Распределенная энергетика: Распределенная генерация: будущее энергетики или тупик?

Распределенная энергетика

Ученые Томского политехнического университета занимаются исследованиями и ведут разработки по созданию экологически чистых и эффективных технологий для устойчивого развития энергетики — снижения углеродоемкости (декарбонизация) и расширения видов традиционных и перспективных источников энергии.

В рамках программы развития «Приоритет 2030» ТПУ в составе научно-технологического Консорциума водородных технологий реализует стратегический проект «Энергия будущего».

Руководитель стратегической ставки «Энергия будущего» — кандидат технических наук, доцент Александр Пак.

Основные направления исследований:

• «Традиционная энергетика» — для повышения эффективности обращения с ископаемым топливом, внедрением комплексных моделей энергетического развития территорий, повышением надежности и цифровизацией энергетических систем, глубокой переработкой сырья и отходов в рамках газо-, нефте- и углехимии.

• «Перспективная энергетика» — для развития возобновляемых источников энергии, ядерной и термоядерной энергетики, радиоэкологии, ядерной и радиационной безопасности, вывода из эксплуатации объектов ядерной энергии.

• «Водородная энергетика» — для разработки технологий получения, транспортировки, хранения и использования водорода.

Сергей Беденко

Доцент отделения ядерно-топливного цикла ИЯТШ

• Исследование особенностей эксплуатации подкритической энергоустановки «синтез-деление» с плазменным источником термоядерных нейтронов линейной конфигурации.

Страница ученого

Дмитрий Сиделёв

Доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга

• Поиск оптимального материаловедческого решения для нового поколения (толерантного) топлива для водо-водяных энергетических реакторов.
• Модификации поверхности изделий (тонкие пленки).

Страница ученого

Александр Пак

Доцент отделения электроэнергетики и электротехники ИШЭ

• Плазменная переработка отходов.
• Плазменный синтез материалов.
• Автоматизация физического эксперимента.

Страница ученого

Станислав Янковский

Доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ИШЭ

• Альтернативное топливо для малой энергетики.
• Газификация твердого топлива.

Страница ученого

Павел Стрижак

Профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ИШЭ

• Применение современных технологий высокоскоростной видеорегистрации и бесконтактных оптических методов визуализации с использованием непрерывных и импульсных лазерных источников излучения для изучения быстропротекающих процессов в различных приложениях.
• Численное моделирование физико-химических процессов в различных приложениях с применением авторских программных кодов и пакетов математического моделирования.
• Аналитическое решение задач тепломассопереноса с фазовыми превращениями и химическим реагированием.
• Тепломассоперенос и гидродинамика в каплях, струях и пленках жидкостей при разных схемах теплообмена.
• Процессы распыления жидкостей, суспензий, растворов и эмульсий для разных приложений.
• Вторичное измельчение капель жидкостей, растворов, суспензий и эмульсий за счет микро-взрывных эффектов, соударения капель с каплями, частицами, стенками, специальными поверхностями, воздействия газовых струй.
• Взаимодействие капель жидкостей (смачивание, соударение, растекание и испарение) с твердыми поверхностями.
• Микрофлюидные системы для разных приложений.
• Малоинерционная идентификация возгораний материалов и веществ.
• Локализация и тушение пожаров в помещениях, лесных и степных пожаров с применением различных составов и систем.
• Интеллектуальные системы пожаротушения с обратной связью для идентификации, локализации и подавления очагов горения.
• Спрейные технологии (покраска, очистка, орошение, нагрев, охлаждение, нанесение специальных покрытий и др.) для интенсификации теплообмена.
• Композиционные жидкие и сухие топлива на основе промышленных и коммунальных отходов: приготовление, свойства, распыление, зажигание, горение, антропогенные выбросы.
• Анализ состава газовых смесей с применением газоанализаторов и спектрометров.
• Разработка технологий зажигания и сжигания традиционных (уголь, бензин, керосин, дизель, мазут, газ и др.), композиционных (смеси, суспензии, растворы, эмульсии и др.) и альтернативных (газовые гидраты, гелеобразные смеси, биосмеси из растительных компонентов и др. ) топлив с варьируемым составом.
• Огневая и термическая очистка жидкостей от примесей.
• Светоиндуцированные, микроволновые, кондуктивные, конвективные, радиационные и комбинированные системы пиролиза и газификации веществ, материалов, смесей.
• Разработка высокоточных и малоинерционных систем измерения технологических параметров на базе контактных и бесконтактных средств регистрации.
• Повышение энергоэффективности энергетических установок, автомобильных и авиационных двигателей.

