CC BY
431
15. Дозирование сыпучих материалов: [Электронный ресурс] URL: http://www.toxsoft. ru /img/ts_docs/DOSing.pdf (дата обращения 30.10.2014).
16. ГОСТ 127.5-93. Сера молотая для сельского хозяйства.
17. Кучин Н. Н., Мансуров А. П., Герасимов Е. Ю., Рыбин Н. И., Жирнов В. А. Влияние степени уплотнения и использования биологических и химических препаратов на результаты консервирования фуражного зерна повышенной влажности // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского, 2012. С. 140-144.
18. Гельперин Н. И., Айнштейн В. Г. Кваша В. Б. Основы техники псевдоожижения. М. : Химия, 1968. 664 с.
19. Разумов И. М. Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов. М. : Химия, 1972. 240 с.
20. Способы нанесения порошковых красок и применяемое оборудование [Электронный ресурс] URL: http://polimer- kraska. narod.ru/ head_5.html (дата обращения: 13.12.2014).
THE RATIONALE FOR THE DEVELOPMENT OF THE PIPETTE TO MAKE ROLLED IN CORNMEAL POWDERED SULFUR AS PRESERVATIVE
© 2015
M. S. Zhuzhin, the post-graduate student
Nizhniy Novgorod state engineering-economic university, Knyaginino (Russia)
Annotation. At all times, an important issue in agricultural production was not only to harvest, but also to ensure its preservation for a long period. The main condition for the successful preservation of the grain was the slowing or stopping of life processes. At this point popular and economically reasonable preservation of feed grains increased humidity due to chemical or biological conservation. Preservatives are manufactured in liquid and dry forms. The attractiveness of the use of powdered sulphur is that the machining cost is the lowest compared to its peers. Use powdered sulfur is constrained by lack of reliable and simple equipment for its inclusion in the feed. To meet this challenge, we developed a measuring device.
Keywords: anaerobic conditions, the metering device, preservatives, continuous. УДК 621.311
ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В МАСШТАБЕ MICRO-GRID
© 2015
А. Ю. Кечкин, аспирант кафедры «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника»
Е. Н. Соснина, доктор технических наук, профессор кафедры «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника» А. В. Шалухо, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника» Нижегородский государственный технический университет, Нижний Новгород (Россия)
Аннотация. В связи с развитием малой распределенной энергетики (МРЭ) актуальной задачей является интеграция децентрализованных генерирующих мощностей в централизованную электрическую сеть, что может быть обеспечено при помощи виртуальных электростанций (ВиЭС). В статье рассмотрены основные аспекты построения ВиЭС, их функциональные возможности и системные эффекты от внедрения. Выполнен анализ современных технических решений системы управления ВиЭС. Приведены примеры разработок управляющего программного обеспечения. Обозначены проблемы, препятствующие развитию ВиЭС в России.
Ключевые слова: виртуальные электростанции, малая распределенная энергетика, возобновляемые источники энергии, генерирующие энергоустановки, интеллектуальная инфраструктура, микросеть, центр управления, программное обеспечение.
В России одно из приоритетных направлений энергетической стратегии до 2030 года [1] связано с развитием малой распределенной энергетики (МРЭ).
Строительство объектов распределенной генерации (РГ) совместно с расширением использования энергоустановок на основе возобновляемых источников
энергии (ВИЭ) позволят решить проблемы дефицита электроэнергии (ЭЭ), низкой надежности электроснабжения (ЭС) потребителей и высоких тарифов. В связи с этим актуальной становится задача организации тесного взаимодействия между централизованными и распределенными децентрализованными генерирующими мощностями.
Для решения этой задачи Концепцией интеллектуальной энергетической системы России с активно-адаптивной сетью [2] предполагается создание интеллектуальных микросетей (micro -grid) - сетей низкого напряжения с источниками РГ, локальными устройствами хранения и контролируемой нагрузкой. Микросети смогут функционировать как параллельно с распределительными электрическими сетями, так и переводиться в изолированное состояние.
Основное назначение микросетей - управление распределенными источниками энергии, поэтому часто их называют виртуальными электростанциями [2].
Идея ВиЭС заключается в объединении производителей ЭЭ (распределенные генерирующие энергоустановки), систем аккумулирования и потребите-
лей, располагающихся на значительных расстояниях друг от друга, с помощью двух параллельных сетевых структур - распределительной электрической и информационно-коммуника-ционной сети (рис. 1).
Виртуальные электростанции могут генерировать ЭЭ, распределять и регулировать ее потоки потребителям. Они будут связаны с региональными сетями и через них с Единой национальной электрической сетью (ЕНЭС).
Можно выделить два основных назначения ВиЭС:
1) техническое (регулирование частоты и напряжения);
2) коммерческое (продажа электроэнергии на оптовый рынок).
Принцип ВиЭС может найти широкое применение. Основные функциональные возможности ВиЭС, а также системные эффекты от их внедрения приведены в таблице 1.
К важным преимуществам ВиЭС относятся гибкость их архитектуры и возможность как горизонтальной, так и вертикальной интеграции в структуру электрических сетей [3]. ВиЭС могут входить в состав большой электрической системы или использоваться для обеспечения электроснабжения автономных (изолированных) потребителей.
Национальная электрическая сеть .<
^^^ Региональная электрическая сеть
ВиЭС 1
Рисунок 1 - Пример построения виртуальной электростанции: ИМЭ - источник малой энергетики (в том числе ВИЭ); ЦУ - центр управления
Таблица 1 - Функциональные возможности и системные эффекты от внедрения ВиЭС
Функциональные возможности ВиЭС Эффект от внедрения ВиЭС
Потребитель Энергосистема
Управление распределенной генерацией (оптимизация режимов сети) Повышение надежности ЭС; повышение энергетической и экономической эффективности ЭС; возможность продажи на рынке излишков ЭЭ Снижение пиковых нагрузок сети; оптимизация регулирования нагрузки и режимов сети; интеграция ВИЭ в систему с сохранением ее стабильности
Управление потреблением ЭЭ (совмещение графиков нагрузки потребителей и источников ЭЭ) Возможность получения экономии на потреблении ЭЭ за счет участия в программах управления потреблением Снижение пиковых нагрузок сети за счет участия потребителей в управлении нагрузкой
Управление рынком резерва мощности (возможность использования резервной мощности) Доход от продажи излишков мощности в сеть Увеличение загрузки сетевых активов; уменьшение объемов невостребованной мощности; снижение уровня инвестиций в сеть
Технологии микросетей могут решить многие проблемы в региональной электроэнергетике. Но для получения максимального эффекта от ВиЭС необходимо:
1) выбрать оптимальную с позиции коммерческих операций модель функционирования ВиЭС;
2) развивать интеллектуальную инфраструктуру ВиЭС.
Различают портфельную и кооперативную модели функционирования ВиЭС. Портфельная модель (модель агрегатора) - энергосервисная организация (агрегатор) или компания, функционирующая на энергорынке (например, энергосбытовая) создает сеть, управляющую различными объектами РГ и гибкой мощностью своих потребителей. Кооперативная (кли-ентоориентированная) модель - группа потребителей, создающая энергосервисную компанию и ВиЭС для
управления собственным потреблением ЭЭ. В зависимости от сложившегося энергорынка, его развития, а также от того, кто выступает инициатором внедрения ВиЭС в систему и какие задачи он пытается решить, оператором ВиЭС может выступать: сетевая компания, системный оператор, сбытовая компания или потребитель [4].
Развитие интеллектуальной инфраструктуры ВиЭС предусматривает разработку: «умных» систем учета ЭЭ, систем управления и коммуникации (связь через Интернет), специального программного обеспечения (ПО) [5].
Функции управления ВиЭС выполняет центр управления (ЦУ). Компоненты ЦУ представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Компоненты центра управления ВиЭС
Управляющее ПО включает систему визуализации и интерфейса оператора ВиЭС, систему мониторинга рынка, прогнозирования потребления, расчета, регулирования и оптимизации режимов работы оборудования и сети.
Система визуализации и технологического контроля SCADA предназначена для передачи данных производственного процесса. В состав системы входит база данных реального времени, обеспечивающая синхронизацию, репликацию и резервирование данных, и архив базы данных.
Интеллектуальные электронные устройства (ИЭУ) используются для сбора данных об энергосистеме (потребителях и объектах генерации) и выполнения необходимых расчетов. В ИЭУ осуществляется обмен данными с компьютерами и контроллерами, а также с операторами через человеко-машинный интерфейс по протоколам и каналам связи. Для унификации передачи данных между различными устройствами, интерфейсы которых могут быть несовместимы, используется OPC-сервис (OLE for Process Control).
Центр управления ВиЭС связан с управляемыми объектами с помощью интеллектуальной электрической сети. Управление ВиЭС осуществляется через систему управления распределительной сетью, которая собирает информацию о состоянии энергоустановок в режиме, приближенному к реальному времени, и передает на них управляющие сигналы. ВиЭС учиты-
вает прогноз погоды и текущую ситуацию на рынке, определяя эффективность каждого объекта в данный момент времени.
Вопросы эффективного функционирования центра управления ВиЭС во многом связаны с работой управляющего ПО. Можно выделить следующие разработки ПО для ВиЭС.
Решение для ВиЭС (PSIvpp) компании PSI Energy Markets объединяет в себе все ключевые аспекты ВиЭС, в том числе:
- высокоэффективные цепи коммуникации для передачи команд управления;
- сбор данных о потреблении и генерации энергии в режиме on-line и интеграцию реального портфеля в общий энергетический портфель с последующим его сбытом;
- подключение установок к контроллерам, обеспечивающим децентрализованное управление.
Разработка базируется на трех главных компонентах [6, 7]: центральной системе управления портфелем (PSImarket) с возможностью его стохастической оценки и оптимизации; системе SCADA (PSIjscada) для сбора и передачи данных, контроля и управления оборудованием; системе Smart Telecontrol Unit (STU) для объединения оборудования ВиЭС и его контроля. Все компоненты объединены и интегрированы в общую систему, но также могут применяться как самостоятельные автономные решения.
Разработка ВиЭС компании TEDOM направлена на усовершенствование условий продажи ЭЭ, произведенной автономными энергоисточниками. Продукт состоит из трех модулей [8]:
- модуль связи и диспетчерский пункт для обеспечения надежной связи между источником ЭЭ и диспетчерской, а также передачи данных, необходимых для сервисной части модуля и для модуля оптимизации и планирования;
- модуль интерфейса базы данных, главной функцией которого является передача данных, необходимых для планирования, оптимизации и управления источниками ЭЭ между отдельными модулями;
- модуль планирования и оптимизации, отвечающий за обеспечение оптимальной планируемой поставки по графику и предоставление мощности, необходимой для регулирования.
Решение компании Siemens - облачный интернет-сервис совместимый с системой управления распределенным производством и потреблением ЭЭ DEMS Compact. Сервис помогает объединять небольшие распределенные источники электроэнергии своих клиентов и предлагать владельцам ВиЭС продавать выработанную ими ЭЭ в сети более крупных ВиЭС [9]. Так как для малой ВиЭС вполне достаточно стандартного набора функций системы DEMS, то при ее использовании снижаются затраты на лицензионное ПО. При использовании интернет-сервиса отсутствует необходимость приобретать и обслуживать компьютерное оборудование. В системе DEMS Compact используются три инструмента [9]: прогнозирование, операционное планирование и оптимизация в реальном времени. Располагая обширной базой данных, они способны координировать работу децентрализованных энергоустановок.
Проекты по изучению аспектов функционирования ВиЭС проводятся в Европе с 2003 года.
С 2006 по 2010 годы реализован проект More-Microgrids [10], в рамках которого построена микросеть на острове Кифнос, Греция.
В Словении компания «Elektro Ljubljana» [11] управляет ВиЭС мощностью 63 МВт, в состав которой входят потребители по 1-2 МВт.
В 2012 году компанией RWE запущена ВиЭС, которая способна генерировать до 80 МВт. Вырабатываемая мощность продается компанией на бирже EEX в Лейпциге [12].
В России технологии ВиЭС только начинают появляться. Их быстрому развитию препятствует ряд барьеров, связанных с особенностями отечественной экономики и энергетики, среди которых можно выделить:
- снижение доли промышленного производства в структуре ВВП;
- невысокая энергоинтенсивность промышленных производств;
- слабое развитие распределенной генерации. Уровень РГ в энергобалансе России оценивается примерно в 1,4 %, что существенно ниже, чем в странах Европы, являющихся лидерами внедрения ВиЭС (около 10 % от общего объема производства ЭЭ, в Дании, например, более 50 %) [13].
Введение платы за резерв мощности в структуре тарифов сетевых компаний [14] также тормозит внедрение ВиЭС. Плата за резерв мощности невыгодна потребителю, как участнику технологии, так как платить он будет не только за фактически потребленную ЭЭ, но и за ее резерв.
Для России с возрастающими объемами ВиЭС в энергобалансе напрямую связана перспектива развития МРЭ в стране. Решение актуальной задачи интеграции ВиЭС в централизованную электрическую сеть в масштабе micro-grid позволит повысить уровень гибкости и надежности электроснабжения потребителей, а также увеличить эффективность функционирования рынка электроэнергии в целом.
Главным условием расширения ВиЭС в России является организация связи между всеми взаимодействующими субъектами. Для этого необходимо совершенствовать средства технического регулирования, согласовать технологии ВиЭС с требованиями ЕНЭС путем разработки соответствующих стандартов и правил, а также исследовать вопросы выбора оптимального сочетания и размещения источников ЭЭ в микросети.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715.
2. Концепция интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью / Под ред. В. В. Бушуева. ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», 2012. 219 с.
3. Адомавичюс В. Б., Харченко В. В. Особенности и проблемы построения микросетей // Труды 8-й Международной научно-технической конференции. М. : ГНУ ВИЭСХ. Ч. 5. С. 50-57.
4. Кеннеди Д. Виртуальная электростанция -«умный контроль» распределенной генерации // Энергетика и промышленность России. 2014. № 8 (244) [Электронный ресурс]. URL: http://www.eprussia.ru/epr/ 244/ 15964.htm (дата обращения: 21.12.2014).
5. Федоров В. Н. Virtual Power Plant (VPP), как механизм повышения эффективности использования сетевой мощности (презентация). 2013. Москва, ОАО «Россети». [Электронный ресурс]. URL: http://www. energyland. info /library-show-3706 (дата обращения: 20.12.2014).
6. Integrated solution for virtual power plants //Energy Manager. 2014. № 1 C. 1-6. [Электронный ресурс]. URL: http://www.psi.de/ uploads /mit_download/ psi_energy_ manager_1_2014_en.pdf (дата обращения: 20.12.2014).
7. PSIvpp - the solution for virtual power plants (информационный бюллетень компании PSI Energy Markets GmbH). 2014. [Электронный ресурс]. URL: http://www. psi-energymarkets. de/fileadmin/ files/ down-loads/PSI_Energy_Markets/brochures/PSIvpp _Brochure_ en. pdf (дата обращения: 20.12.2014).
8. Distributed power plant. TEDOM. 2014. [Электронный ресурс]. URL: http:// cogeneration.tedom. com /distributed-power-plant. html (дата обращения: 21.12.2014).
9. «Сименс» предлагает облачный интернет-сервис для виртуальных электростанций. 2014. [Электронный ресурс]. URL: http:// w3. siemens. ru/press_ office / news_archive / 34432. html (дата обращения: 18.12.2014).
10. KEMA. RPI-X@20: Technological change in electricity and gas networks. A Sample Survey of Interna-
tional Innovation Projects. Final Report. [Электронный ресурс]. URL: http://www.microgrids.eu /documents/ 549. pdf (дата обращения: 13.01.2015).
11. Виртуальные электростанции приходят в Россию. [Электронный ресурс]. URL: http://www. ener-gyland.info/interview-show-461 (дата обращения 20.12.2014).
12. В Германии создали виртуальную электростанцию. 2012. [Электронный ресурс]. URL: http://www.vsp.ru /economic/2012/ 04/20/521238 (дата обращения 20.12.2014).
13. Круглый стол «Интеграция в электроэнергетическую систему объектов малой генерации». Анализ зарубежного опыта развития распределенной генерации и условий ее работы в составе энергосистемы. Итоги работы исследовательского комитета С6 (СИГРЭ) - «Системы распределения электроэнергии и распределенная генерация». 2014. [Электронный ресурс]. URL: http://www. eriras.ru/ files/kuchjerov_ju.n._ RussiaPower2014.pdf (дата обращения 21.12.2014).
14. Постановление Правительства РФ от 04.05.2012 № 442 «О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии». [Электронный ресурс]. URL: http ://base. consultant.ru/cons/cgi/online .cgi ?base=law&n =167317&req=doc (дата обращения 21.12.2014).
QUESTIONS OF CREATION OF THE VIRTUAL POWER PLANTS ON THE SCALE OF MICRO-GRID
© 2015
A. Yu. Kechkin, postgraduate student of the chair «Electric power industry, power supply and power electronics» A. V. Shalukho, candidate of technical sciences, associate professor of the chair «Electric power industry, power supply and power electronics» E. N. Sosnina, doctor of technical sciences, professor of the chair «Electric power industry, power supply and power electronics» Nizhny Novgorod State Technical University, Nizhny Novgorod (Russia)
Annotation. Due to the development of the small-scale power distributed generation by an actual task the organization of the coordinated work of the renewables, accumulation devices, and also power sources on organic fuel on the basis of intellectual control systems of a distributive network (micro-grid) is. Integration of objects of small generation into networks and the energy markets is provided by virtual power plants. In article the main aspects of creation of VIES, their functionality and system effects from introduction are considered. The analysis of modern technical solutions of a control system of VIES is executed. Examples of development of the operating software are given. The problem parties interfering integration of virtual power plants into the small-scale power distributed generation of Russia are designated.
Keywords: virtual power plants, renewable energy sources, generating power installations, intellectual infrastructure, small-scale power distributive generation, micro-grid, control center, the software.
