В настоящий момент в мировом сообществе растет озабоченность проблемами, касающимися текущей экологической ситуации. Каждая отрасль производства претерпевает изменения, предполагающие разработку новых и модернизацию существующих технологий, призванных снизить вред окружающей среде. К ним относятся и технологии повышения энергоэффективности производства.
В области электроэнергетики получает всё большее распространение использование возобновляемых источников энергии, а вместе с ними и применение Устройств накопления энергии – систем, которые хранят энергию в различных формах, позволяя запастись энергией в моменты «дешёвой» энергии и тратить её в пики нагрузок. Применение подобных технологий позволит уменьшить степень негативного влияния отрасли электроэнергетики на экологическую ситуацию, остановить темпы роста цен на электроэнергию, а также обеспечить перспективное развитие единой энергетической системы (Далее – ЕЭС) России.
По способу сохранения энергии накопители энергии можно классифицировать следующим образом [ЭлектроЭнергетика]:
1. Механические накопители. Принцип действия накопителей этого типа основан на обратимом преобразовании энергии из одного вида в другой. Кинетическая энергия превращается в потенциальную и наоборот. К механическим накопителям энергии относятся: гидроаккумулирующие электростанции, накопители, использующие энергию сжатого воздуха, супермаховики.
2. Химические. Литиевые, никелевые, свинцово-кислотные – всевозможные аккумуляторы. Преимущество химических накопителей состоит в том, что они способны обеспечивать электрической энергией требуемых параметров, которые остаются неизменными. Их недостаток заключается в сильной ограниченности сроков эксплуатации. К таким накопителям относятся аккумуляторные батареи и топливные элементы.
3. Электрические. Они накапливают энергию в процессе поляризации раствора электролита. К накопителям данного типа относятся суперконденсаторы, сверхпроводниковые магнитные аккумуляторы и конденсаторы.
Такое разнообразие накопителей энергии позволяет использовать наиболее выгодную Систему накопления энергии (Далее – СНЭ) в зависимости от предъявляемых в каждом конкретном случае технических требований. Потребитель сможет выбрать нужный ему накопитель, а не подстраиваться под недостатки накопителя. Также такое многообразие даёт возможность производителю найти наиболее выгодный для него вид СНЭ и заниматься его производством. Разнообразие технологий накопления энергии дает участникам рынка СНЭ возможность широкого выбора наиболее выгодных и перспективных для них направлений производства, что может усилить их конкурентную борьбу и, как следствие, поспособствовать росту качества производимых СНЭ и снижению их стоимости.
Средствами систем накопления энергии осуществляется множество функций для энергосистемы. [Посыпанко: 8-13]; [Чаусов: 16-17]. Они способны регулировать частоту сети, выравнивать графики нагрузок, предотвращать падения напряжения, увеличить пропускную способность линий электропередач и многое другое. СНЭ повысят надёжность энергетической системы, а также приостановят рост цен на электроэнергию- что представляет материальную выгоду как для потребителя, так и для производителя.
Россия – страна, богатая природными ресурсами с развитым топливно-энергетическим комплексом. В качестве примера, РФ входит в 10 стран, обладающими запасами лития-важного компонента для аккумуляторных батарей. Единая энергетическая система позволяет объединять энергосистемы регионов огромного государства, что обеспечивает бесперебойность питания и управление электроэнергией с запада на восток, с востока на запад. Учитывая расположение страны в 11 часовых поясах, данная технология управления энергией даёт преимущества по сравнению с энергосистемами других государств. Например, когда в Москве все только просыпаются, потребление электроэнергии находится в пиковой и полупиковой областях суточного графика нагрузки, в то время как в Новосибирске уже день и все на работе – потребление приходится на базовую нагрузку. Введу разности часовых поясов собственные максимумы отдельных энергосистем не совпадают, тем самым повышают «базу» ЕЭС и плотность графика нагрузки. Потребление электричества утром и вечером в разы превышает потребление ночью и днём, поэтому выгодно энергию, которую никто не потребляет в восточной части страны, передать западной, где жители нуждаются в повышенном потреблении электроэнергии. Но, несмотря на такие преимущества ЕЭС России, существует возможность её улучшения- внедрение СНЭ.
Из экспертно-аналитических отчётов [Абрамов]; [Чаусов] можно сделать вывод о реальном состоянии отрасли в России на данный момент. Изучив аналитические данные, можно сделать вывод о том, что экономически обоснованное применение накопителей энергии может стать решением некоторых задач российской энергетики. К основным задачам относятся:
- Повышение качества электроэнергии. Ввиду большой протяжённости линий электропередач происходят провалы напряжений на стороне потребителя. Установка СНЭ в непосредственной близости к потребителю позволит компенсировать эти провалы. Кроме того, накопитель энергии сможет послужить резервным источником, что обеспечит бесперебойность питания.
- Снижение платы за потребляемую мощность. Уменьшение потребления электроэнергии в часы с высокой её стоимостью и увеличение потребления в часы с низкой представляет выгоду для потребителя.
Для получения более детальной информации о развитии отрасли СНЭ, стоит обратиться к новостям:
Ассоциация развития возобновляемой энергетики [АРВЭ] сообщает о том, что на конец 2021 года в 19 регионах России введены в работу 31 накопитель. 15 накопителей ёмкостью более 1 МВт*ч, являются разработкой «РОСНАНО», и 16 – «Росатома». СНЭ обеспечат бесперебойное электроснабжение социально-значимых объектов: детских садов, школ, больниц и т.д. Инновационная система реализована на базе современной литий-ионной аккумуляторной батареи емкостью от 40 до 82 кВт*ч, оснащённой полупроводниковым преобразователем мощностью от 10 до 60 кВт.
22 марта 2022 года введена в эксплуатацию первая в России установка «Коммерческой диспетчеризации» [rosatom.ru] интегратора Росатома по системам накопления энергии ООО «РЭНЕРА» на площадке АО «ЗиО-Подольск». Проект представляет собой СНЭ на основе литий-ионных аккумуляторов, применяемые для повышения операционной эффективности и надежности энергосистемы. Каждый накопитель индивидуален и проектируется под потребности предприятия, устанавливается на его территории.
ООО «РЭНЕРА» и Правительство Калининградской области подписали соглашение о реализации инвестиционного проекта производства литий-ионных аккумуляторных ячеек и СНЭ [rosatom.ru]. Договор позволит производить продукцию, соответствующую высоким мировым стандартам. Конец строительства запланирован на 2026 год.
Анализируя множество данных о развитии отрасли СНЭ в России, можно сказать об огромном «скачке» России. За последние несколько лет наша страна не только догоняет страны запада, но и формирует собственные научно-техническую и промышленную базы, которые в течение 3-5 лет осуществят революцию в электроэнергетике. И государство, и компании, и потребители- все заинтересованы в развитии отношений между собой и отрасли в целом. Отставание нашей страны от западных в области применения накопителей энергии можно рассмотреть, как преимущество. У нас появляется возможность опереться на чужой опыт и сделать свои выводы. Россия сможет в ближайшие 10-15 лет стать одним из ведущих производителей СНЭ, а также эффективно применять их в энергосистеме, что позволит развить ЕЭС России, Топливно-энергетический комплекс и, как следствие, экономику страны в целом.
Список литературы
Абрамов А. Ю., Богаченко П. В., Куликов А. В., Ряпин И. Ю. Применение систем накопления энергии в России: возможности и барьеры. URL: https://www.eprussia.ru/upload/iblock/1b8/1b83729ddd27beaeb629e380293a4585.pdf (дата обращения: 02.06.2022).
В 19 регионах России введены в работу накопители энергии. URL: https://rreda.ru/novosti/tpost/3gskmaslr1-v-19-regionah-rossii-vvedeni-v-rabotu-na. (дата обращения: 05.05.2022).
Виды накопителей и способы «упаковки» электроэнергии. URL: https://zen.yandex.ru/media/eenergy/vidy-nakopitelei-i-sposoby-upakovki-elektroenergii-5f368e3b1671f158ddbc79d0 (дата обращения: 05.05.2022).
На предприятии Росатома ввели в промышленную эксплуатацию первую в России установку "Коммерческой диспетчеризации на базе накопителей электроэнергии". URL: https://www.rosatom.ru/journalist/arkhiv-novostey/na-predpriyatii-rosatoma-vveli-v-promyshlennuyu- ekspluatatsiyu-pervuyu-ustanovku-kommercheskiy-dispe/. (дата обращения: 05.05.2022).
Посыпанко Н., Баранов М., Костюк Р. Накопители энергии в России: Инъекция устойчивого развития // VYGON Consulting [Электронный ресурс]. Режим доступа: vygon_consulting_storage.pdf. (Дата обращения: 05.05.2022).
Росатом построит завод по производству литий-ионных ячеек и систем накопления энергии в Калининградской области. URL: https://www.rosatom.ru/journalist/news/rosatom-postroit-zavod-po-proizvodstvu-litiy-ionnykh-yacheek-i-sistem- nakopleniya-energii-v-kalining/ (дата обращения: 05.05.2022).
Чаусов И., Бурдин И., Ряпин И., Добровольские Ю., Корев Д. Рынок систем накопления электроэнергии в России: Потенциал развития. URL: https://www.csr.ru/upload/iblock/d11/d1165e0f8aa6d8909cf45408b0f188d2.pdf. (дата обращения: 05.05.2022).