Виртуальные электростанции - идеи и решения

12.12.2019 14:28

Статья подготовлена Аристовой Н.И. и Чадеевым В.М.

(ИПУ РАН)

Введение

Современные электростанции стабильно вырабатывают электроэнергию и поставляют ее на промышленные и социальные объекты. Без электроэнергии жизнь человека XXI века просто немыслима. Работа электростанций при этом связана с рядом проблем, среди которых скачки потребления. Главной причиной изменения во времени нагрузки в электрической сети является хаотичное включение/отключение потребителей. Нагрузка изменяется в связи со сменой времен года: в жару мы пользуемся кондиционерами, а в холодное время – обогревателями, а также ежедневно, когда люди собираются на работу, а вечером отдыхают после трудового дня.

В случае аварии на одной подстанции нагрузка перераспределяется между соседними участками сети. Нередко это приводит к эффекту веерных отключений, когда перегрузка одного узла вызывает последовательную перегрузку остальных. Для предотвращения подобных ситуаций поставщики электроэнергии резервируют 10…15 % мощности. Чаще всего эти резервы остаются невостребованными и для предприятия переходят в графу убытков.

В последнее время очень актуальной темой является использование возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ) благодаря ряду их преимуществ, в числе которых отсутствие выбросов в атмосферу, сохранность природных ресурсов, простота развертывания. Но количество электричества, вырабатываемое ВИЭ, сильно зависит от времени года, погоды и множества других факторов. При этом потребление электричества меняется в широких пределах, и пиковый объем потребления может прийтись на минимум генерации, и, наоборот, могут возникнуть излишки электроэнергии, если аккумуляторы заряжены, а источник электроэнергии продолжает ее вырабатывать, например, ветер не утихает.

Для использования преимуществ традиционных и возобновляемых источников электроэнергии и устранения их недостатков целесообразно реализовывать концепцию виртуальной электростанции.

Виртуальная электростанция

Виртуальная электростанция (ВЭ) совокупно объединяет множество территориально разнесенных источников электроэнергии в единую сеть, которая обеспечивает стабильное электроснабжение за счет выявления причины пиковой нагрузки и сглаживает скачки потребления. Концепция ВЭ позволяет объединить распределенные ВИЭ с традиционными электростанциями.

В состав ВЭ входят (рисунок):

источники энергии (возобновляемые и традиционные);

потребители электричества (промышленность, население);

система накопления энергии;

датчики Industrial Internet of Things (IIoT) для сбора информации и управления работой потребителей. Такими датчиками оснащаются все компоненты ВЭ, так как системе требуется подробная информация о выработке и потреблении. Датчики IIoT уведомляют систему о том, что накопительные аккумуляторы заряжены полностью и нужно устранить избыток генерации. Например, они понизят температуру в отопительной системе в случае потепления или отрегулируют работу промышленного оборудования без нарушения хода технологических процессов;

ПО, управляющее работой энергосети. Важной особенностью ВЭ является возможность осуществлять дистанционное управление энергопотоками с помощью современных программных систем, предоставляющих конечному пользователю данные, необходимые для принятия решения, а также быстро реагировать на постоянно меняющуюся нагрузку. Как правило, данное ПО реализуется на базе искусственного интеллекта с использованием технологий обработки больших данных.

Подробнее о решениях по автоматизации для виртуальных электростанций, а также о примерах пилотных и реализованных проектов читайте в статье Аристовой Н.И., Чадеева В.М. «Виртуальные электростанции – идеи и решения» в журнале «Автоматизация в промышленности», №11, 2019.

Мнение специалиста

Последний вышедший номер

Читайте в номере:

Компьютерный тренинг операторов технологических процессов – застой или путь к новой трансформации: история, рынок, направления возможного прорыва, импортозамещение

Система автоматизированного управления грузоподъёмными устройствами и оборудованием промышленного назначения

Автоматизированные системы диагностики оборудования электроэнергетики: состояние, архитектура и проблемы интеграции данных

Адаптивные модели управления сетевым трафиком в гетерогенных сетях IIoT на основе графовых нейронных сетей с учетом динамических сбоев и кибератак

Адрес редакции: 117997, Москва, Профсоюзная ул., д. 65, оф. 360
Телефон: (926) 212-60-97.
E-mail: info@avtprom.ru или avtprom@ipu.ru

Сайт «Автоматизация в промышленности» предназначен для специалистов по промышленной автоматизации: главных инженеров, главных энергетиков, главных механиков, главных метрологов, инженеров служб АСУ ТП, АСУТП, КИПиА, КИП и А, отделов метрологии, отделов автоматизации, отделов главного инженера, специалистов инжиниринговых и внедренческих фирм, менеджеров фирм системных интеграторов, преподавателей вузов, научных работников, сотрудников научно-исследовательских институтов, студентов и аспирантов.

Сайт «Автоматизация в промышленности» неразрывно связан с одноименным журналом, в котором публикуются концептуальные, научно-практические и внедренческие статьи, посвященные промышленным автоматизированным системам, системам управления бизнес-процессов, программному и алгоритмическому обеспечению, техническим средствам автоматизации, вопросам сертификации, описанию промышленных стандартов, а также обзоры зарубежной прессы.

В каждом номере проводится обсуждение актуальных тем по проблемам создания и применения следующего инструментария: интегрированные АСУ, MES, АСУ П, АСУ ТП, SCADA, АСКУЭ, EAM, ТОИР, ERP, LIMS, ЛИУС, распределенные системы управления, РСУ, система управления качеством выпускаемой продукции, промышленные тренажеры, современные методы и алгоритмы управления и моделирования, коммуникационные средства, GSM–связь, РС-совместимые контроллеры, ПК, человеко-машинный интерфейс, встраиваемые системы, Web-технологии, HTML-технологии, числовое программное управление, ЧПУ, виртуальные приборы, виртуальное измерение, беспроводная связь, имитационное моделирование, Ethernet, Internet-технологии, Industry 4.0, Интернет вещей, промышленный Интернет вещей, IIoT, IoT, Четвертая промышленная революция, навигационные системы, роботы, датчики, сенсоры, диагностика клапанов, водоподготовка, экологические системы, производственная безопасность, идентификация, RFID-технологии, машинное зрение, промышленные сети, средства промышленного монтажа, корпуса и конструктивные решения, пневмоавтоматика, ПЛК, программируемые логические контроллеры, интеллектуальные датчики, сервосистемы, системы поддержки принятия решений и т.д.

Вниманию читателей предлагаются подборки по автоматизации следующих отраслей промышленности и народного хозяйства: металлургия, нефтегазовая отрасль, химическая промышленность, транспорт, сельское хозяйство, комбикормовая и перерабатывающая промышленность, автомобилестроение, энергетика, электроэнергетика, жилищно-коммунальное хозяйство, интеллектуальное здание, умный дом, непрерывное производство (рецептурное), дискретное производство, пищевая промышленность и др.