Павел Стрижак в медиастудии Года науки и технологий: об экологичных технологиях в энергетике

Страница ученого

Владимир Ан

Профессор Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ИШНПТ

• Свойства и использование нанопорошков, «зеленая энергетика», водородная энергетика.
• Получение наночастиц металлов, оксидов и сульфидов металлов.
• Получение и исследование тонких пленок оксидов и сульфидов металлов для фотовольтаики.
• Получение и исследования свойств нанокомпозиционных триботехнических материалов.

Профессору ТПУ вручили французский орден Академических Пальм

Страница ученого

Егор Кашкаров

Заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ИЯТШ

• Водородная энергетика.
• Водород в металлах и сплавах.
• Получение фильтров для разделения и очистки водорода.
• Моделирование высокоэнтропийных сплавов и их взаимодействия с водородом.
• Неразрушающий контроль и исследование особенностей структурно-фазовых превращений в материалах водородной и атомной энергетики.

Страница ученого

Олег Долматов

Доцент отделения ядерно-топливного цикла ИЯТШ

• Получение функциональных материалов ядерной техники с заданными свойствами (повышенной радиационной стойкостью, заданной замедляющей и поглощающей способностью нейтронов и т.
  д.) методом СВС.

Страница ученого

Павел Чумерин

Заведующий Научно-исследовательской лабораторией «СВЧ-технологии»

• Источники мощного СВЧ излучения, основанные на временном сжатии и усилении СВЧ импульсов в резонансных структурах и обоснование применения таких источников в радарных технологиях, системах РЭБ и технологических установках для обработки различных материалов и сред.

Страница ученого

Распределенная энергетика – важное направление развития современной энергетики

1 из 4

Во время Круглого стола Комитета по энергетике на тему “Распределенная энергетика как важное направление развития современной энергетики”. Фото: Анна Исакова/Фотослужба Государственной Думы

Председатель Комитета по энергетике Павел Завальный и заместитель министра энергетики РФ Вячеслав Кравченко во время Круглого стола на тему “Распределенная энергетика как важное направление развития современной энергетики”. Фото: Анна Исакова/Фотослужба Государственной Думы

Член Комитета по энергетике Иван Медведев во время Круглого стола на тему “Распределенная энергетика как важное направление развития современной энергетики”. Фото: Анна Исакова/Фотослужба Государственной Думы

Председатель Комитета по энергетике Павел Завальный и заместитель министра энергетики РФ Вячеслав Кравченко во время Круглого стола на тему “Распределенная энергетика как важное направление развития современной энергетики”. Фото: Анна Исакова/Фотослужба Государственной Думы

/ 4

20 февраля Комитет Государственной Думы по энергетике под председательством

Павла Завального Завальный
Павел Николаевич Депутат Государственной Думы избран по избирательному округу № 222 (Ханты-Мансийский – Ханты-Мансийский автономный округ – Югра) провел «круглый стол» на тему: «Распределенная энергетика как важное направление развития современной энергетики». В обсуждении приняли участие представители федеральных органов исполнительной власти, генерирующих компаний малой энергетики, сетевых компаний, научных организаций и СМИ.

Как отмечалось в ходе обсуждения, исторически отрасль электроэнергетики в России сформировалась как централизованная система, сложившаяся в ХХ веке в рамках индустриальной модели электроэнергетики, позволившей в кратчайшие сроки провести электрификацию страны и обеспечить ускоренное промышленное развитие. Концепция распределенной энергетики, напротив, подразумевает наличие множества потребителей, которые производят собственную тепловую и электрическую энергию для своих нужд, направляя их излишки в общую сеть.

