Почему микросети важны?
Микросети важны, поскольку они обеспечивают организации локальным управляемым источником электроэнергии, который может продолжать работу даже при сбоях основной электросети. Они повышают энергоэффективность и устойчивость энергоснабжения, способствуют декарбонизации и расширяют доступность электроэнергии благодаря объединению возобновляемых источников энергии, размещенных непосредственно на объекте, накопителей энергии и интеллектуальных систем управления. Кроме того, они помогают снизить затраты за счет накопления электроэнергии, сокращения расходов в периоды пиковых нагрузок и передаче излишков электроэнергии обратно в сеть.
Микросеть — это локализованная энергосистема, способная вырабатывать, накапливать и распределять электроэнергию как в автономном режиме, так и параллельно с традиционной централизованной сетью. Все эти задачи микросеть выполняет непосредственно в месте потребления электроэнергии. В отличие от основной электросети, микросеть может работать в двух режимах: в режиме параллельной работы с сетью (grid-connected mode), обмениваясь электроэнергией с сетью энергоснабжающей организации, и в изолированном режиме (island mode), при котором она отключается от этой сети и работает независимо при перебоях в электроснабжении или аварийных ситуациях.
Главное отличие микросети от основной электросети — возможность работы в изолированном режиме: в случае сбоя в сети энергоснабжающей организации микросеть может отключиться от нее и продолжить локальное энергоснабжение. Это делает ее исключительно ценным решением для обеспечения устойчивости энергоснабжения и непрерывности бизнес-процессов. Сеть энергоснабжающей организации управляется централизованно и рассчитана на масштабную передачу энергии, тогда как микросеть использует локальные интеллектуальные средства управления для балансировки выработки и потребления электроэнергии в режиме реального времени, обеспечивая приоритетное энергоснабжение критически важных нагрузок. Кроме того, микросети способствуют достижению целей в области устойчивого развития за счет интеграции возобновляемых источников энергии, снижения выбросов углекислого газа, повышения энергоэффективности и сокращения расходов в периоды пиковых нагрузок. Получите ответы на десять ключевых вопросов о том, почему и каким образом микросети играют столь важную роль.
Микросеть требует сочетания энергоресурсов, систем управления и электрической инфраструктуры, которые работают как единая скоординированная система.
Энергия и накопление
Основу составляют распределенные энергоресурсы, такие как солнечные и ветровые энергоустановки, топливные элементы и резервные генераторы, которые обеспечивают производство электроэнергии непосредственно на объекте. Системы накопления энергии — главным образом на основе литий-ионных аккумуляторов — играют ключевую роль, позволяя накапливать избыточную энергию и быстро реагировать на сбои.Микросеть экономически оправдана, когда совокупная ценность, которую обеспечивают такие факторы, как устойчивость энергоснабжения, защита от сбоев в электросети, экономия энергии, устойчивое развитие и гибкость, превышает капитальные и эксплуатационные затраты на систему. Наиболее экономически оправданно внедрение таких решений там, где перебои в электроснабжении обходятся особенно дорого, цены на электроэнергию высоки и нестабильны либо предусмотрены значительные меры поддержки распределенной энергетики. В первую очередь это центры обработки данных, производственные и промышленные предприятия, больницы и университеты, где даже кратковременные перебои могут привести к серьезным финансовым потерям, рискам для безопасности или ущербу для репутации. Экономическая привлекательность микросетей растет благодаря снижению платы за пиковую нагрузку, оптимизации энергопотребления, интеграции возобновляемых источников энергии и использованию накопленной в аккумуляторах энергии в периоды, когда электроэнергия из основной сети стоит дороже всего. Экономическая эффективность проектов также повышается благодаря мерам государственной поддержки, налоговым льготам и программам стимулирования сокращения выбросов углекислого газа, а также возможности избежать затрат на модернизацию инфраструктуры. Узнайте больше об экономических преимуществах внедрения микросетей в блоге Schneider Electric.
Да, микросеть может на 100 % работать на энергии из возобновляемых источников. Однако надежность и экономическая эффективность такой системы зависят от ее конфигурации, уровня энергопотребления, профиля нагрузки, интеллектуального управления и местных условий. В большинстве микросетей на базе возобновляемых источников ветровые, солнечные, гидроэнергетические установки и установки на биомассе используются совместно с аккумуляторными системами накопления энергии и передовыми средствами автоматизации и управления, позволяющими в реальном времени поддерживать баланс между выработкой и потреблением электроэнергии. Основная проблема — непостоянство выработки: объемы солнечной и ветровой генерации меняются в течение суток и по сезонам. Поэтому при проектировании микросети, на 100 % работающей на возобновляемой энергии, необходимо предусмотреть сочетание разных источников генерации и достаточную емкость системы накопления энергии, чтобы поддерживать электроснабжение в периоды низкой выработки. На практике компании стремятся к стопроцентному переходу на возобновляемые источники энергии, а не к полной энергетической автономии. Это достигается за счет внедрения гибридных систем, объединяющих в себе резервную генерацию и технологии длительного накопления энергии. Тем не менее, микросети на базе возобновляемых источников энергии способны существенно сократить выбросы углекислого газа, потребление топлива и операционные затраты, одновременно повышая надежность энергоснабжения. Для получения дополнительной информации о совместном использовании возобновляемых источников энергии и микросетей предлагаем ознакомиться с нашими статьями по интеграции микросетей в системы солнечной генерации и влиянию систем накопления энергии на микросети.
Изолированный режим — это способность микросети автоматически отключаться от основной сети и работать автономно во время перебоев в подаче электроэнергии, нестабильности сети или чрезвычайных ситуаций. Когда это происходит, контроллер микросети фиксирует ненормальные условия и инициирует управляемое отделение от сети (в течение миллисекунд) с помощью защитных реле и автоматических выключателей. После отделения от основой сети контроллер микросети сразу же балансирует работу локальной генерации (например, систему солнечной или ветровой генерации) и накопители энергии (аккумуляторные батареи) в соответствии с текущим энергопотреблением объекта. Когда работа основной электросети восстановлена, микросеть синхронизирует напряжение и частоту и только после этого безопасно подключается к ней снова. Работа в изолированном режиме безопасна, если она предусмотрена проектом, реализована в соответствии с современными электротехническими стандартами и контролируется системой управления микросетью. Современные микросети соответствуют строгим стандартам подключения к сети и используют схемы защиты, предотвращающие непреднамеренную обратную выдачу электроэнергии в сеть, которая может создать угрозу для персонала энергоснабжающей организации. Непрерывный мониторинг, контроль отказоустойчивости и регулярное тестирование гарантируют, что переход в изолированный режим будет происходить только при соответствующих условиях.
Благодаря искусственному интеллекту микросети превращаются из систем, работающих по заданным правилам, в адаптивные самооптимизирующиеся энергетические платформы. Традиционные микросети работают на основе заранее заданной логики и фиксированных графиков, тогда как алгоритмы ИИ анализируют огромные массивы данных — включая подробные локальные метеоданные, исторические профили энергопотребления и актуальные цены на электроэнергию — и принимают решения в режиме реального времени. Это позволяет контроллеру микросети заблаговременно управлять режимами работы систем солнечной генерации, аккумуляторных систем и генераторов, снижая затраты и повышая надежность электроснабжения. Интеллектуальные алгоритмы также обнаруживают неисправности оборудования, киберугрозы и аномальные энергетические режимы в режиме реального времени, помогая операторам предотвращать сбои до их возникновения и продлевать срок службы оборудования. Кроме того, прогнозируя резкие скачки цен на электроэнергию из сети, инструменты на базе ИИ автоматически осуществляют энергетический арбитраж: заряжают аккумуляторы, когда электроэнергия стоит дешевле всего, и используют накопленную энергию для электроснабжения объекта при повышении цен, обеспечивая максимальную отдачу от инвестиций. Загрузите наш отчет AI-Powered Microgrids (Микросети на базе ИИ), чтобы раскрыть весь потенциал совместного использования ИИ и микросетей.
