Зразок роботи
РОЗДІЛ 1. НАКОПИЧУВАЧІ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ. СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ
1.1 Застосування накопичувачів енергії в електроенергетиці
Виробництво електроенергії принципово відрізняється від будь-якого іншого виробничого процесу. Принципова різниця полягає в тому, що в на даний час процеси виробництва, розподілу та споживання електроенергії переважно відбуваються одночасно. Розділити їх у часі у промислових масштабах донедавна не дозволяв рівень розвитку технологій зберігання енергії (за винятком гідроакумулюючих електростанцій).
Значна нерівномірність навантаження, наявність піків та різких падінь рівня споживання енергії створюють технічні проблеми для виробників енергії, пов'язані з необхідністю забезпечення узгодженості виробництва та споживання електроенергії – підтримки балансу генерованої та споживаної потужності.
Забезпечуючи баланс потужності, необхідно враховувати і ту обставину, що основне силове обладнання електростанцій має найкращий ККД та питома витрата палива при завантаженні в діапазоні 70 – 80 % від номінальної потужності. При виході із цього діапазону техніко-економічні характеристики обладнання знижуються, питома витрата палива збільшується.
В останні десятиліття значно розширився сектор ВДЕ-генерації у світовій енергетиці, швидко розвивається розподілена генерація, що значно загострює проблему підтримання балансу активної потужності. Для рішення можна використовувати такі методи управління:
1. «Узгодження» у часі процесів виробництва та споживання електричної енергії, за рахунок зміни генерованої або споживаної потужності;
2. Накопичення надлишків енергії у накопичувачах енергії в період мінімального споживання (у провалі графіка навантаження) та її видача в період максимального вжитку.
Перший метод є основним і пов'язаний із необхідністю мати значний резерв генеруючої потужності та з ускладненням роботи енергетичних підприємств, що погіршує техніко-економічні показники виробників електроенергії та призводить до збільшення вартості електроенергії. Залучаються при цьому до регулювання і споживачі, шляхом запровадження багатоставкових тарифів на електроенергію, підвищення ціни на споживану потужність в пікові години енергосистеми і т. д. Все це стимулює споживача змінити свій графік навантаження, для зниження витрат на купівлю електроенергії та потужності.
Другий метод ефективно доповнює перший і останні десятиліття все ширше використовується у світовій практиці.
Здатність накопичувачів енергії розділяти у часі процеси виробництва та споживання електроенергії є передумовою для значного перетворення у структурі та організації функціонування енергосистем, що підвищує їх надійність та ефективність. Накопичення енергії у спеціалізованих пристроях стає одним із ключових напрямків розвитку енергетики, що відкриває новий етап її розвитку.
Донедавна єдиною технологією зберігання енергії, яка отримала широке практичне застосування в електроенергетиці, була технологія гідроакумулюючих електростанцій (ГАЕС), реалізована ще в 19 столітті.
В останні десятиліття технології накопичення енергії вийшли на якісно новий рівень. Створювані на основі передових технологій системи накопичення електричної енергії (СНЕ) вже сьогодні є актуальними та затребуваними в електроенергетиці. Застосування СНЕ відкриває нові можливості для підвищення якості управління усталеними та перехідними режимами та покращує економічні показники функціонування електроенергетичних систем.
За видом енергії, що запасається, прийнято виділяти такі основні типи накопичувачів:
– механічні накопичувачі (гравітаційні та кінетичні). ГАЕС є найвідомішим видом накопичувача електроенергії такого типу. Сумарна встановлена потужність ГАЕС у світі нині складає близько 165 ГВт. Частка ГАЕС у сумарній встановленій потужності накопичувачів у енергосистемі світу на сьогоднішній день складає 97% [2].
У кінетичних накопичувачах енергія запасається у процесі руху робочого тіла (маховикові, електромеханічні накопичувачі). Накопичення енергії виробляється за допомогою маховиків, що обертаються з високою швидкістю.
Маховики з'єднуються з мотор-генератором, що конвертує енергію обертової маси в електричну та назад.
– теплові накопичувачі. Енергія накопичується і видається за зміни теплової енергії (при нагріванні, охолодженні або зміні фазового стану) робочого тіла.
