Akim технологии smart grid abb 042014

426 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
426
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
52
Actions
Shares
0
Downloads
6
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Akim технологии smart grid abb 042014

  1. 1. © ABB 09.04.2014 | 1 Технологии Smart Grid ABB ABB Michael Akim.
  2. 2. © ABB Group April 9, 2014 | Slide 2 Создавая современный мир через инновации Новаторские технологии с 1883 Отцы-основатели 1900 Промышленный робот Турбокомпрессор HVDC Сверхвысокое напряжение КРУЭ (с элегазовой изоляцией) Частотно-регулируемый двигатель Система расширенного управления Паровая турбина 1920 1930 1940 Электрическая тяга 1990 2000 19601970 Газовая турбина 1950 Привод для двигателя без редуктора 1980
  3. 3. Вид изделия (продукта) Отвертка Stanley Rollerblade ролики HP Deskject 500 принтер А/м Crysler Concorde Boeing 777 Годовые объемы производства 100 000 100 000 1 500 000 250 000 50 Время продаж, лет 40 3 3 5 30 Цена / шт ; $ 3 200 365 19 000 130 000 000 Количество уникальных деталей 3 35 200 10 000 130 000 Время разработки 1 год 2 года 1, 5 года 3, 5 года 4, 5 года Внутренняя Проектная команда (Мах ) 3 5 100 850 6 800 Внешняя Проектная команда (Мах ) 3 10 100 1 400 10 000 Стоимость разработки , $ 150 000 750 000 50 000 000 1000,000,000 3000,000,000 Стоимость процесса разработки новых продуктов
  4. 4. Программа © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 4  В чем заключается миссия «Smart Grid»?  Грядущие задачи для электрических систем  Мероприятия по развитию технологий, проводимые ABB  Системы сохранения энергии  Сети постоянного тока высокого напряжения (ПТВН)  Глобальный контроль и управление  Управление промышленной нагрузкой со стороны  Подведение итогов
  5. 5. © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 5  Меняющиеся ограничивающие условия  Ограниченный запас ископаемых ресурсов, которые по-прежнему обеспечивают 80% от мировых поставок энергии  Климатические изменения, связанные с выбросом CO2  Отказ от использования ядерной энергии  Рост развития ветровой и солнечной энергии  Законодательные и экологические меры, поощряющие использование возобновимых источников энергии  Все возобновимые источники энергии, имеющие большой потенциал, являются крайне неустойчивыми  Модернизация электрической системы для:  Увеличения объема традиционной выработки энергии: Масштаб  Увеличение использования импульсных источников: Диапазон Мировые тенденции в сфере энергоресурсов Меняющиеся парадигмы Обобщенное определение Smart Grid:  Smart Grid = Инфраструктура (аппаратное и программное обеспечение), которая необходима для внедрения большого количества возобновляемых импульсных источников энергии
  6. 6. © ABB Group April 9, 2014 | Slide 7 © ABB Group April 9, 2014 | Slide 7  Сильный рост возобновляемой генерации  В ОЭСР рост ветроэнергетики доминирует  Мировые инвестиции в возобновляемую генерацию оцениваются в $ 200 миллиардов до 2030 120 GW 50 GW 50 GW 300 GW Potential additional hydro power capacity 2006-2030 China India Middle East & Africa South America Hydro Wind Biomass Other Гидроэнергетика останется основным возобновляемым источником энергии, вторым является ветроэнергетика Globalprojectionofadditional renewableenergyuntil2030 Source IEA 2008 ABB Smart Grid Устойчивое развитие возобновляемой генерации
  7. 7. © ABB 2011-07-19 SG_IntroABB_20110502.ppt | GF-SG | 8 Причина Обычная генерация Передача Распределен ие Функция системы Применение Удаленная крупная генерация  Передача на дальние расстояния  Совмещение сетей /HVDC Распределен ная генерация  Автоматиз.  Регулирование напряжения  Коммуникацио нная инфраструк.  Контроль Нестабильно сть генерации  Высокая эффективность во всех диапазонах нагрузок  Гибкость  Межрегиональн ое равновесие  Сомещение сетей /HVDC  Хранение энергии  Распределенно е хранение  Регулировани е энергопотребл ения пользователей по запросу  Хранение у потребителя (in applications)  регулирование энергопотребл ения пользователей по запросу Ценовое давление, стареющая инфраструкту ра  Системы контроля, мониторинга и управления активами  Автоматиз.  Системы контроля, мониторинга и управления активами  регулирование энергопотребл ения пользователей по запросу Новые потребители (E-mobility)  Инфраструктур а для подзарядки  Регулиров. энергопотребл ения пользователей по запросу Основные предпосылки и последствия создания нового типа энергосистемы
  8. 8. © ABB Group April 9, 2014 | Slide 9 © ABB Group April 9, 2014 | Slide 9 © ABB Group April 9, 2014 | Slide 9 Сегодняшние технологии уже позволяют трансформацию потребителя в производителя энергии Source: Danish Energy Authority Централизованная генерация середины 80’х Рапределенная генерация сегодня Example Denmark Предпосылки создания Smart Grid Изучение и адаптация мирового опыта Тенденция развития малой генерации– пример Дании
  9. 9. -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 Residuallast[MW] Последствия использования возобновляемых источников Остаточная нагрузка в Швейцарии, где 30% выработки приходится на солнечную и ветровую энергию  Последствия обширного внедрения солнечной энергии  Частое и массовое перепроизводство летом  Быстрые и значительные изменения остаточной нагрузки  Увеличение потребности в (быстро реагирующей) резервной мощности Параметры модели: Общее энергопотребление Швейцарии = 60 млрд. киловатт- часов, из которых: 1) 18 млрд. киловатт-часов – ветровая + солнечная энергия, 80% солнечной, 20% ветровой, естественная природа 2) 16 млрд. киловатт-часов – гидроэлектричество , вырабатываемое реками, естественная природа 3) 7 млрд. киловатт- часов – базовая выработка, например, ядерная энергетика Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек Остаточнаянагрузка[МВт] Месяц
  10. 10. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1 25 49 73 97 121 145 Последствия использования возобновляемых источников Пример – Швейцария, где 30% от вырабатываемой энергии составляет ветровая энергия и фотоэлектричество Всего 18 млрд. киловатт-часов – ветровая + солнечная энергия, 80% солнечной, 20% ветровой нагрузка Мощность[МВт] гидроэлекроэнергия (от рек), ядерная, энергия биомассы и т.д. ветровая Фотоэлектричество типовые гидроэлектростанции (дамбы) и др. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1 25 49 73 97 121 145 Мощность[МВт] ветровая Фотоэлектричество типовые гидроэлектростанции (дамбы) и др. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс нагрузка Июнь Январьгидроэлекроэнергия (от рек), ядерная, энергия биомассы и т.д.
  11. 11. Системы сохранения энергии (ССЭ) Необходимые объемы ССЭ для интеграции 95% ВИЭ © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 12 ВИЭ = Возобновляемые источники энергии 1) Данные о расчетах по Швейцарии. Импорт и экспорт не учитывался 2) Показатели выработки фотоэлектричества в Швейцарии (потребность в сохранении снижается при движении на юг, и увеличивается при движении на север) 3) Профиль ветра в Ирландии (потребность в сохранении выше у внутренних показателей выработки)  При уровне ВИЭ > 30% требования к емкости хранилищ становятся очень большими, особенно большой вклад вносит солнечная энергия  Обмен электроэнергией на больших расстояниях снижает потребность в сохранении энергии 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 0% 10% 20% 30% 40% 50% Минимальнаяемкостьхранилища [%среднейдневнойпотребности] Общее влияние солнца + ветер [%] с 80% солнечной, 20% ветренной с 25% солнечной, 75% ветренной
  12. 12. Передача электроэнергии на большие расстояния Приоритетные технологии © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 13  Сети переменного тока высокого напряжения (HVAC) продолжат свой рост в географичесих размерах и мощности  Увеличение размера сети и большая импульсность = задачи стабильности!  Постоянный ток высокого напряжения (HVDC) для соединения крупных сетей переменного тока и управления крупномасштабными энергетическими потоками  Требования к двунаправленным энергетическим потокам, изменяются динамически  Потребность в сетях постоянного тока (не только подключение точка-точка) Задача Масштаб Технология Компенсирование местных погодных условий, потеря максимального уровня выработки солнечной энергии Региональный – Континентальный Переменный ток высокого напряжения (Постоянный ток высокого напряжения) Доступ к регионам ВИЭ с большими мощностями (побережья, море, пустыни) Континентальный – Межконтинентальн ый Переменный ток высокого напряжения (Постоянный ток высокого напряжения) Компенсирование сезонных графиков генерации ВИЭ Межконтинентальн ый – Мировой Постоянный ток высокого напряжения
