16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/352/138402.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 20 (352) октябрь 2018 года

Перспективы цифровизации в энергосистеме Германии

Промышленная автоматизация К. т. н. Александр МОГИЛЕНКО
Фото: www.gruene-landtag-bw.de

Специалисты немецкого Агентства по возобновляемой энергетике при поддержке Министерства экономики и энергетики ФРГ провели анализ большого количества исследований, посвященных влиянию цифровизации на энергосистему страны.

Учитывалась ее трансформация, обусловленная увеличением доли возобновляемых источников, децентрализацией и интеллектуализацией.

Цифровизация может стать ключевым элементом энергетической трансформации и содействовать, например, в балансировании выработки погодозависимых возобновляемых источников и потребления. Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) должны сделать энергосистему более эффективной и вывести на энергетические рынки новые технологии и модели бизнеса, наиболее перспективные из которых представлены ниже.



Виртуальные электростанции

Под термином «виртуальная электростанция» понимается объединение децентрализованных источников электроэнергии вместе с аккумуляторами и гибкими потребителями в общую систему управления. Источниками, как правило, являются ветроэлектростанции, фотоэлектрические панели, биоэнергетические установки и гидроэлектростанции. Они могут объединяться с аккумуляторами, установками Power-to-Gas и Power-to-Heat (преобразование избыточной электроэнергии в газ или тепловую энергию соответственно), а также потребителями, которые имеют возможность гибко регулировать свое потребление во времени. Смысл заключается в оптимальном использовании сильных сторон локальных источников и компенсации их недостатков. Виртуальная электростанция может выполнять на рынке роли, аналогичные исполняемым традиционной крупной электростанцией. Чем больше источников входит в виртуальную электростанцию, тем лучше, но при этом также возрастают затраты на обработку данных.

Управление производством и потреблением переходит в данном случае к цифровым системам. Обмен данных о производстве, состоянии аккумуляторов, потреблении, изменении цен, погодном прогнозировании осуществляется в режиме реального времени. Благодаря высокой гибкости и способности к оперативному реагированию появляется возможность отслеживания рыночных цен.



Smart Grid

Электрические сети Германии – центральный элемент системной интеграции возобновляемых источников. Они объединяют все необходимые для энергетической трансформации компоненты: источники, аккумуляторы и потребители. В процессе трансформации энергосистема будет состоять из все большего количества малых частей. В традиционных энергосистемах сети передают и распределяют потребителям электроэнергию, вырабатываемую крупными центральными источниками. Трансформация предъявляет новые требования к сетям. Более 1,6 млн потребителей уже сами производят электроэнергию при помощи фотоэлектрических панелей. То есть энергия сегодня течет в обоих направлениях – от сети передачи в распределительную сеть и к потребителям, а также наоборот.

Направление потока энергии может меняться очень быстро. Многие потребители производят, аккумулируют и потребляют собственную электроэнергию (Prosumer), что меняет их график нагрузки. Новые типы потребителей, такие, как тепловой насос и электромобиль, повышают нагрузку на энергосистему. Для того чтобы гарантировать стабильность функционирования сетей, необходимо анализировать текущую информацию об их состоянии и поведении потребителей. В интеллектуальной сети (Smart Grid) данные о текущем состоянии обрабатываются с помощью ИКТ, и управление сетью автоматизировано.

Термин Smart Grid часто интерпретируется всеохватно и включает в себя не только передачу и распределение электроэнергии с использованием ИКТ, но и производство, хранение и потребление электроэнергии. В узком смысле Smart Grid обозначает только оснащенную средствами ИКТ сеть, т. е. инфраструктуру, которая позволяет осуществлять передачу энергии, а также коммуникации и взаимодействие между различными элементами системы электроснабжения.



Блокчейн

В актуальных исследованиях по теме цифровизации в энергохозяйстве наиболее обсуждаемым вопросом является применение технологии блокчейн, в которой транзакции объединяются в блоки данных. Новые блоки присоединяются к уже существующим, образуя цепочку блоков. Отсюда название «блокчейн» (в переводе с английского языка – цепь блоков). Данные о транзакциях блокчейна децентрализованно аккумулируются на компьютерах участников, что делает систему особенно безопасной. При помощи блокчейна может осуществляться оплата за поставляемую электроэнергию без посредников. Транзакции могут быть автоматизированы благодаря использованию «умного контракта» («Smart Contract»), представляющего собой договор на поставку с зафиксированными определенными критериями, при выполнении которых поступление автоматически запускает транзакцию. Например, клиент получает электроэнергию, когда стоимость опускается ниже определенного порога или локальный производитель осуществляет выработку. Таким образом, торговля электроэнергией между локальными производителями и потребителями может автоматизироваться. При этом исключается необходимость наличия третьего участника процесса (энергоснабжающей компании, банка, биржи, платформы).

Обсуждаются перспективы применения блокчейна для включения возобновляемых источников в энергосистему. Технология поможет интегрировать большое количество разрозненных единиц в виртуальное энергообъединение. Объединенный посредством блокчейна рынок мог бы образовать в режиме реального времени энергосистему со всеми производителями, аккумуляторами и потребителями. В перспективе представляется возможным создание саморегулируемой, автономной и самобалансируемой энергосистемы с миллионами производителей и потребителей и автоматизацией платежей посредством микротранзакций.

В настоящее время технология блокчейн находится на достаточно ранней стадии развития, и открытыми остаются многие вопросы. Наиболее упоминаемыми техническими вызовами являются высокое энерго- и ресурсопотребление, низкая скорость транзакций и обеспечение защиты от нелегальных активностей. С юридической точки зрения проблемным выглядит отсутствие центральной инстанции в возможных конфликтных ситуациях. Большинство исследований исходит из того, что правовые и технические вызовы будут решены.



Цифровое управление потреблением

Управление потреблением во времени является важной опцией гибкости электроэнергетического сектора. В промышленности это уже является действенным способом снижения затрат на электрическую энергию. Цифровизация открывает в этой части возможности для сферы услуг, малого бизнеса и жилого сектора. Управляемые потребители (к примеру, электромобили, тепловые насосы или холодильники) могут увеличивать потребление в периоды выгодных ценовых предложений. Для этого необходима гибкая система ценообразования, стимулирующая потребителей по возможности отказываться от потребления в периоды высоких цен и увеличивать расход при низких ценах. В случае с жилым сектором для этого необходимы также средства ИКТ, такие, как интеллектуальный учет (Smart Metering) и подключенные к интернету бытовые устройства (один из элементов так называемого интернета вещей).

Технически возможный потенциал управления потреблением частных домохозяйств Германии различные исследования оценивают в диапазоне от 4,2 ГВт до 23,8 ГВт. К 2020 г. он может увеличиться до 35,3 ГВт, а к 2050 году до 80 ГВт.



Потребление устройствами информационных и коммуникационных технологий

Обратной стороной цифровизации является рост собственного потребления энергии устройствами ИКТ. В центре дискуссии в настоящее время находится обсуждение вопроса об увеличении потребления центрами обработки данных (ЦОД). К 2025 г. потребление ЦОД может вырасти до 18,8 млрд кВт-ч в год. И это без учета потребления электроэнергии серверами, находящимися за пределами страны.

В одном из исследований дополнительно посчитано, что в режиме ожидания (standby) потребление электроэнергии возрастет к 2025 г. на 3 млрд кВт-ч, в долгосрочной перспективе – на 15 млрд кВт-ч. Среднее домохозяйство увеличит потребление на 330 кВт-ч, что эквивалентно 100 евро в год дополнительных расходов на электроэнергию при сегодняшних тарифах.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 20 (352) октябрь 2018 года: