисним: акумуляторні системи зберігання енергії можуть накопичувати електроенергію за нижчими тарифами й зменшувати закупівлю з мережі, коли її вартість вища.
Довідкові ціни на електроенергію за часом споживання
Наведені нижче значення є орієнтовними для аналізу проекту. Фактичні витрати клієнта залежать від договору на постачання електроенергії, ринкових умов та застосовних платежів.
|
Робочі дні Час / Умова
|
Діапазон цін
|
Типовий відгук системи управління енергією (EMS)
|
|
00:00–08:00
Позапіковий період (найнижча ціна)
|
Приблизно €0,02–0,04/кВт·год
|
Заряджати систему зберігання енергії (ESS) недорогою електроенергією з мережі, коли це економічно доцільно; використовувати наявну вітрову енергію.
|
|
08:00–10:00
Перехідний період / період низьких цін
|
Приблизно €0,04–0,08/кВт·год
|
Використовувати ФЕС для місцевих навантажень; вибірково використовувати СЕЗ; решту дефіциту забезпечувати із мережі.
|
|
10:00–14:00
Пік (висока ціна)
|
Приблизно 0,20–0,35 євро/кВт·год
|
Розряджати СЕЗ, щоб зменшити закупівлю електроенергії з мережі в піковий період; використовувати ФЕС для місцевих навантажень; експортувати електроенергію лише за економічно вигідних умов.
|
|
14:00–18:00
Перехідний період / період низьких цін
|
Приблизно €0,04–0,08/кВт·год
|
Продовжувати самоспоживання електроенергії з відновлюваних джерел та керувати СЕЗ залежно від рівня заряду та очікуваного пікового навантаження.
|
|
18:00–22:00
Пік (висока ціна)
|
Приблизно 0,20–0,35 євро/кВт·год
|
Розряджати СЕЗ; використовувати ТЕЦ лише тоді, коли генерація з ВДЕ та запаси СЕЗ не можуть задовольнити критичне навантаження.
|
|
22:00–24:00
Перехідний період / період низьких цін
|
Приблизно €0,04–0,08/кВт·год
|
Балансувати залишкову ємність СЕЗ, наявність вітрової енергії вночі та енергетичні потреби наступного дня.
|
|
Період негативних цін (спеціальна умова) 11:00–16:00
|
Негативна ціна; Продаж надлишкової електроенергії з збитком
|
Забезпечити пріоритетне використання електроенергії та заряджання систем зберігання енергії (ESS); уникати непотрібного експорту й обмежувати генерацію за необхідності.
|
Періоди негативних цін можуть частково збігатися зі звичайними денними тарифними періодами, а не утворювати окрему щоденну смугу. У вихідні дні та державні свята також можуть діяти інші умови ціноутворення.
Сонячна енергія не відповідає попиту щогодинно
У Валенсії є потужні сонячні ресурси: річна ізлученість становить приблизно 1600–1700 кВт·год/м², а оцінене виробництво електроенергії фотовольтаїчними системами — близько 1600 кВт·год/кВтp за оптимального нахилу панелей приблизно 38°. Проте виробництво електроенергії ФВ-системами падає до нуля після заходу сонця, тоді як багато споживачів продовжують використовувати електроенергію. Тому акумуляторні системи зберігання енергії відіграють важливу роль у перенесенні денного виробництва на інші години.
Низькі швидкості вітру обмежують роль вітроенергетики
Середня швидкість вітру становить близько 3 м/с, тому вітрова енергія краще підходить як допоміжне джерело, а не як основне. Сильніші нічні вітри можуть забезпечити корисну генерацію, коли сонячна генерація недоступна.
Попит на опалення та гарячу воду створює другу енергетичну проблему
Дизель-генератор зазвичай відводить значну кількість тепла через системи охолодження та вихлопу. Установки когенерації (CHP) можуть перетворювати тепло з водяної рубашки й вихлопні гази приблизно за 450 °C на корисне опалення, гарячу воду для побутових потреб або технологічне тепло.
Нестабільність електромережі може перетворити проблему з електроенергією на проблему безперервності постачання.
Відновлювані джерела енергії зменшують залежність від електромережі, але залишаються непостійними. Для критичних навантажень потрібен резервний акумулятор, здатність до автономної роботи (islanding) та керований джерело генерації. Дизельна генерація CHP може забезпечити цей керований резервний рівень.
Шум може стати обмеженням у проектуванні для житлових зон.
Житлові проекти вигідно використовують малoshumне обладнання. Вертикальні вітрові турбіни (VAWT) підходять там, де важливі рівень шуму та візуальний вплив, тоді як горизонтальні вітрові турбіни (HAWT) краще підходять для фабрик і ферм.
2. Рішення: Інтегрована мікромережа з сонячною, вітровою, акумуляторною, когенераційною (CHP) генерацією та системою управління енергією (EMS)
Система працює як єдина узгоджена енергетична платформа, а не як окремі продукти: фотовольтаїчні модулі, акумулятори, вітрові турбіни, дизельні генератори та мережеві підключення. Керування системою енергоменеджменту (EMS) узгоджує виробництво й зберігання електроенергії з поточним навантаженням, цінами на електроенергію, доступністю відновлюваних джерел енергії та вимогами до резервного живлення.
3. Як працює мікромережа
Стратегія експлуатації має бути динамічною, а не базуватися на фіксованій ієрархії джерел. Відновлювана енергія використовується для локального навантаження, коли вона доступна; акумулятори переносять енергію в часі; електроенергія з мережі за нижчими цінами використовується, коли це економічно вигідно; а когенераційна установка (CHP) запускається, коли потрібне кероване виробництво електро- або теплової енергії з міркувань надійності чи теплового навантаження.
|
Час / Умова
|
Ціна / Умова
|
Стратегія EMS
|
Головна мета
|
|
00:00–08:00
|
Позапіковий період; 0,02–0,04 €/кВт·год
|
Заряджати систему зберігання електроенергії (ESS) електроенергією з мережі за нижчими цінами, коли це доцільно; використовувати доступну вітрову енергію.
|
Оптимізація витрат на енергію.
|
|
08:00–10:00
|
Низька ціна; 0,04–0,08 €/кВт·год
|
Фотоелектричні модулі живлять місцеві навантаження; акумуляторна енергосистема надає підтримку за потреби; мережа компенсує дефіцит.
|
Максимізувати власне споживання.
|
|
10:00–14:00
|
Піковий період; 0,20–0,35 євро/кВт·год
|
Розряджати акумуляторну енергосистему; використовувати електроенергію від фотоелектричних модулів локально; експорт лише за економічно вигідних умов.
|
Зрізання піків навантаження та оптимізація вартості.
|
|
14:00–18:00
|
Низька ціна; 0,04–0,08 €/кВт·год
|
Продовжувати власне споживання електроенергії від фотоелектричних модулів та готувати акумуляторну енергосистему до вечірнього піку.
|
Зменшити закупівлю електроенергії з мережі.
|
|
18:00–22:00
|
Піковий період; 0,20–0,35 євро/кВт·год
|
Розряджати акумуляторну енергосистему; запускати когенераційну установку лише тоді, коли відновлювані джерела енергії й акумуляторна енергосистема не можуть задовольнити критичні потреби.
|
Надійність із контрольованим використанням палива.
|
|
22:00–24:00
|
Низька ціна; 0,04–0,08 €/кВт·год
|
Балансувати рівень заряду акумуляторної енергосистеми, нічний вітер і потреби наступного дня.
|
Вартість і стійкість.
|
|
Період негативних цін
|
Спеціальна умова; приклад джерела: 11:00–16:00
|
Забезпечити пріоритетне використання електроенергії на місці та зарядку системи зберігання енергії (ESS); уникати непотрібного експорту; обмежувати виробництво за необхідності.
|
Уникати збитків через негативні ціни.
|
4. Чому ТЕЦ робить мікромережу більш ніж резервною системою живлення
ТЕЦ перетворює дизель-генератор із пристрою лише для аварійного живлення на керований джерело електроенергії й корисного тепла. Відновлене тепло може використовуватися для опалення та гарячого побутового або технологічного водопостачання, тоді як накопичувач гарячої води відокремлює виробництво тепла від його споживання. У позамережевих застосуваннях ТЕЦ також може зменшити потрібну ємність акумуляторів під час тривалих періодів низької генерації з відновлюваних джерел.