В настоящее время в связи с требованиями потребителей к качеству и цене энергоснабжения и активным развитием технологий малой распределенной энергетики и интеллектуальных электроэнергетических систем стоит выбор модели и её кардинальный пересмотр.

«Стимулирование потребителей к развитию локальных и интегрируемых в ЕЭС (единую энергосистему) распределенных источников энергоснабжения для обеспечения потребления электрической энергии в части пиковой нагрузки в энергосистеме как фактора повышения конкуренции на рынке электрической энергии и мощности» и «реализация моделей локальных рынков тепла, дающих потребителям реальную возможность выбора схем и способов теплоснабжения и стимулы для применения эффективных технологий», в проекте Энергетической стратегии России названы одними из важных механизмов развития электроэнергетической отрасли страны.

Как отмечают члены Комитета, мировой опыт также свидетельствует о переходе от централизованных систем к децентрализованному развитию и распределению энергетики, она занимает все большую долю в мировой энергетике.

В ходе обсуждения заместитель Министра энергетики Российской Федерации Вячеслав Кравченко, предлагал «найти разумный баланс», «учитывать экономику и целесообразность». По его мнению, уменьшая собственные издержки и объем потребления из единой сети, переходящие на локальные источники тепла и энергии, потребители перекладывают свои издержки на других, по его словам, «менее расторопных потребителей». Так как переход от общей системы генерации на локальную не влечет за собой автоматического исключения потребителя из общей сети, что и ведет к дополнительным издержкам других потребителей, генерирующих и сетевых компаний.

По мнению замминистра, «допустимы лишь отдельные случаи локальной генерации на удаленных объектах», «недопустимо сравнивать Россию с отдельными странами Европы, а тем более с Калифорнией».

Депутаты, возражая В.Кравченко, на примере обрывов проводов во время многочисленных ледяных дождей в различных регионах страны утверждали, что распределенная энергетика должна быть в большем объеме, чтобы исключить подобные явления массового отключения целых поселков от источников тепла и электроэнергии. «Нельзя плестись в хвосте всех развитых стран», — настаивал Павел Завальный Завальный
Павел Николаевич Депутат Государственной Думы избран по избирательному округу № 222 (Ханты-Мансийский – Ханты-Мансийский автономный округ – Югра) , приводя примеры эффективного использования локальной энергетики в различных секторах экономики, особенно в сельском хозяйстве.

Начальник Управления регулирования электроэнергетики ФАС России Дмитрий Васильев также считает, что распределенная энергетика должна включаться в общую сеть, в том числе и в тепловую, так как функция полезности всех потребителей, бывшая в Советском Союзе, сейчас трансформировалась в полезность каждого потребителя.

Д.Васильев предложил «подход тарификации и создания правил для потребителей», которые, по его словам, «сегодня бегут от сетевого тарифа».

Одни участники «круглого стола» рекомендовали Правительству рассмотреть возможность разработки отдельного специального закона о малой распределенной энергетике». Другие предлагали рассмотреть возможность внесения изменений в действующее законодательство, предусматривающих: создание механизмов организации допуска малой генерации на различные рынки электроэнергии и мощности; создание нормативной базы функционирования малой распределенной энергетики в изолированных энергосистемах; расширение использования вторичных источников энергии и многое другое, включая создание технопарков по созданию современного оборудования для малой энергетики.

Экспертное сообщество предлагало органам государственной власти субъектов Федерации предусмотреть возможности развития малой энергетики с использованием местных энергоресурсов и энергетики на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) при формировании региональных топливных балансов, а также разработать региональные программы по развитию малой распределенной энергетики и энергетики на ВИЭ.

Депутаты и члены Экспертного совета при Комитете по энергетике взяли обязательства подготовить предложения по разработке проекта федерального закона «О малой распределенной энергетике», а также внесения изменений в действующие федеральные законы №35 «Об электроэнергетике» и №190 «О теплоснабжении».

Распределенные энергоресурсы | АЭМС

Распределенные энергоресурсы (DER) часто относятся к меньшим генерирующим установкам, которые расположены на стороне потребителя счетчика.