Как правило, в создании микросети участвует не одна компания, а целая группа организаций, действующих согласованно. Владелец объекта — например, корпорация, кампус, больница или муниципалитет — определяет цели по снижению затрат, повышению устойчивости энергоснабжения и сокращению выбросов углекислого газа. Затем общее руководство проектом берет на себя разработчик или интегратор микросети при поддержке EPC-подрядчиков, которые непосредственно проектируют и строят систему. Поставщики технологических решений предоставляют ключевые компоненты, такие как системы солнечной генерации, аккумуляторные системы, генераторы и программное обеспечение для управления, а операторы электросетей согласовывают подключение к сети и устанавливают правила эксплуатации. Финансовые партнеры и энергосервисные компании часто разрабатывают схему реализации проекта и обеспечивают его финансирование, а поставщики программного обеспечения и решений для управления, такие как Schneider Electric, в режиме реального времени оптимизируют согласованную работу всех компонентов системы.
В отраслевых аналитических материалах, например в отчетах Guidehouse, к лидерам рынка микросетей обычно относят глобальные компании, предлагающие комплексные решения в области энергетики и автоматизации, — Schneider Electric, Siemens, Hitachi Energy, GE Vernova и ABB. Конкуренцию этим лидерам составляют разработчики, аффилированные с энергетическими компаниями, такие как Engie, Enel X и EDF Renewables, а также специализированные компании в области микросетей — Wärtsilä, PowerSecure, Scale Microgrid Solutions и Bloom Energy. В своих исследованиях Guidehouse неизменно отмечает общую для всего рынка тенденцию — переход к компаниям полного цикла, которые объединяют оборудование, программное обеспечение, EPC-компетенции и финансирование в рамках единого комплексного решения.
Микросеть действительно может снизить расходы, однако результат во многом зависит от условий конкретного объекта и характера энергопотребления. Экономия обычно достигается за счет снижения платы за пиковую нагрузку, переноса энергопотребления на периоды с более низкими тарифами и предотвращения дорогостоящих перебоев в электроснабжении и простоев. Наибольший финансовый эффект обычно достигается на объектах с высокими затратами на электроэнергию, нестабильными тарифами или критически важными процессами, для которых уже необходимо резервное электроснабжение. Однако микросети правильнее рассматривать не просто как инструмент снижения затрат, а как комплексную стратегию оптимизации расходов, повышения устойчивости энергоснабжения и управления энергией.
Микросеть может значительно сократить выбросы углекислого газа, если при ее проектировании предусмотрены интеграция возобновляемых источников энергии, например солнечной генерации, и использование аккумуляторных систем накопления энергии. Замещая электроэнергию из сети собственной генерацией и снижая зависимость от резервных генераторов на ископаемом топливе, микросеть сокращает совокупный объем выбросов. Системы накопления энергии дополнительно усиливают этот эффект, позволяя использовать энергию из возобновляемых источников тогда, когда она необходима, а не только в момент ее выработки. Общий эффект с точки зрения сокращения выбросов углекислого газа зависит от того, насколько экологична электроэнергия в местной сети и как эксплуатируется система. Однако в большинстве случаев грамотно спроектированная микросеть позволяет существенно сократить углеродный след объекта и одновременно повысить надежность энергоснабжения.
Нужна помощь?
Инструмент для подбора продукции
Быстро и легко находите подходящие продукты и принадлежности для ваших условий применения.
Получить коммерческое предложение
Заполните заявку онлайн, и с вами свяжется наш эксперт.
Где купить?
Легко находите ближайшего к вам дистрибьютора Schneider Electric.
Центр поддержки
Находите ресурсы поддержки для всех ваших потребностей в одном месте.