5. Приклад застосування:
Мікромережа для заводу та ферми
Заводи й ферми можуть поєднувати сонячні фотоелектричні модулі на дахах або на землі, акумуляторні системи зберігання, вітрові електростанції, ТЕЦ і теплові накопичувачі для забезпечення безперервної роботи, задоволення попиту вночі та теплових навантажень.
Приблизна оцінка терміну окупності становить близько 3–5 років, але реальні результати залежать від профілю навантаження, цін на електроенергію, вартості обладнання, продуктивності відновлюваних джерел енергії та стратегії експлуатації.
Житлові та сільські мікромережі
Для окремо стоячих будинків, вілл та сільських об’єктів пропонована система має компактну, малoshumnu конфігурацію, спрямовану на самоспоживання, резервне електропостачання, опалення та гарячу воду.
Остаточне визначення потужності повинно ґрунтуватися на фактичних побутових навантаженнях, сезонній продуктивності відновлюваних джерел енергії, автономності акумуляторів та потужності генератора. Повну автономність у позамережному режимі не слід припускати без спеціальної перевірки для конкретного об’єкта.
6реалізація проекту: від оцінки до введення в експлуатацію
Успішна мікромережа вимагає інженерної роботи, що виходить за межі простого переліку обладнання. Проект повинен проходити етапи оцінки навантаження й індивідуального проектування, забезпечення відповідності нормативним вимогам, виробництва, монтажу, введення в експлуатацію та тривалої технічної підтримки.
7ключові переваги комплексного підходу
- Зниження вартості електроенергії з мережі за рахунок власного споживання сонячної енергії, акумуляторних систем зберігання та управління енергоспоживанням з урахуванням тарифів за часом доби.
- Зрізання пікового навантаження та перенесення споживання енергії в інші часові проміжки замість залежності лише від миттєвої генерації з відновлюваних джерел.
- Доповнююче виробництво енергії з сонячних та вітрових джерел, де вітрова енергія виступає як вторинне джерело в умовах низької вітровості в Валенсії.
- Когенераційна дизельна генерація, що забезпечує кероване виробництво електроенергії й корисне відновлення тепла.
- Підвищена стійкість завдяки резервним акумуляторним системам та автономному режиму роботи під контролем системи управління енергією (EMS).
- Інтегровані системи опалення та гарячого водопостачання для побутових або технологічних потреб.
- Вітрові турбіни з низьким рівнем шуму та акустичне обладнання для застосування в шумочутливих зонах.
- Дистанційний моніторинг та координоване керування кількома енергетичними активами.
- Модульні конфігурації для фабрик, ферм, будинків та сільських господарств.
- Комплексне інженерне супроводження та поставка — від попередньої оцінки до введення в експлуатацію й післяпродажного обслуговування.
8. Розумніший спосіб проектування енергосистем у Валенсії
Мікромережу слід проектувати з урахуванням взаємодії між виробництвом енергії, її споживанням, цінами на електроенергію, тепловим попитом та вимогами до надійності. Сонячна енергія забезпечує потужну генерацію вдень, але сама по собі не може задовольнити попит увечері, компенсувати відключення від мережі чи забезпечити опалення. Вітрова енергія може доповнювати сонячну, але низькі середні швидкості вітру обмежують її роль. Акумуляторні системи зберігають енергію для використання в інший час, тоді як ТЕЦ забезпечує кероване резервне живлення й корисне тепло.
Тому вартість системи визначається не окремими компонентами, а їх узгодженим керуванням. Остаточне визначення потужностей має ґрунтуватися на реальних даних про місце розташування: графіках електричного навантаження, критичних навантаженнях, потребах у опаленні та гарячій воді, потенціалі сонячної й вітрової енергії, стані електромережі, тарифах на електроенергію та економічних цілях.
9. Torchpower: Інтегровані енергорішення
Torchpower надає комплексні рішення у сфері енергетичних технологій, що охоплюють оцінку системи, індивідуальне проектування, постачання обладнання, підтримку відповідності нормативним вимогам, доставку, дистанційну технічну підтримку, координацію введення в експлуатацію та тривалу післяпродажну підтримку. Кожен мікрогрид може бути налаштований з урахуванням профілю навантаження на об’єкті, наявного простору, бюджету, відновлюваних ресурсів та умов електромережі.
EN