  13. 13. Стабильность крупных сетей переменного тока Глобальный контроль и управление (ГКУ) © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 14 PSS = Стабилизатор энергетической системы FACTS = Гибкие системы передачи переменного тока G = Генератор Местные PSS (передовые)  PSS, основанные на циклах локального управления  Небольшой шанс уплавлять глобальным явлением: например, местные PSS может даже усилить межтерриториальные колебания G PSS G PSS PSS G G PSS G PSS PSS G WAMC Глобальный контроль и управление  Получение в реальном времени векторных данных обо всей системе  Адаптивное, надежное и устойчивое управление  Дополнительные гибкие системы передачи переменного тока (FACTS) в дальнейшем могут усовершенствовать стабильность и увеличить мощность сети FACTS измерение управление измерение управление
  14. 14. Электропередача постоянного тока высокого напряжения (ПостТВН) Основные причины использования HVDC © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 15 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 200 400 600 800 1000 Длина линии электропередач [км] Пропускнаяспособность [MВт] Пер.ТВН ПостТВН 500 КВ 765 КВ 500 КВ 800 КВ ПостТВН является идеальным средством для транспортировки высокомощной электроэнергии на большие расстояния  Большая пропускная способность на больших расстояниях  Меньшие потери и капитальные затраты на длинные линии  Возможность использования кабелей и воздушных линий (кроме того, вместе)  Отсутствие транспорта с реактивной мощностью  Возможность соединить независимые сети переменного тока
  15. 15. Электропередача постоянного тока высокого напряжения Сеть постоянного тока = Дополнение к сети переменного тока, но не ее замещение © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 16  Высокая мощность, наименьшее расстояние для транспортировки энергии  подавляет "круговые потоки"  Поддерживает стабильность сети переменного тока  Возможности гибких систем передачи переменного тока (FACTS)  Истинная цель развития:  Увеличение максимальной мощности  Прерыватели постоянного тока и устойчивая защита  Автоматизированное управление энергетическим потоком сети  Центральное управление, т.е. пуск/стоп, повторное распределение нагрузки  Долгосрочная цель развития:  Преобразование DC/DC для создания сетей из сетей постоянного тока (DC) (межконтинентальные/глобальные сети) ветровая гидроэлектроэнергия Солнечное фотоэлектричество Концентрированная солнечная энергия электроэнергия биомассы геотермальная электроэнергия
  16. 16. Решения для накопления энергии (РНЭ) Технологии и требования © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 17 Решение для накопления энергии (РНЭ) Теоретическая экономическая мощность Состояние / Суждение Преобразование H2 и углеводородов гигават-час - тыс. гигаватт-час Технология находится в разработке Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) > 200 мегават-час Готова, разрабатывается 3е поколение Аккумулирование энергии путём закачки сжатого воздуха (АЭСВ) 100 – 1000 мегават-час Не готова, имеются некоторые основные вопросы Электротермическое хранение энергии (ЭТХЭ) 10 – 500 мегават-час Технология находится в разработке Аккумулирование энергии с помощью аккумуляторных батарей (АЭАБ) < 20 мегават-час Технология находится в разработке Промышленные процессы (УПНС) Несколько мегават-час Технология находится в разработке  "Традиционные" требования РНЭ  Высокая эффективность, низкие капитальные затраты  Высокая вместимость хранилища  Дополнительные, крайне подходящие характеристики РНЭ "Smart Grid"  Географическая и геологическая независимость  Быстрота ответа и изменяемость мощности  Масштабируемость, в частности, в сторону меньших устройств  Электронный интерфейс мощности для сети (возможности FACTS)