– електрохімічні накопичувачі. До цього типу накопичувачів належать передусім акумуляторні батареї. Найбільш відомі свинцево-кислотні, нікель-кадмієві, літій-іонні, натрій-сірчані, бром-цинкові, ванадієві проточні, нікель-металгідридні. Накопичувачі на базі літій-іонних акумуляторів отримали найбільш широке застосування електроенергетичних системах [3].
– електромагнітні накопичувачі. Розрізняють електричні накопичувачі, які запасають енергію в електричному полі (суперконденсатори) та магнітні, що запасають енергію в магнітному полі надпровідникових котушок індуктивності (СПІН).
– повітряакумулюючі установки. У накопичувачах цього типу електроенергія запасається у вигляді потенційної енергії стисненого повітря, яке використовується для подальшого вироблення електроенергії.
Серед найбільш затребуваних та актуальних швидкодіючих накопичувачів енергії слід виділити: акумулятори великої потужності (АВелП), суперконденсатори, електромеханічні (ЕМН) та СПІН. Всі вони мають унікальні динамічні характеристики, що дозволяють організувати керований енергообмін з енергосистемою. В даний час найбільш інтенсивно розвиваються накопичувачі з АВелП, а також гібридні накопичувачі, в яких одночасно застосовуються АВелП та суперконденсатори.
Незважаючи на те, що фізичні принципи, які використовуються в СНЕ, в основному були давно відомі, їхнє практичне використання стримувалося недосконалістю технологій та їх дороговизною. СНЕ з відносно великими потужностями (більше 100 кВт) та енергоємністю (більше 100 кВт∙год) отримали широке розповсюдження і почали активно впливати на процеси реформування електроенергетики тільки в останні десятиліття у зв'язку з проривними науковими досягненнями у технологіях зберігання енергії. Встановлена потужність стаціонарних СНЕ (без урахування ГАЕС) досягла загалом у світі до середині 2017 року 5 ГВт [4].
За оцінками Navigant Research, до 2025 року ринок систем накопичення електроенергії, що використовуються у мережевих та системних послугах, перевищить 18 млрд дол., а ринок накопичувачів, встановлених на комерційних та промислових об'єктах – 10,8 млрд дол. [4].
До 2017 року ринок накопичувачів вже досяг 2,6 млрд дол. і до 2025 року сумарно становитиме 82 млрд дол. на рік із щорічними темпами зростання до 60%. З цієї суми до 50 млрд дол. на рік припадатиме на стаціонарні СНЕ, включені до складу енергосистем [4].
Ринок накопичувачів електроенергії для енергетики – один із самих перспективних ринків високих технологій у світі, що демонструє експонентні темпи зростання. McKinsey Global Institute включив технології накопичення енергії в число 12 найбільш значущих для розвитку світової економіки. За прогнозом Bloomberg New Energy Finance, за період 2016-2030 років обсяг інвестицій у системи накопичення електроенергії перевищить 100 млрд. дол. [4].
Основні стимули розвитку ринку та практики застосування СНЕ у світі: 1. Масове поширення генерації на основі ВДЕ, ефективне масштабне застосування яких неможливе без СНЕ.
2. Розвиток та початок масового поширення міського та приватного електричного транспорту.
3. Розвиток розподіленої генерації.
4. Масове промислове освоєння літій-іонних АКБ, що виступають свого роду будівельними блоками найпоширеніших сьогодні СНЕ, та різке зниження їхньої вартості.
5. Прогрес технологій у силовій електроніці та зниження собівартості перетворювачів, а також розвиток систем комунікацій, що дозволяють координувати та керувати значною кількістю об'єктів в енергосистемі.
6. Зростання потреби в пікових генеруючих та мережевих потужностях (у тому числа внаслідок збільшення нерівномірності побутового споживання у сукупному балансі електроспоживання), що призводить до зростання вартості потужності для споживачів та зниження ефективності роботи енергосистем.
Все перераховане вище говорить про наступний новий етап у розвитку електроенергетики – широкомасштабне впровадження СНЕ в енергосистеми, як принципово нового елемента, завдяки якому СНЕ є багатофункціональними пристроями, які здатні одночасно виконувати функції управління активною та реактивною потужністю, активного фільтра вищих гармонік, компенсації несиметрії напруги у трифазних системах.
Враховуючи високу вартість СНЕ, доцільно поєднувати в одному пристрої одночасне виконання різних функцій.
1.2 Області застосування СНЕ
У підрозділі коротко розглянуто деякі з найбільш затребуваних задач, які можна вирішити з допомогою СНЕ.
Підвищення ефективності гібридних електростанцій із СНЕ
В Україні експлуатується близько тисячі автономних дизельних електростанцій. На закупівлю та доставку палива для цих електростанцій витрачається до 20% регіональних бюджетів. При наявності достатніх обсягів відновлюваних ресурсів енергії доцільно будувати гібридні електростанції, в яких комбінуються вітрогенератори, сонячні установки та традиційні дизель-генераторні агрегати. Оснащення гібридних електростанцій системами накопичення енергії дає можливість підвищити їхню ефективність, оскільки з'являється можливість оптимізувати потоки енергії та при необхідності зберігати її незатребувані обсяги, отримані при надлишку відновлюваної генерації.
Автоматичне регулювання частоти та перетоків активної потужності
Будь-яке порушення балансу активної потужності призводить до зміни частоти в енергосистемі, підтримка якої в межах, що нормуються при наявності резервів регулювання здійснюється автоматичними регуляторами частоти. Накопичувачі енергії можуть ефективно застосовуватися як обертовий резерв, а також первинний та вторинний резерв регулювання частоти [5].
СНЕ, завдяки своїй швидкодії, можуть залучатися для первинного та вторинного регулювання частоти. Вони здатні ефективно по законам та алгоритмам, недоступних традиційним засобам регулювання частоти, забезпечувати баланс активної потужності, що докорінно підвищує якість регулювання частоти особливо у разі виникнення значних небалансів активної потужності. Це особливо важливо для енергосистем із значною часткою генерації на ВДЕ. У роботі [6] показано, що 1 МВт швидкодіючої СНЕ, що залучається до регулювання частоти, може замістити до 1,72 МВт резерву потужності ГЕС та до 27,5 МВт резерву потужності ТЕС.
Використання СНЕ з метою протиаварійного управління.
Враховуючи швидкодію та багатофункціональність, доцільно використовувати СНЕ як засіб протиаварійного управління [4]. При виникнення аварійної ситуації за сигналами від традиційної системи протиаварійної автоматики (ПА) СНЕ здатна впливати на процеси в енергосистемі, видаючи або споживаючи активну/реактивну потужність часом відгуку близько 5 мс. При цьому «штатна» ПА енергосистеми має дублювати покладені на СНЕ функції, як резервну автоматику. У загалом, система ПА стає більш ефективною та надійною за рахунок додаткових можливостей щодо впливу на режимні параметри.
Запобігання зниженню напруги та лавини напруги
Зміна режиму роботи енергосистеми, нормальні технологічні комутації її елементів, аварійні події призводять до змін рівнів напруги в електромережі. СНЕ, встановлені у вузлах навантаження, здатні у темпі перехідних процесів підтримувати необхідний рівень напруги та регулювати його за будь-яким заданим законом. Це дозволяє уникнути відключення споживачів, знизити перетікання реактивної потужності по лініях електропередачі та знизити ймовірність розвитку лавини напруги.
Збільшення пропускної спроможності (за енергією) електропередач
Електропостачання окремих великих споживачів електроенергії або віддалених від ОЕС промислових районів часто здійснюється по лініях електропередачі, що належать до слабких зв'язків.
Установка СНЕ на приймальному кінці електропередачі дозволяє перерозподіляти енергію, що передається в часі таким чином, щоб згладити графік завантаження електропередачі та знизити пікове значення потужності в центрі живлення. Таким чином стає можливим передавати більшу кількість енергії, перевищуючи максимально допустиме значення потужності електропередачі, що дозволяє відстрочити будівництво додаткових ліній.
