Электростанции с периодическим возобновлением энергии готовы предложить услуги по обслуживанию сетей. Но будет ли такая модель успешна на других рынках?
Электростанция First Solar в Лус-дель-Норте мощностью 141 МВт в Чили обслуживает сети.
Еще в 2016 году компания «First Solar» в ходе пилотного проекта в Калифорнии доказала, что солнечные фермы в масштабе коммунальных предприятий могут предоставлять важные сетевые услуги. Четыре года спустя ведущий производитель солнечных модулей в США сделал следующий большой шаг для реализации этой возможности в сетевой ресурс: убедил сетевого оператора заплатить за нее.
Чилийский сетевой оператор Coordinador Eléctrico Nacional (CEN) добавил фотоэлектрическую электростанцию Luz del Norte мощностью 141 мегаватт от First Solar в список генераторов, утвержденных для предоставления сетевых услуг. По данным First Solar, это первый известный в мире пример солнечной системы в масштабе коммунального предприятия, предлагающей инверторы и системы управления на рынке вспомогательных услуг сетевого оператора.
В течение последнего месяца компания CEN посекундно отправляла станции в Luz del Norte команды через автоматическую систему управления генерацией для увеличения или уменьшения реальной выходной мощности для смягчения перебоев в работе частот. Такие задачи обычно выполняют электростанции, работающие на ископаемом топливе, или гидроэлектростанции или аккумуляторные батареи.
Добавление солнечных ферм к этому списку активов могло бы предложить сетевым операторам еще один инструмент для решения проблем интеграции растущего количества безуглеродных, но прерывистых и непредсказуемых ветряных и солнечных электростанций, сказал Трой Лаутербах, старший вице-президент First Solar's Energy Services.
Работа CEN по интеграции этого потенциала в реальные сетевые операции позволила компании «взять проверенную концепцию и реализовать коммерчески и технически жизнеспособное решение», - сказал Лаутербах.
Не останавливаться на достигнутом.
Проект First Solar в 2016 году совместно с калифорнийским сетевым оператором CAISO и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США показал спектр услуг, которые солнечная электростанция может предоставлять для сети. Подобно солнечным инверторам, устанавливаемым на крыше или за ее пределами, солнечные фотоэлектрические инверторы для коммунальных предприятий могут подавать или поглощать реактивную мощность для смягчения частоты и напряжения - не только в дневные часы производства солнечной энергии, но и ночью.
Солнечные фермы также могут регулировать количество энергии, которое они подают в сеть, немного ограничивая свою мощность, чтобы обеспечить «запас» увеличения и уменьшения мощности, как гидроэлектрические или газовые турбины. Фактически, солнечные фермы и батареи могут реагировать быстрее, что может быть ценным инструментом для операторов сетей, которые сталкиваются со сложными и быстро меняющимися условиями в сетях.
В Чили на электростанции в Лус-дель-Норте контроль осуществляется именно сокращением солнечной активности для обеспечения вторичного регулирования частоты для CEN. На диаграмме показано, как в типичный августовский день мощность солнечной фермы колебалась (синяя линия) ниже максимальной мощности (зеленая линия), чтобы сгладить ситуацию, обеспечивая регулировку в 40 мегаватт в нужный момент.
Как и в случае с североамериканским и европейским рынком регулирования частот в Северной Америке и Европе, CEN использует комбинацию предложений и аукционов, чтобы противопоставить различные ресурсы друг другу, предлагая услуги по конкурентоспособным ценам. Иногда отдаются прямые инструкции во время аварийных ситуаций в сетях. Это помогает избежать необходимости вкладывать средства в более дорогостоящее сетевое оборудование или модернизацию для смягчения проблем, связанных с частотами.
Северный регион пустыни Атакама в Чили был испытательным полигоном для ряда инновационных сетевых проектов, от некоторых из самых ранних установок аккумуляторных батарей в масштабе сети от AES Energy Storage (теперь часть совместного предприятия Fluence с Siemens) до недавних усилий Fluence использовать аккумуляторы для увеличения пропускной способности хоста передачи.
Крупномасштабные горнодобывающие предприятия Atacama традиционно «напрягали удаленную сеть региона», хотя недавно завершенная линия электропередачи, соединяющая ее электрические системы север и центр-юг, обеспечивает большую стабильность и гибкость.
По словам Габриэля Ортиса, управляющего активами First Solar, ответственного за Luz del Norte, учитывая меняющиеся характеристики солнечной активности в зимний и летний периоды в Чили, электростанция в Лус-дель-Норте может обеспечить сокращение мощности от 80 до 110 мегаватт. CEN установил общую потребность в 120 мегаватт для поддержки понижающего регулирования частоты на этот год, таким образом, солнечная ферма «может легко обеспечить большую часть необходимого резерва».
Последуют ли этому примеру другие солнечные фермы?
Найдут ли солнечные фермы в других регионах, рыночные возможности, которые будут соответствовать их экономическим запросам? Важно помнить, что каждый мегаватт солнечной энергии, цена которого снижена для того, чтобы получить оплату за сетевые услуги, равен мегаватту, который не приносит доход электроэнергетике. Хотя частотное регулирование не так уж часто необходимо, операторам электростанций придется определить, какое влияние может оказать такое сокращение.
Джон Стерлинг, директор по вопросам рынка и политики, написал, что компания Solar изучает возможность переноса традиционных договоров купли-продажи солнечной энергии (PPA) с компенсационных структур, ориентированных только на энергию, на строительство мощностей. По его мнению, эти «толлинговые соглашения о солнечной энергии» могут стимулировать разработки по обеспечению гибкой диспетчеризации от собственных проектов.
Также стоит вопрос о стоимости, которую отдельные сетевые операторы и рыночные программы предоставляют для такого рода услуг. Частотное регулирование, как правило, является более выгодно по сравнению с другими услугами на энергетическом рынке, поскольку оно необходимо для поддержания стабильности работы передающих сетей, требует быстрого реагирования и высокого уровня технических знаний.
В то же время регулирование частоты составляет относительно небольшую часть общих потребностей в энергии, мощности и вспомогательных услугах передающей сети, а это означает, что рынки могут быть насыщены достаточно быстро, а изменения рыночных правил окажет влияние на стоимость.
Именно это произошло с рынком, управляемым оператором энергосистемы Средней Атлантики PJM, который предоставил самую большую возможность хранения аккумуляторов в Соединенных Штатах в начале десятилетия, только чтобы пересмотреть свои правила в 2017 году таким образом, чтобы системы хранения зарабатывали гораздо больше денег.
Но прошлые рыночные взлеты и падения могут «затмить цели по декарбонизации», которые преследуют правительства и коммунальные предприятия во всем мире. Добавление в сеть все большего количества непостоянной ветряной и солнечной энергии создает неопределенность для операторов сетей и, одновременно предоставляет новые возможности для гибкости ресурсов, позволяющих решать эти проблемы, включая, в данном случае, те же возобновляемые системы коммунального хозяйства, которые «являются движущей силой разрушения».
Ветряные и солнечные фермы, как с батареями, так и без них, для хранения и перераспределения продукции, изучаются на предмет потенциала сетевых услуг на многих рынках мира - от Калифорнии до Соединенного Королевства.
Инновационная программа Mission Innovation, в которую входят 24 страны, включая США и Европейскую комиссию, работает над инновациями в области экологически чистой энергии. Расширение вспомогательных услуг, которые First Solar демонстрирует в Чили, на солнечных электростанциях заменит потребность в установках, работающих на ископаемом топливе, предлагая те же услуги, что приведет к сокращению выбросов углерода до 30 миллионов метрических тонн в год к 2030 году.