  17. 17. Решения для накопления энергии (РНЭ) Аккумулирование энергии с помощью аккумуляторных батарей (АЭАБ) © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 18  Идеально для интеграции фотоэлектрической энергии солнца в сети распределения сети малого/среднего объема:  Отсрочка вкладов в мощность сетей  Активная стабилизация напряжения  Сокращение потерь в сети  Услуги системы бесперебойного электроснабжения  Системы среднего размере более экономичны, чем малые системы  Стоимость, срок службы, эффективность  Системы до 100 мегават-час – оправданы, ограничены по экономичности (плохая пропорциональность при большой мощности)  Технологии производства аккумуляторов: Литий-ионные, натрий-серные, свинцово-кислотные, (в зависимости от профиля задачи)  Цель развития  Управление алгоритмами (планирование задач)  Сокращение затра Пример: 16 КВ, 1 мегават, 500 киловат-час автоматический регулятор в Швейцарии, введен в эксплуатацию в марте 2012 г. Контейнер системы контроля и сбора данных Контейнер аккумулятора Преобразователь частоты
  18. 18. Решения для накопления энергии (РНЭ) Электротермально хранение энергии (ЭТХЭ) © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 19 Чертеж, разработанного автоматического регулятора в Швейцарии, построенный в системе автоматизированного проектирования (5 МВт/15 мегават-час)  Идеально для внедрения на крупных PV-заводах и ветровых фермах в сетях среднего и большого объема  Географически и геологически независимо, не использует опасных токсических веществ  Может выгодно изменяться – от 5 МВт/10 мегават-час до 100 МВт/500 мегават-час  Эффективность кругового цикла: 60 – 70%  Термическое хранение создает дополнительные преимущества  Внедрение в районные сети отопления/охлаждения  Врезная подача отходящей теплоты низкого сорта (например, от установок для сжигания отходов)  Преобразование геотермального тепла в электричество  Цель развития  Высокопроизводительные устройства теплового цикла  Оптимизация затрат/эффективности
  19. 19. Решения для накопления энергии (РНЭ) Управление промышленной нагрузкой со стороны (УПНС) © ABB Group 9. April 2014 | Слайд 20  Множество промышленных процессов являются виртуальными фабриками по накоплению энергии  Обеспечивают гибкость, благодаря возможности перепланирования производства при различных энергетических ограничениях  Распределение нагрузки уже является общепринятой практикой  Гибкость на стороне потребитель должна включать в себя крупных локальных потребителей, таких как  Сталелитейный завод, целлюлозный завод, цементный завод, ...  Цель развития:  Разработка программного обеспечения  Внедрение в системы SCADA  Шаблоны для различных производств Устройство 1 Лимит обеспечения Устройство 2 Устройство 3 Сброс нагрузки (потеря производства) Перераспределение Оптимизация производства
  20. 20. Подведение итогов  В будущем электрические системы будут гораздо более глобализированными  Существующие сети не соответствуют требованиям  Мнение ABB: Ключевыми технологиями будущего являются  Гибкие и быстродействующие система накопления энергии  Различные гидроэлектростанции с механическими насосами  Системы аккумулирования энергии с помощью аккумуляторных батарей (САЭАБ)  Новые системы хранения средней мощности (например, ЭТХЭ)  Управление промышленной нагрузкой со стороны (УПНС)  Преобразование электричества в H2 и углеводороды  Высокопроизводительная сеть для транспортировки электричества на дальние расстояния  Многоконтактная HVDC, предпочтительно VSC  Продвинутое управление и защита сетей переменного тока  Глобальный контроль и управление  Гибкие системы передачи переменного тока (FACTS)  Развитое управление и защиты сетями распределения
  21. 21. Специфика роли Smart Grid и развития Российской возобновляемой энергетики © ABB Group April 9, 2014 | Slide 22  Уменьшение потерь передачи на большие расстояния – географическая протяженность сети - HVDC  Переход от транспортировки энергоносителей к транспортировке энергии  Микрогрид – востребованность для удаленных регионов – половина населения РФ не подключено к газо- и нефтепроводам  Запасы биомассы и с/х земель  Стоимость и сложности подключения  Индивидуальное энергоснабжение домов; стоимость котеджной застройки способствует применению новейших технологий

×