Примеры распределенных источников энергии, которые могут быть установлены, включают:

• солнечные фотоэлектрические блоки на крыше
• ветрогенераторы
• аккумуляторная батарея
• аккумуляторы в электромобилях, используемые для передачи электроэнергии обратно в сеть
• комбинированные теплоэлектростанции или тригенерирующие установки, которые также используют отработанное тепло для обеспечения охлаждения
• генераторы биомассы, работающие на отработанном газе или побочных продуктах промышленности и сельского хозяйства.
• Газовые турбины открытого и замкнутого цикла
• поршневые двигатели (дизельные, масляные)
• гидро- и мини-гидросхемы
• топливных элементов.

Многие из этих технологий находятся не только «за счетчиком».

Распределенная генерация (также известная как встроенная или локальная генерация) — термин, используемый, когда электроэнергия вырабатывается из источников, часто возобновляемых источников энергии, расположенных рядом с точкой использования, вместо централизованных источников выработки электростанций.

См. инфографику: Что такое встроенная генерация?

Распределенные энергоресурсы потенциально могут предоставить потребителям ряд преимуществ:

• Потребители, установившие блоки РЭР, могут снизить цену, которую они платят за электроэнергию, или могут добиться повышения надежности.
• DER также может помочь снизить стоимость расширения энергосистемы, помогая снизить общую стоимость снабжения, с которой сталкиваются потребители.
• Увеличение проникновения DER может также помочь снизить общую интенсивность выбросов NEM за счет вытеснения других, более интенсивных по выбросам генераций.

Хотя DER обеспечивает ряд преимуществ, он также включает в себя ряд относительно новых и развивающихся технологий. Энергетические системы и сети должны адаптироваться к воздействию этих новых технологий. Важно, чтобы эти первоначальные проблемы были признаны и решены, чтобы обеспечить полную реализацию преимуществ РЭР.

AEMC решает эти проблемы с помощью ряда процессов. Как правило, наш подход направлен на содействие развитию РЭР там, где он представляет собой наиболее эффективное и недорогое решение для удовлетворения потребностей населения в услугах электроснабжения. Мы также стремимся определить, как можно признать и использовать полную ценность распределенной генерации по всей цепочке поставок на рынке.

Блоки РЭД классифицируются в зависимости от их размера (установленной мощности).

Классификация	Техническое определение	Типовая установка
Микро	Менее 2 кВт и подключение к сети низкого напряжения	Солнечная фотоэлектрическая установка на крыше
Мини	Однофазная мощность более 2 кВт и до 10 кВт или трехфазная мощность 30 кВт	Топливные элементы, комбинированные теплоэлектростанции
Маленький	Однофазная мощность более 10 кВт или трехфазная мощность 30 кВт, но не более 1 МВт	Биомасса, малая ГЭС
Средний	Более 1 МВт, но не более 5 МВт	Биомасса, гидроэлектростанции, местные ветряные электростанции
Большой	Более 5 МВт	Когенерация, гидроэнергетика, солнечная тепловая энергия. Многие ветряные электростанции подключены к распределительным сетям

Распределенные энергетические ресурсы для обеспечения устойчивости

Федеральная программа управления энергопотреблением

DER могут обеспечивать потоки доходов при подключении к сети, помогая снизить общие затраты на микросети и увеличить время выживания во время отключения сети.

Распределенные энергетические ресурсы (РЭР), включая технологии возобновляемых источников энергии, хранение (например, аккумуляторы) и комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), могут предоставить различные преимущества для федеральных объектов. DER могут помочь агентствам достичь целей и задач, обеспечить экономию средств и энергии, а также принести пользу окружающей среде. Появляющимся приложением для распределенной возобновляемой энергии, хранения и когенерации является отказоустойчивость — обеспечение электроэнергией в случае потери электроэнергии в сети.

Возобновляемые источники энергии, хранение и когенерация могут обеспечить потоки доходов при подключении к сети, и эта экономия энергии и затрат может снизить общую стоимость микросети и позволить включение дополнительных компонентов микросети. При интеграции в микросеть технологии распределенной энергии также могут увеличить время выживания при отключении сети, когда запасы топлива ограничены.