Підвищення надійності електропостачання споживачів особливої групи
Для споживачів електроенергії особливої групи переривання електропостачання навіть на час роботи автоматики АВР може призводити до порушення технологічного процесу та значних збитків. Споживачі особливої групи забезпечуються аварійними дизель-генераторними установками (ДГУ). За час пуску та підключення ДГУ до системи електропостачання, вибіг електродвигунів зростає настільки, що при самозапуску асинхронних двигунів можуть виникати неприпустимо великі струми, а синхронні двигуни можуть випасти із синхронізму. Доповнення системи електропостачання накопичувачем енергії, здатним забезпечити живлення споживачів до моменту включення аварійного генератора, що дозволяє суттєво підвищити надійність електропостачання споживачів особливої групи.
Застосування СНЕ для зменшення низькочастотних коливань режимних параметрів
В енергооб'єднаннях існує небезпека низькочастотних коливань (НЧК) параметрів режиму діапазону частот 0,1–2,0 Гц. При недостатності демпфуючих властивостей в енергосистемі може виявитися тенденція до «розвитку» коливального процесу, що може призводити до порушень стійкості та каскадного розвитку аварії. Багатофункціональність СНЕ та її швидкодія, дозволяють пригнічувати НЧК за перших ознак їх появи [7].
Заміщення «обертового» резерву
СНЕ, володіючи високою швидкодією, за умови достатніх значень потужності та енергоємності, найбільше відомих варіантів резервування потужності підходить для виконання функції обертового резерву.
У тих випадках, коли СНЕ на момент затребування резерву потужності виконує інші функції, її система управління має бути автоматично перебудована – функція «обертового» резерву має отримати найвищий пріоритет із відповідним зниженням пріоритетів всіх інших функций.
Залучення СНЕ для реалізації «обертового» резерву можливе лише в тому випадку, якщо на момент запитання у накопичувачі є достатній запас енергії.
Згладжування різко змінного навантаження
Вплив споживачів великої потужності із різко змінним характером навантаження на роботу енергосистеми має низку негативних наслідків. Через коливання потужності по лініях живлення електропередачі зростають втрати активної потужності, знижується рівень статичної та динамічної стійкості енергосистеми, зростає ймовірність розвитку низькочастотних коливань режимних параметрів. Встановлення СНЕ у вузлі навантаження дозволяє парувати всі небажані відхилення режимних параметрів та стабілізувати їх у заданих межах.
Оптимізація встановленої потужності генераторних агрегатів та зниження витрати палива на автономних електростанціях
На більшості автономних електростанцій використовуються дизельні, газопоршневі та газотурбінні генераторні агрегати, кількість яких на кожній станції не перевищує кількох одиниць. У багатьох випадках їх коефіцієнт використання встановленої потужності (КВВП) має низькі значення – до 25–35%, що призводить до підвищеної витрати палива. Увімкнення СНЕ до складу автономної електростанції дозволяє зменшити встановлену потужність генераторних агрегатів (до середнього значення графіка навантаження), забезпечити їх високий коефіцієнт завантаження та суттєво скоротити витратиа палива за умови збереження максимальної потужності та обсягу вироблення електроенергії.
Все вищевикладене повною мірою відноситься до електростанцій рухомих об'єктів – підйомні крани з автономними електроенергетичними установками, річкові та морські судна технічного флоту, на кожному з яких є дизель-генераторні електростанції, що експлуатуються в умовах різко-змінних навантажень.
Підвищення якості електроенергії у вузлах із різко змінною навантаженням
У вузлах енергосистеми з потужним різко змінним навантаженням, яке призводить до стрибкоподібних змін величини та фази напруги, спотворення форми кривої напруги, кидкам активної та реактивної потужності великої амплітуди по лініях живлення електропередачі неминуче постає питання стабілізації основних параметрів режиму та забезпечення якості електроенергії.
СНЕ забезпечує стабілізацію напруги у вузлі навантаження. Цю функцію можна розглядати як додаткову опцію, до основної (управлінню активною потужністю), яка не потребує значних капітальних вкладень, тобто силова частина для регулювання реактивної потужності залишається без змін. Крім того, актуальною в сучасних умовах є здатність СНЕ виконувати функцію активного фільтра, не пропускаючи вищі гармоніки струмів із системи електропостачання на приймальному кінці електропередачі у передавальну енергосистему.
Компенсація реактивної потужності та оптимізація її перетікань
Одна з чотирьох основних функцій СНЕ – управління реактивною потужністю. У вузлах установки СНЕ, на фоні виконання основної функції – керування активною потужністю – доцільно покласти на них завдання управління реактивною потужністю, замінюючи традиційні засоби управління, регулювання та компенсації. Швидкодія СНЕ та здатність як споживати, так і видавати реактивну потужність дозволяють застосовувати її не лише регулювання в умовах ведення нормальних режимів, але й розв'язання задач протиаварійного управління.
Захист генераторних агрегатів від різких змін навантаження
Різкі, стрибкоподібні зміни навантаження значної амплітуди в автономних, ізольованих енергосистемах, а також працюючих в острівному режимі, можуть призводити до аварійних відключень газопоршневих установок (ГПУ), які є найчутливішими до стрибків потужності генераторними агрегатами [8]. Водночас ГПУ з техніко-економічних характеристик найбільш привабливі для автономних енергосистем підприємств нафтогазового сектора, як правило, не мають зв'язку з об'єднаною енергосистемою. Швидкодіючі СНЕ за рахунок згладжування фронтів імпульсів навантаження здатні кардинально вирішувати описане завдання, запобігаючи аварійному відключенню ГПУ [9]. Причому для цього не потрібна велика енергоємність накопичувача.
Демпфування нерегулярних коливань активної потужності за допомогою СНЕ
При проектуванні та експлуатації енергосистем необхідно обмежувати перетікання потужності по перерізах, виходячи з умови забезпечення запасу статичної стійкості. Нерегулярні коливання перетікання потужності між двома частинами енергооб'єднання з'являються внаслідок невідповідності між генерацією та споживанням у поточному режимі та мають випадковий характер. Чим вище амплітуда нерегулярних коливань, тим нижчий розрахунковий коефіцієнт запасу статичної стійкості. Зниження амплітуди нерегулярних коливань за допомогою СНЕ дозволяє збільшити допустиме перетікання по перерізу.
Підвищення ефективності електростанцій на поновлюваних джерелах енергії
Наявна потужність електростанцій на основі ВДЕ, перш за все, вітрових та сонячних має стохастичну природу. Стохастичний характер має графік навантаження споживачів. Необхідність забезпечення балансу активної потужності призводить до недовикористання наявної потужності станції при її надлишку або обмеження навантаження при її дефіциті. Накопичувачі енергії дозволяють узгоджувати графіки генерації та навантаження, забезпечуючи повне завантаження електростанції за фактичним значенням потоку вітрової або сонячної енергії. Також СНЕ дозволяють вирішувати завдання управління енергосистемою при значній частці вітрової чи сонячної генерації.
Вирівнювання добових графіків навантаження
Зазвичай добовий графік навантаження енергосистеми має характерний нічний мінімум і два максимуми – ранковий та вечірній. СНЕ, які володіють достатньою енергоємністю та потужністю, здатні накопичувати електроенергію у період нічного мінімуму при її мінімальній ціні та повертати у періоди максимумів із максимальною ціною. Згладжування добового графіка дозволяє зменшити його максимум і, отже, зменшити потребу в генеруючій потужності енергосистеми та знизити перетікання потужності по лініях електропередач у періоди максимумів. В даний час необхідними для вирівнювання графіків навантаження параметрами мають гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) та накопичувачі на стиснутому повітрі (ВАЕС), що дозволяють накопичувати/видавати протягом кількох годин значні обсяги енергії.
Синергетичний ефект застосування накопичувачів
Синергетичний ефект застосування СНЕ [10] визначається можливістю їх використання для виконання не тільки основних функцій регулювання режиму, для яких вони призначаються, але й для одночасного виконання інших функцій регулювання.
Наприклад, СНЕ, призначені для інтеграції поновлюваних джерел енергії в енергосистему, або використовувані для резервування відповідальних споживачів можуть одночасно служити для згладжування графіків навантаження, заміщати обертовий резерв енергосистеми, регулювати напругу і виконувати багато, з описаних у цьому розділі, функції, підвищуючи їх ефективність та рентабельність.
