Распределённая энергетика

Ветрогенератор, вырабатывающий энергию для подачи в распределенную сеть, Испания

Распределённое производство энергии (англ. Distributed power generation) — концепция строительства источников энергии и распределительных сетей, которая подразумевает наличие множества потребителей, производящих тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, а также направляющих излишки в общую сеть (электрическую или тепловую).

Энергетика сегодня

В настоящее время промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших электростанциях, таких как тепловые электростанции, атомные электростанции, гидроэлектростанции. Мощные электростанции благодаря «эффекту масштаба» имеют превосходные экономические показатели и обычно передают электроэнергию на большие расстояния. Место строительства большинства из них обусловлено множеством экономических, экологических, географических и геологических факторов, а также требованиями безопасности и охраны окружающей среды. Например, угольные станции строятся вдали от городов для предотвращения сильного загрязнения воздуха, влияющего на жителей. Некоторые из них строятся вблизи угольных месторождений для минимизации стоимости транспортировки угля. Гидроэлектростанции должны находиться в местах с достаточным энергосодержанием (значительный перепад уровней на расход воды).

Низкое загрязнение окружающей среды — критическое преимущество комбинированных энергостанций, работающих на природном газе. Это позволяет им находиться достаточно близко к городу для централизованного теплоснабжения.

Поэтому в традиционной энергетике по функциональному назначению и территориальному расположению можно четко выделить три сегмента:

1. Центры производства электроэнергии
2. Линии электропередач большой мощности
3. Зоны потребления электроэнергии и местные распределительные сети

Атомные и тепловые электростанции кроме электрической энергии производят значительное количество тепла. В отличие от электроэнергии, тепловую энергию невозможно передавать на большие расстояния из-за резкого возрастания потерь с ростом расстояния. Одновременно, из-за указанных выше факторов, многие энергостанции слишком далеко расположены, чтобы использовать их побочное тепло для обогрева общественных и жилых зданий. В результате, неиспользованная на самой станции тепловая энергия рассеивается в окружающей среде (теряется без полезного применения).

Распределенное производство электроэнергии

Данная концепция подразумевает строительство дополнительных источников электроэнергии в непосредственной близости от потребителей. Мощность таких источников выбирается исходя из ожидаемой мощности потребителя с учетом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т. д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). При этом потребитель не отключается от общей сети электроснабжения.

В качестве дополнительных источников электроэнергии могут применяться как средства альтернативной энергетики (солнечные батареи, ветровые генераторы, топливные элементы), так и традиционные когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности, работающие на природном газе (как на наиболее чистом виде топлива). В последнем случае благодаря расположению когенерационных установок непосредственно у потребителей, становится возможным использование не только вырабатываемой электроэнергии, но и побочной тепловой энергии на нужды отопления, горячего водоснабжения или абсорбционного холодоснабжения самого владельца КГУ или сторонних потребителей, расположенных поблизости. Это позволяет добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии).

При этом в системе «потребитель — местный источник энергии» регулярно возникают дисбалансы между производством и потреблением энергии или между потребностью в её видах, например:

• Мощность солнечных батарей и ветрогенераторов изменяется в зависимости от погодных условий, а потребление электроэнергии от погоды может не зависеть или изменяться в противоположную сторону.
• В зимнее время потребление тепловой энергии остается постоянно высоким, а потребление электроэнергии изменяется по времени суток.

Наличие подключения к общей электрической сети позволяет компенсировать недостаток электроэнергии за счет её потребления от общей сети, а в случае избыточного производства электроэнергии собственным источником - выдавать её в сеть, с получением соответствующего дохода.

Такой подход позволяет:

• Снизить потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям электричества, вплоть до расположения их в одном здании.
• Уменьшить число, протяжённость и необходимую пропускную способность магистральных линий электропередачи.
• Смягчить последствия аварий на центральных электростанциях и главных линиях электропередач за счет наличия собственных источников энергии.
• Обеспечить взаимное многократное резервирование электрогенерирующих мощностей (частично).
• Снизить воздействие на окружающую среду за счет применения средств альтернативной энергетики, более полного использования потенциальной энергии ископаемого топлива.

Для реализации концепции распределённой энергетики необходимо выполнение ряда условий, в том числе:

1. Технических: наличия систем двустороннего учета, согласованная работа местных и центральных генераторов, соответствующие системы защит для всех вариантов работы местных и центральных генераторов, поддержание стабильности напряжения и частоты в общей сети.
2. Организационных: должно быть налажено взаимодействие между всеми участниками во избежание перегрузок генерирующих мощностей или строительства лишних, которые будут простаивать.
3. Правовых и экономических: должна быть предусмотрена юридическая возможность продажи потребителями избытков энергии собственной выработки, должен существовать развитый рынок электроэнергии или установлены экономически привлекательные для всех участников тарифы на генерацию, потребление и транзит электроэнергии.
4. Технологических : должны быть доступны экономически эффективные устройства для местного производства энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы, когенерационные установки).

Полный отказ от мощных центральных электростанций и окончательная децентрализация электрогенерации в настоящее время невозможна как по экономическим соображениям, так и в связи со сложностью управления множеством объектов и их технического обслуживания, необходимостью постоянного поддержания баланса генерации и потребления, необходимостью наличия резервных мощностей.

Схожие понятия

При наличии соответствующих средств автоматического удаленного управления объединение распределённых генераторов энергии может выступать в качестве виртуальной ТЭЦ.

В качестве синонима может использоваться термин «децентрализованное производство энергии», который не отражает специфической особенности — наличие общей сети обмена электро- и тепловой энергии. В рамках концепции децентрализованного производства электроэнергии возможно наличие общей сети электроэнергии и системы местных котельных, производящих исключительно тепловую энергию для нужд населённого пункта/предприятия/квартала.

См. также

• Энергетика
• Электроэнергетика
• Альтернативная энергетика
• Система чистого измерения

Ссылки

• World Alliance for Decentralized Energy
• United States Combined Heat and Power Association
• On-Site Power Generation May Be The Next Big Growth Technology
• IEEE P1547 Draft Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems
• [1]
• Decentralized Power as Part of Local and Regional Plans Quote: «…The plan estimates that even with the higher cost of renewable energy, Chicago will save more than $260 million by 2010…»
• Can distributed energy systems really replace the current electricity grid? The new energy revoloution is here, but will it develop fast enough?
• California Distributed Energy Resource Guide

Распределенные источники энергии

• Ecoliving: Homegrown micropower has macro prospects
• Home-scale generators, Micro Combined Heat and Power ((Micro Combined Heat and Power), MCHP)
• GridPoint — Intelligent energy management (IEM) products
• Skystream 3.7 — a small wind system for grid-connected homes
• Good rapport: Advanced Power Generation Systems for the 21st Century (PDF)
• Home Power Magazine — Your Small Scale Renewable Energy (RE) Source
• Future Energies, topics
• Ofgem report on Distributed generation, innovation funding incentive and registered power zones
• Online or by mail subscription magazine: Distributed Energy

Для улучшения этой статьи желательно?: Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии.