Ārpus mītiem: saules enerģijas uzticamība un tās stabilizējošā loma mūsdienu elektroenerģijas tīklos

Jau vairākus gadu desmitus enerģētikas nozarē pastāv uzskats, ka atjaunojamie avoti -īpaši saules enerģija-ir pārāk neregulāri un neuzticami, lai kalpotu par mūsdienu elektroenerģijas sistēmu mugurkaulu. Pastāvīgs nepareizs uzskats ir tāds, ka saules paneļi ātri sabojājas, sabojājas stresa apstākļos un, vēl ļaunāk, ievieš haosu precīzi līdzsvarotajā piedāvājuma un pieprasījuma dejā elektrotīklā. Kritiķi bieži ir iebilduši, ka saules enerģija ir ne tikai nepastāvīga, bet arī drauds tīkla stabilitātei, kas var izraisīt sprieguma svārstības un strāvas padeves pārtraukumus.

Tomēr šis uzskats kļūst arvien novecojis. Pamatojoties uz gadu desmitiem ilgajiem darbības datiem, sasniegumiem energoelektronikas jomā un reālās pasaules tīkla integrācijas pieredzi, paveras pavisam citāds attēls: saules tehnoloģija ir izrādījusies īpaši uzticama, un, ja to izmanto pārdomāti, tā aktīvi uzlabo tīkla noturību un stabilitāti. Šī raksta mērķis ir noskaidrot tehnisko realitāti, kas ir saistīta ar saules enerģijas uzticamību un tās pozitīvo ietekmi uz energosistēmām.

Daži cilvēki pirmā doma par saules paneļiem ir tāda, ka tie nav uzticami. Bet patiesībā tas vairs tā nav! Lielākā daļa PV paneļu mūsdienās ir daudz uzticamāki, izturīgāki nekā jebkad agrāk, un tiem ir nepieciešams daudz mazāk apkopes darbību nekā iepriekšējiem enerģijas ražošanas veidiem. Atšķirībā no gāzes turbīnu dzinējiem un dīzeļdzinējiem (kuriem ir rotējošas iekārtas), saules paneļiem nav rotējošu daļu, kas nozīmē, ka tiem nav vietas nodilumam, plīsumam un/vai eļļošanai. Saules paneļa galvenā sastāvdaļa, 'pusvadītāju savienojums', ir izgatavota, izmantojot pārbaudītu silīcija tehnoloģiju, kas veiksmīgi izmantota elektronikā vairāk nekā 50 gadus un ir pierādījusi sevi kā absolūti uzticamu!

Ilgtermiņa{0}}vides novērtējuma pētījumos, piemēram, tajos, ko veica Amerikas Savienoto Valstu Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL), pētījumi liecina, ka augstas kvalitātes PV moduļu nominālā jauda katru gadu samazinās par mazāk nekā 0,5% gadā; daudzas sistēmas, kas uzstādītas 1980. un 1990. gados, pēc vairāk nekā 30 gadu kalpošanas pašlaik saražo 80% vai vairāk no to sākotnēji nominālās jaudas. Lielākā daļa PV moduļu ražotāju nodrošina PV moduļu garantijas vismaz 25 gadus; tomēr moduļi, visticamāk, darbosies vēl ilgi pēc šī datuma. Lai gan kļūmes rodas aptuveni ārēju faktoru (piemēram, nepareizas uzstādīšanas, ārkārtēju laikapstākļu) rezultātā, PV moduļu atteices līmenis gadā ir mazāks par 0,05%-lielākās daļas citu elektroenerģijas ražošanas tehnoloģiju, tostarp daudzu fosilā kurināmā spēkstacijas komponentu, atteices līmenis-ir vienāds ar vai zemāks par PV moduļu atteices koeficientu, padarot to par uzticamu PV moduļu atteices līmeni.

 

Otrs, tehniskāks mīts ir tāds, ka saules enerģija "iznīcina" tīkla stabilitāti. Šīs bažas vēsturiski radīja agrīnie-tīklam piesaistītie invertori, kas tika izstrādāti, lai vienkārši iepludinātu tīklā pēc iespējas vairāk enerģijas un nekavējoties atvienotos, ja rodas kādi traucējumi. Lai gan šī pasīvā uzvedība teorētiski varētu samazināt sistēmas inerci, tā vairs nav norma.

Mūsdienu režģi-atbalsta invertorus-, ko bieži sauc par "viedajiem invertoriem" vai "tīkla-veidojošiem invertoriem"-ir spēļu-mainītāji. Tajos ir iekļautas uzlabotas vadības funkcijas, kas aktīvi veicina tīkla veselību. Galvenās funkcijas ietver:

Sprieguma un frekvences kontrole:Viedais invertors var koriģēt sprieguma un frekvences novirzes tāpat kā parastie sinhronie ģeneratori AVR, pielāgojot to reālo un reaktīvo izejas jaudu milisekundēs.