1.3 Світовий досвід застосування СНЕ
У світі існують сотні реалізованих проектів із накопичувачами енергії різних типів. За розрахунковою потужністю накопичувачів енергії перше місце займає Китай. Це пов'язано з тим, що у країні широко застосовуються гідроакумулюючі електростанції великої потужності та енергоємності. За кількістю реалізованих проектів різного типу накопичувачів енергії беззаперечним лідером є США, де кількість проектів більш ніж у 5 разів перевищує аналогічний показник Китаю. У США основним типом накопичувачів енергії є електрохімічні батареї. Їх кількість становить близько 80% від всіх видів накопичувачів по країні. Високий попит на електрохімічні накопичувачі енергії робить їх найбільш доступними серед інших, а також забезпечує стрімкий розвиток цього типу накопичувача енергії.
Для аналізу проектів СНЕ у магістерській роботі використано базу даних U.S. Department of Energy Global Energy Storage Database [3]. При аналізі не бралися до уваги проекти потужністю менше 50 кВА. В описі проектів вказана потужність, енергоємність та загальна категорія, до якої відносяться накопичувачі електричної енергії, що використовуються у підсистемі накопичення.
СНЕ за принципом дії підсистеми зберігання поділяються на типи, основні з яких представлені у таблиці 1.1. Усередині кожного типу виділяються різновиди СНЕ (наприклад, до різновидів електрохімічних СНЕ відносяться літій-іонні, проточні, суперконденсаторні та ін.).
Таблиця 1.1 – Порівняльні показники основних типів СНЕ
Загальний тип ВАЕС Водневі Електрохімічні ГАЕС
Кількість од 2 13 754 350
% 0,16 1,04 60,18 27,93
Сумарна потужність МВт 5,35 20,49 3296,75 183007,5
% 0,00 0,01 1,74 96,52
Сумарна енергоємність МВтч 17,4 101,06 7680,08 1661911
% 0,00 0,01 0,45 98,22
Сумарна потужність МВт 2,68 1,58 4,37 522,88
% 0,48 0,28 0,79 94,05
Середня енергоємність МВтч 8,73 16,84 10,97 19102,42
% 0,05 0,09 0,06 98,91
На частку електроакумулюючих електростанцій припадають найбільші сумарні значення потужності та енергоємності.
Гідроакумулюючі електростанції зазвичай розглядають декілька відокремлено від інших СНЕ не тільки через їх більшу потужність і енергоємності, але й у зв'язку з тим, що ГАЕС вже давно є традиційним рішенням та широко застосовуються в енергосистемах багатьох країн світу. Крім того, мобільність і швидкодія ГАЕС незрівнянно нижча, ніж у найбільш актуальних в даний час електрохімічних СНЕ.
Найчастіше в електрохімічних СНЕ застосовуються літій-іонні НЕ (488 проектів – 67% від загальної кількості).
У таблиці 1.2 і показано розподіл електрохімічних СНЕ між типами НЕ за величиною сумарної встановленої потужності та сумарної встановленої енергоємності.
Таблиця 1.2 – Порівняльні показники різних типів електрохімічних СНЕ в іменованих та відносних одиницях
Тип Кількостей о, од
(частка, %) Сумарна потужність, МВт (%)
Сумарна енергоємні сть, МВт∙год
(%) Середня потужність, МВт (%)
Середня енергоємність сть, МВт∙год (%)
Гібридний свинцево-кислотний 8 (1,10) 8 (0,25) 5 (0,07) 1,0 (3,31) 0,6 (0,6)
Суперконденсаторний 27 (3,71) 34 (1,11) 1 (0,01) 1,3 (4,39) 0,1 (0,1)
Свинцево-кислотні 59 (8,10) 166 (5,35) 175 (2,26) 2,8 (9,71) 3,3 (3,07)
Метало-повітряні 6 (0,82) 20 (0,63) 309 (3,99) 3,3 (11,29) 51,5 (47,81)
На основі натрію 63 (8,65) 218 (7,05) 1357 (17,49) 3,5 (11,99) 22,2 (20,63)
Проточні 73 (10,03) 318 (10,27) 1233 (15,89) 4,4 (15,08) 16,9 (15,66)
Літій-іонні 488 (67,03) 2 301 (74,30) 4 669 (60,17) 4,7 (16,31) 10,0 (9,27)
На основі нікелю 4 (0,55) 32 (1,04) 9 (0,12) 8,1 (27,93) 3,1 (2,85)
На частку літій-іонних СНЕ припадають найбільші сумарні потужності та енергоємності. Це зумовлено насамперед великою кількістю проектів.