Технологии распределенного энергоснабжения могут решить определенные проблемы устойчивости, но это лишь часть общей картины. Федеральная программа управления энергопотреблением (FEMP) разрабатывает всеобъемлющую основу для планирования и реализации устойчивости, которая обеспечивает непрерывность ключевых операций. Узнайте больше о планировании и реализации устойчивости портфеля.

Инструменты устойчивости

Солнечная энергия + хранение = энергосбережение + отказоустойчивость

История успеха показывает, как хорошо спроектированная система экономит энергию, повышает отказоустойчивость и поддерживает важные операции в суровых погодных условиях в вольере Игуака.

FEMP’s Kickstart Your Federal Microgrid Project: Информационный бюллетень о возможностях финансирования и передовом опыте содержит обзор своего отчета о финансировании микросетей и дает практические дальнейшие шаги в процессе внедрения микросетей.

В презентации FEMP «Технологии распределенной энергии для повышения устойчивости и снижения затрат», представленной на конференции Energy Exchange 2019, представлен обзор солнечной фотоэлектрической (PV) и аккумулирующей энергии, ТЭЦ и микросетей для снижения затрат и обеспечения устойчивости.

Процесс планирования и реализации федеральных проектов распределенной энергетики FEMP помогает федеральным агентствам оптимизировать реализацию проектов DER в целях экономии средств и обеспечения устойчивости. Этот процесс использует передовой федеральный опыт и извлеченные уроки, чтобы помочь агентствам выполнять проекты DER, которые являются технически обоснованными и поддерживают потребности и миссию агентства.

Веб-инструмент REopt ^®  разработан, чтобы помочь пользователям найти наиболее экономичное и надежное энергетическое решение для конкретного объекта. REopt оценивает экономическую целесообразность распределенных фотоэлектрических, ветряных, аккумуляторных батарей, комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) и аккумулирования тепловой энергии на объекте, определяет размеры системы и стратегии диспетчеризации батарей для минимизации затрат на энергию при подключении к сети и во время отключения, а также оценивает, как долго система может выдерживать критическую нагрузку сайта во время отключения сети.

URL видео

Веб-инструмент REopt Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии разработан, чтобы помочь федеральным агентствам, владельцам зданий, разработчикам, коммунальным предприятиям и исследователям найти наиболее экономичное и надежное энергетическое решение для конкретного объекта

Видео предоставлено Министерством энергетики

Калькулятор функции ущерба потребителя (CDF) FEMP помогает руководителям федеральных объектов оценить затраты, понесенные на их объекте в результате отключения электроэнергии. Калькулятор CDF — это первый шаг в определении потенциальных издержек, которых можно избежать, связанных с инвестициями в устойчивость. Как только базовый уровень затрат на простои определен, организация может обратиться к веб-инструменту REopt или к Навигатору технической устойчивости, чтобы лучше понять стоимость бездействия или разработать данное решение для объекта, такого как микросеть.

Навигатор технической устойчивости (TRN) FEMP помогает организациям управлять рисками критически важных задач, связанными с перебоями в энергоснабжении и водоснабжении. TRN обеспечивает систематический подход к выявлению пробелов в энерго- и водоустойчивости, а также к разработке и определению приоритетов решений, снижающих риски.

В отчете FEMP о финансировании микросетей в федеральном секторе рассматриваются варианты закупок и соглашения, которые могут быть полезны федеральным агентствам, заинтересованным во внедрении микросетей на своих объектах. Также обсуждаются сложности микросетей, вопросы реализации и предложения по началу работы. Эта информация будет наиболее полезна агентствам, когда они изучают варианты устойчивости электроэнергетических систем или рассматривают различные варианты закупок для удовлетворения своих потребностей.

URL видео

Эта анимация имитирует связанные с сетью и изолированные потоки энергии между распределенными энергоресурсами на военной базе — при подключении к сети и при изолировании во время нарушения сети.

Видео любезно предоставлено Министерством энергетики США

Партнерства Министерства энергетики по технической помощи ТЭЦ (CHP TAP) продвигают и помогают в преобразовании рынка ТЭЦ, технологий/концепций отходящего тепла и централизованного энергоснабжения на всей территории Соединенных Штатов.