Braukšanas{0}}iespēja:Jaunajiem invertoriem ir -caurvadības iespēja, kas ļauj tiem turpināt atbalstīt tīklu īslaicīgu bojājumu gadījumā (piemēram, ja noticis zibens spēriens vai koka zars uzkrita elektropārvades līnijai) un atkārtoti{1}}ievadīt strāvu tīklā, tiklīdz defekts ir novērsts.

Sintētiskā inerce:Saulei nav tādas fiziskās rotējošās masas kā tvaika turbīnai, taču uzlabotajiem invertoriem ir iespēja uzņemt un ievadīt jaudu ar lielu ātrumu, lai modelētu inerci, mainoties frekvencei. Šī sintētiskā inerce nodrošina parastajiem ģeneratoriem vērtīgas milisekundes, lai sasniegtu maksimālo jaudu.

Šīs funkcijas nebūt nedestabilizē tīklu, bet ļauj augstas{0}}iekļūšanas saules zonām darboties ar lielāku noturību. Piemēram, Dienvidaustrālijā-reģionā ar vairāk nekā 60% momentāno atjaunojamo energoresursu-tīklu-veido invertori, pēc lielas sistēmas atdalīšanas ir veiksmīgi izveidoti lokālie tīkli-, kas iepriekš bija iespējams tikai ar hidroelektrostacijām vai gāzes stacijām.

Izkliedētā saules enerģijas ražošana samazina slodzi uz esošajām pārvades līnijām, jo ​​tā tiek ražota tuvāk izmantošanas vietai nekā tradicionālā elektrotīkla{0}}elektrība. Tradicionālā elektroenerģijas ražošana balstās uz lielām ražošanas stacijām, kas ražo elektroenerģiju, kas pēc tam tiek transportēta simtiem kilometru pa augstsprieguma pārvades līnijām, lai galu galā izmantotu tur, kur tas ir nepieciešams. Šis modelis (centrmezgls-un-spieķis) ļauj zaudēt 8 - 10% no sākotnējās jaudas un rada vienu atteices punktu. Piemēram, kad pārvades stabs vai tornis nokrīt, rumbas{7}}un-spieķu tīkla tipiskā dizaina rezultātā var rasties milzīgs aptumšojums.

Veidojot uzkrāto vai saražoto elektroenerģiju, izmantojot izkliedēto saules enerģiju patēriņa punkta tuvumā, tiek samazināts elektroenerģijas daudzums, kas tiek transportēts no apakšstacijas uz patērētāja punktu. Tas nozīmē, ka patērētāja pieprasījums pēc elektroenerģijas ir samazināts, salīdzinot ar to, kas šobrīd tiek uzrādīts, izmantojot tradicionālo tīklu. Šis pieprasījuma samazinājums aizkavēs vai, iespējams, pat novērsīs nepieciešamību pēc dārgiem pārvades un sadales sistēmu jauninājumiem. Turklāt savvaļas ugunsgrēku, viesuļvētru un/vai kiberuzbrukumu laikā būs vairākas izkliedētas saules enerģijas un uzglabāšanas iekārtas, kas varēs izveidot mikrotīklus, lai vismaz daļēji turpinātu darbināt galvenās iekārtas (piemēram, ūdens attīrīšanas un slimnīcas), kamēr kopējais centrālais elektrotīkls centīsies atjaunoties. To mēs saucam par režģa noturību.

Pirms seniem laikiem cilvēki domāja, ka saules tehnoloģija nav uzticama un ka tā var iznīcināt tīklu. Tagad ir gadu desmitiem ilga darbības vēsture, kas parāda, ka fotoelementu (PV) moduļi ir uzticams un izturīgs komponents, tāpēc tiem ir nepieciešama ļoti maza apkope un daudzu gadu uzticamība. Invertora tehnoloģija ir strauji attīstījusies un ir pārveidojusi saules enerģiju no pasīva, dažreiz problemātiska enerģijas avota par aktīvu tīkla stabilitātes dalībnieku, nodrošinot sprieguma atbalstu, frekvences regulēšanu un sintētisko inerci. Saules enerģijas izmantošana izkliedētā lietojumprogrammā palīdz mazināt pārraides sastrēgumus un palielina elektrotīkla noturību pret lieliem traucējumiem.

Paātrinot pāreju enerģētikas jomā, ir svarīgi, lai visi inženieri, politikas veidotāji un sabiedrība izmantotu jaunākās pieejamās tehnoloģijas, nevis izmantotu pagātnes bailes par pašu tehnoloģiju. Tāpēc saules enerģija kļūst no viena no vājākajiem posmiem par vienu no nozīmīgākajām un stabilizējošākajām elektrotīkla sastāvdaļām 21. gadsimtā.