У той же час їх середні значення потужності та енергоємності дещо невеликі у порівнянні з проектами СНЕ інших типів.
Підсумовуючи, слід зазначити, що за потужністю та енергоємністю серед чинних проектів СНЕ лідирують ГАЕС, за кількістю проектів – новітні типи НЕ, серед яких переважають електрохімічні.
СНЕ з електрохімічними НЕ – найбільш поширене рішення у області накопичення електричної енергії (754 проекти – 60% усіх проектів, з огляду на ГАЕС).
Серед електрохімічних НЕ найбільш широко застосовуються літій-іонні акумулятори (488 проектів – 67% від загальної кількості СНЕ з електрохімічними НЕ). З них найчастіше використовуються літій-залізо-фосфатні акумулятори (96 проектів – 64% від загальної кількості СНЕ з літій-іонними НЕ), широке застосування знайшли літій-титанатні (21 проект – 14%), літій-полімерні (20 проектів – 14%) та літій-нікель-марганець-кобальт-оксидні акумулятори (9 проектів – 6%).
Активний розвиток та освоєння технологій літій-іонних акумуляторів сприяють значному зниженню собівартості СНЕ, побудованих на їх основі та їх затребуваності в електроенергетиці. У найближчі роки ця тенденція, мабуть, збережеться.
Аналіз світового досвіду застосування СНЕ в електроенергетиці свідчить про значне відставання України від низки країн, у яких технології накопичення здобули практичну реалізацію. Світовий ринок СНЕ інтенсивно розвивається. СНЕ знаходять широке застосування в електроенергетичних системах різних країн світу. Вони дозволяють принципово по-новому вирішувати багато проблем управління нормальними та аварійними режимами енергосистем.
Особливий інтерес до СНЕ виявився у зв'язку з масштабним впровадженням вітрових та сонячних електростанцій.
Те саме, з деяким часовим лагом, відбувається і у вітчизняній енергетики. В даний час вітчизняні технології накопичення електроенергії вийшли до рівня практичного застосування в електроенергетиці.
Швидкодіючі СНЕ вже сьогодні дозволяють комплексно і набагато більш ефективно, ніж це робиться традиційними методами, вирішувати низку складних задач [10–13].
Найбільш інтенсивно розвиваються електрохімічні СНЕ з літій-іонними акумуляторними батареями, які за останні десятиліття подешевшали вдвічі, що помітно позначилося на їхній інвестиційній привабливості.
ВИСНОВКИ ДО РОЗДІЛУ 1:
Впровадження СНЕ в електроенергетичні системи – одне з ключових напрямів розвитку сучасної електроенергетики.
Сучасні технології накопичення енергії виходять на рентабельний рівень реалізації проектів. Швидкодія та багатофункціональність сучасних СНЕ дозволяють застосовувати їх для вирішення безлічі актуальних задач у електроенергетиці. У тому числі для керування режимами, підвищення надійності, стійкості, живучості енергосистем. Основним каталізатором розвитку та впровадження СНЕ є широке впровадження ВДЕ, які мають стохастичний характер генерації. В Україні активізуються роботи з застосування СНЕ в електроенергетиці. В даний час в Україні реалізовано 16 проектів із застосуванням СНЕ (без урахування ГАЕС).
Сучасні технології накопичення енергії уможливлюють застосування СНЕ економічно вигідним. Цьому додатково сприяє функціональність СНЕ. Одночасне використання СНЕ для вирішення декількох завдань, що часто збільшує загальну економічну ефективність проекту із використанням СНЕ.
Найбільш затребуваною та перспективною технологією СНЕ є ЛІА. У світі використання СНЕ на ЛІА посідає перше місце за кількістю реалізованих проектів. Незважаючи на загальне відставання України як у виробництві СНЕ, так і у реалізації проектів із застосуванням СНЕ, спостерігається позитивна динаміка. Експертами прогнозується [6] зростання застосування СНЕ в Україні.
