Динамический рейтинг линии: расширение пропускной способности передающих сетей для чистой энергии.
Большая часть проблем по декарбонизации электроэнергии заключается в расширении пропускной способности сетей для ветряной и солнечной энергии. Однако, по мнению экспертов в области энергетики для решения этой проблемы Европе и США потребуется большее количество новых линий электропередач на суше и на море, а также более эффективное использование существующей инфраструктуры.
Именно для этого предназначены технологии динамического определения рейтинга линий, измеряющие пропускную способность высоковольтных линий в реальном времени, не полагаясь на статические измерения. Согласно результатам десятилетних пилотных проектов и исследований, DLR могут снизить перегрузку сети и ускорить подключение возобновляемых источников энергии.
«Переход к электрифицированному будущему с использованием возобновляемых источников энергии приведет к увеличению нагрузки на энергосистему», - сказал GTM Хадсон Гилмер, генеральный директор поставщика DLR LineVision. «Это нельзя построить быстро, используя старый подход».
Поэтому коммунальным предприятиям и сетевым операторам необходимо интегрировать такой способ передачи данных в сетевые операции и рынки с целью их эффективности, а регулирующие структуры, должны быть изменены, чтобы стимулировать операции более эффективно.
Десятилетие DLR-доказательств и развития технологий.
Технология DLR хорошо известна. Бельгийский сетевой оператор Elia использует ее с 2008 года, и результаты показывают, что повышение рейтингов на 5-20%, может повысить рентабельность диспетчеризации рынка, а также ускорить интеграцию и сократить использование солнечной и ветряной энергии, согласно отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии за 2020 год.
Тесты, проведенные Министерством энергетики США за последнее десятилетие, показали аналогичные результаты, согласно отчету за 2019 год, представленному Конгрессу. Согласно анализу Роба Грамлиха, основателя исследовательской группы Grid Strategies, техасское коммунальное предприятие Oncor и New York Power Authority обнаружили, что средняя пропускная способность в реальности на 30 процентов выше. Подобное усовершенствование может снизить затраты на перегрузку передающих сетей США, которые, по оценкам группы , выросли с 6,2 млрд. долларов в 2016 году до 8,3 млрд. долларов в 2018 году.
DLR особенно подходит для ветроэнергетики, которая составляет большую часть переменной генерации в энергосистеме США. Это объясняется тем, что температура является основной переменной для пропускной способности линии электропередачи, а скорость ветра является основным определяющим фактором температуры. Другими словами, та же переменная, которая увеличивает мощность ветроэнергетики, может также увеличить мощность линий электропередач.
За последнее десятилетие поставщики технологий DLR доработали платформы» для предоставления более действенных данных операторам сетей». Бельгийский стартап Ampacimon развернул линейные системы на 50 линиях электропередачи для пяти североамериканских коммунальных предприятий, включая Arizona Public Service и New York Power Authority. Lindsey Systems установила датчики на линиях электропередач, эксплуатируемых коммунальными предприятиями, как National Grid и Hydro-Quebec .
LineVision сотрудничает с американскими коммунальными предприятиями, включая American Electric Power, National Grid, Xcel Energy, Dominion Energy, федеральным электроэнергетическим ведомством Tennessee Valley Authority, а также с Венгрией, Грецией, Словенией и Австрией в рамках проекта трансграничной передачи, получившего название Farcross».
Как коммунальные предприятия планируют ввести DLR в эксплуатацию.
Датчики LineVision, установленные у основания опор передачи, используют датчики электромагнитного поля и лидарные датчики для сбора электрических и физических данных линии электропередачи. Это включает в себя измерения провисания и раскачивания линии при различных температурах и ветряных условиях для оценки риска повреждения на линии во время шторма или сильного ветра, а также данные о погодных условиях и старении для информирования коммунальных служб о необходимости проверки и замены.
(Датчик LineVision с лидаром, датчиками ЭМП и солнечной панелью для питания. Фото: LineVision)
Этот вариант проверки состояния активов сейчас тестируется компанией National Grid. Данные датчиков смогут расширить возможности вертолетных облетов и наземных проверок, которые используются сегодня.
National Grid также работает с LineVision, Lindsey и другими поставщиками технологий, включая Ampacimon и Smart Wires, чтобы совместно решать проблемы интеграции возобновляемых источников энергии на северо-восточных территориях США.
В исследованиях межсетевого взаимодействия «мы придерживаемся консервативной точки зрения для безопасности сети», - сказал Террон Хилл, директор по развитию активов коммунального предприятия.
Подобно многим коммунальным предприятиям, National Grid сталкивается с множеством проблем интеграции возобновляемых источников энергии, от получения ветро- и гидроэнергии из Канады и северной части штата Нью-Йорк до других центров нагрузки в нижней части штата, до объединения новых солнечных установок в рамках программы Solar Massachusetts Renewable Target ( SMART).
Очевидно, что DLR не является «панацеей» для интеграции возобновляемых источников энергии. National Grid взяла на себя обязательство к 2050 году выйти на уровень нулевых выбросов, присоединившись к растущему числу американских коммунальных предприятий с аналогичными целями по декарбонизации. Рост возобновляемых источников энергии потребует «огромных инвестиций в новые системы передачи», а также новых мощностей по хранению энергии.
Тем не менее, «устройства динамической оценки линии являются одной из тех ключевых вещей, которые позволят подключать возобновляемые источники энергии быстрее и с меньшими затратами».
Внедрение сетевой политики для DLR.
DLR была протестирована большинством независимых системных операторов и региональных передающих организаций, которые управляют передающими сетями, обслуживающими около двух третей электроснабжения страны. Но для интеграции этой технологии потребуется работа по модернизации систем управления энергопотреблением, которые управляют передающими сетями, и созданию рыночных структур.
По данным Международного агентства по возобновляемой энергии, европейские операторы систем передачи опережают американских коллег по интеграции DLR. В США Федеральная комиссия по регулированию энергетики изучает способы стимулирования «сетевых технологий».
Проекты в области возобновляемых источников энергии «ожидают подключения из-за неэффективности передачи, которая у нас есть», - сказал GTM Джон Веллингхофф, председатель FERC с 2009 по 2013 год и генеральный директор GridPolicy. «Если предоставить разработчикам стимулы для повышения эффективности, то межсетевые соединения будут происходить намного быстрее и с гораздо меньшими затратами».
В то время как планы избранного президента Джо Байдена в области экологически чистой энергетики «могут столкнуться с препятствиями со стороны республиканцев в Конгрессе, развитие передачи может стать областью, в которой будут действовать федеральные политики». «Модернизация электросети и использование передовых технологий, - это область, в которой могут договориться обе стороны».
В прошлом месяце FERC открыла уведомление о «предлагаемом нормотворчестве, которое может расширить DLR и на операции с сетью электропередач», в зависимости от того, как оно будет завершено. Предложение в основном фокусируется на требованиях к «рейтингам с поправкой на окружающую среду» или использованию прогнозируемых температур для изменения статических оценок менее детализированными, чем DLR, способами.
Диллон Колкманн (Dillon Kolkmann) из FERC, автор отчета по этому вопросу за 2019 год, отметил, что полный переход на DLR «сопряжен с дополнительными расходами», а именно с сенсорами, программным обеспечением, а также с обновлением операционной и кибербезопасности.
Продолжающийся «процесс нормотворчества предлагает потребовать от сетевых операторов ежечасное обновление условий на оптовом рынке энергоресурсов». Это является необходимым предварительным условием для использования DLR, и может позволить операторам сети использовать их, «если они захотят это сделать».