Реальный эффект

Как работает виртуальная электростанция общества «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния»
09.07.2019
Энерговектор

В Румынии, на территории нефтеперерабатывающего завода Petrotel LUKOIL, в 2014 г. была построена солнечная фотоэлектрическая станция (ФЭС) мощностью 9 МВт. В то время энергопредприятие «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния» проводило комплексную автоматизацию ТЭЦ (установленной мощностью 61 МВт), где эксплуатируется уникальный твердотопливный котёл с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), позволяющий сжигать топлива разных видов, а также отходы нефтепереработки. На станции были разработаны и реализованы на промышленных контроллерах Emerson Ovation регуляторы нагрузок котлов и турбин, а также координатор их совместной работы.

Чтобы свежепостроенная солнечная станция могла эффективно работать на оптовом рынке электроэнергии и мощности, в обществе «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния» был построен единый диспетчерский центр. Специалисты предприятия реализовали алгоритмы балансирования мощности ФЭС станционным турбогенератором № 4.

В любое время

До наступления эпохи ВИЭ регулирование частоты и баланса мощности в Европейской энергосистеме применялось для устранения сравнительно редких внеплановых ситуаций и аварий, а потому не могло служить основой для бизнеса. С увеличением масштабов генерации электрической энергии на основе возобновляемых источников серьёзные дисбалансы мощности в энергосистеме стали, как говорят, нормой жизни. Сегодня на них уже можно зарабатывать.

Вряд ли в обозримом будущем появятся зрелые технологии накопления электрической энергии. Значит, балансирование энергосистемы ещё долго будет осуществляться традиционным способом - привлечением генерирующих предприятий к решению задач регулирования частоты и мощности. Неудивительно, что Системный оператор Румынии ищет партнёров для того, чтобы повысить надёжность энергоснабжения и одновременно снизить затраты на балансирование энергосистемы.

ТЭЦ общества «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния» обладает вращающимся резервом балансирующей мощности в размере до 20 МВт (его обеспечивает производственно-теплофикационная турбина ПТ-25/30-8,8/1,45), что позволяет предприятию оказывать системные услуги по регулированию частоты и мощности. И поскольку теплоэлектроцентраль использует твёрдое топливо, она не несёт затрат от непланового потребления природного газа из газотранспортной сети.

Все довольны

Освоив бизнес по предоставлению системных услуг, румынские энергетики «ЛУКОЙЛа» пошли дальше. В 2015 г. на предприятии было предложено создать виртуальную электростанцию, присоединив несколько дополнительных объектов возобновляемой генерации. С 2015 г. предприятие заключает контракты со сторонними генераторами возобновляемой энергии и начинает настройку их производственных объектов с подключением к координатору нагрузки ТЭЦ.

Предложение оказалось выгодным для всех сторон - национального Системного оператора, владельцев ВИЭ-объектов и самого общества «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния». Беря на себя задачу по балансированию выработки целого комплекса энергообъектов, виртуальная электростанция сокращает расходы Системного оператора и повышает качество работы энергосистемы.

В диспетчерском центре виртуальной электростанции

Владельцы генерирующих ВИЭ-объектов сокращают свои эксплуатационные расходы благодаря аутсорсингу диспетчерских услуг и снижению затрат на балансирование изменчивой выработки ВИЭ. Заодно они получают гарантию сбыта всего объёма зелёных сертификатов, выдаваемых государством.

Здесь необходимо сделать лирическое отступление. В Румынии регуляторы поддерживают производителей возобновляемой энергии, выдавая им зелёные сертификаты. В условиях их избытка на рынке самостоятельная торговля сертификатами бывает для ВИЭ-генераторов проблематична. А поскольку «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния» - это не только производитель, но и поставщик электроэнергии, он может реализовывать зелёные сертификаты конечным потребителям.

Общество «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния» получает дополнительный доход благодаря покупке более дешёвой электроэнергии от сторонних ВИЭ-генераторов, а также снижению операционных затрат за счёт эффекта автоматического балансирования выработки и потребления.

Практическая реализация

Для поддержки работы виртуальной электростанции была выстроена инфраструктура, включающая каналы связи между ТЭЦ, объектами возобновляемой энергетики, Центром диспетчерского управления энергосистемой и торговыми площадками рынка электроэнергии. Были разработаны умные системы учёта электроэнергии, специализированные программы и т. д.

В состав виртуальной электростанции, помимо ТЭЦ и НПЗ, на момент подготовки статьи входили ФЭС мощностью 9 МВт общества «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния», четыре сторонние более мелкие ФЭС суммарной мощностью 4,156 МВт и микроГЭС установленной мощностью 0,269 МВт. Благодаря территориальному распределению солнечных станций ошибки прогнозной выработки большой ФЭС частично нивелируются остальными фотоэлектростанциями.

Почасовой график загрузки паровой турбины

В алгоритм работы виртуальной электростанции заложены сбор по GSM-каналам прогнозных данных по производству электроэнергии от каждого генератора и по потреблению от НПЗ. Вся эта информация поступает в систему управления ТЭЦ, реализованную на базе промышленных контроллеров Ovation производства компании Emerson. На основании собранных данных составляются предложения на покупку или продажу электроэнергии на рынке на сутки вперёд (РСВ). Сделки на РСВ определяются ценой закрытия торгов на каждый часовой интервал, в результате формируется почасовой график работы виртуальной электростанции на следующий день. Запрограммированный алгоритм в большинстве случаев автоматически поддерживает вырабатываемую ею мощность путём балансирования паровой турбиной.

Мнимые линии

Любопытно, что участникам виртуальной электростанции не потребовалось строить линии электропередачи для физического объединения своих разрозненных объектов в общую систему. Вместо этого используется модель, или, как нынче принято говорить, цифровой двойник. Текущие данные о мощности всех ВИЭ-генераторов складываются. Полученный результат сравнивается с величиной, запланированной по графику выдачи/потребления мощности виртуальной электростанцией.

Отклонения выработки или потребления от плановых компенсируются одним из двух способов: разгрузкой/нагрузкой паровой турбины ТЭЦ или закупкой/продажей дефицита/профицита электрической энергии на балансирующем рынке. Выбор наилучшего варианта диктуется прогнозом ценовой конъюнктуры на балансирующем рынке и себестоимостью производства электрической энергии на ТГ № 4 по переменным затратам.

Конечно же, мы описали работу виртуальной электростанции лишь в общих чертах. В компьютерную программу заложен учёт ещё и таких вещей, как обязанности ТЭЦ по утилизации топливного газа НПЗ, правила оптимизации режимов работы оборудования и определения свободных мощностей для балансирующего рынка.

* * *

В настоящее время в Румынии меняются правила работы энергорынка, так что перспективы дальнейшего развития виртуальной электростанции не ясны. Тем временем ускоряется рост возобновляемой энергетики у нас в России. И когда нам придётся нивелировать негативные эффекты от труднопредсказуемых ВИЭ, тут и пригодится опыт создания виртуальных электростанций, полученный в обществе «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния».

Источник: «ЛУКОЙЛ Энергия и Газ Румыния»

Читайте другие наши материалы