Перераспределение электроэнергии 2.0 и крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторов: проклятие или Segen для энергосистемы? Двойственная роль гигантских систем хранения энергии на основе аккумуляторов

Redispatch 2.0 простыми словами: что нужно знать операторам электростанций и инвесторам в системы хранения энергии

Энергетическая сеть Германии переживает историческое испытание: в то время как ветряные турбины на севере работают на полную мощность, часто не хватает линий электропередачи для транспортировки энергии в промышленные центры юга. Чтобы предотвратить коллапс энергоснабжения, операторы сети практически круглосуточно вмешиваются в процесс генерации – этот процесс, известный как перераспределение мощности, обходится потребителям в миллиарды евро ежегодно.

Однако энергетический переход коренным образом изменил эту систему. Если раньше централизованное регулирование осуществлялось несколькими крупными электростанциями, то сегодня необходимо координировать работу десятков тысяч децентрализованных электростанций, солнечных парков и, все чаще, высокопроизводительных крупномасштабных систем хранения энергии на основе аккумуляторных батарей. С момента внедрения системы Redispatch 2.0 в октябре 2021 года операторы распределительных сетей и операторы небольших электростанций также обязаны обеспечивать физическую стабильность сети.

Роль бурно развивающихся крупномасштабных систем хранения энергии в аккумуляторных батареях представляет особый интерес: они рассматриваются как маяк надежды на энергетический переход, но – при неправильном использовании – могут фактически усугубить локальные проблемы с энергоснабжением. Проблема часто заключается не в самой технологии, а в отсутствии региональных ценовых сигналов. В следующем руководстве в формате вопросов и ответов подробно рассматривается, как работает современное управление перегрузками, почему резко растут затраты, какую роль в этом играют системы хранения энергии в аккумуляторных батареях и почему обсуждение зон ценообразования на электроэнергию имеет решающее значение для будущей безопасности нашего энергоснабжения.

Что подразумевается под перераспределением нагрузки и почему этот термин так важен для немецкой электроэнергетической системы?

Перенастройка (redispatch) — это вмешательство в выработку электроэнергии электростанциями для защиты линий электропередачи от перегрузки. Если в определенной точке сети возникает «узкое место», электростанциям, расположенным ближе к этому «узкому месту», дается указание уменьшить подачу электроэнергии, в то время как электростанции, расположенные дальше от него, должны увеличить подачу электроэнергии. Это создает поток нагрузки, который компенсирует «узкое место». Этот термин часто используется в дискуссиях об энергетической политике, но редко объясняется в полном объеме. Тем не менее, он имеет центральное значение для понимания современных энергосетей, поскольку описывает механизм, с помощью которого операторы сети обеспечивают физическую стабильность электросети в режиме реального времени. Без перенастройки «узкие места» в сети привели бы к неконтролируемым перегрузкам, которые в худшем случае могли бы вызвать каскадные отключения. Принцип изначально прост: если в одну точку в сеть поступает слишком много электроэнергии, выработка там должна быть уменьшена и компенсирована в другой точке. Однако практическая реализация этого принципа значительно изменилась за эти годы, особенно в связи с масштабным расширением использования возобновляемых источников энергии и связанной с этим децентрализацией производства электроэнергии.

Каковы правовые основы переадресации и каковы её исторические корни?

Истоки редиспетчеризации восходят к немецкому Закону об энергетической промышленности (EnWG) 2005 года. Раздел 13 EnWG, вступивший в силу 13 июля 2005 года, обязывает операторов передающих систем обеспечивать безопасность системы. В частности, в нем говорится, что операторы передающих систем уполномочены и обязаны устранять угрозы или сбои в системе электроснабжения посредством мер, связанных с сетью, рынком и дополнительными резервами. В тогдашней высокоцентрализованной системе электростанций это означало, что в случае надвигающихся перегрузок сети отдельные крупные электростанции могли получить указание скорректировать свою подачу электроэнергии. Это в первую очередь затрагивало традиционные электростанции в сетях 220 кВ и 380 кВ. Количество затронутых электростанций было управляемым, каналы связи короткими, а усилия по координации сравнительно низкими. Система функционировала в условиях, когда несколько крупных электростанций обрабатывали большую часть электроэнергии, а потоки нагрузки были в значительной степени предсказуемыми. Этот базовый принцип централизованного управления лег в основу всех последующих расширений и реформ.

Как расширение использования возобновляемых источников энергии изменило электроэнергетическую систему?

С расширением использования возобновляемых источников энергии с 2010 года структура системы претерпела фундаментальные изменения. Десятки тысяч децентрализованных генераторов постепенно заменили несколько централизованных электростанций. В среднесрочной перспективе около 90 процентов генерирующих мощностей будут подключены к распределительным сетям, в то время как значение крупных электростанций будет продолжать снижаться. Эта трансформация привела к появлению новых маршрутов передачи, особенно с севера на юг, поскольку большая часть ветровой энергии вырабатывается в Северной Германии, а основные районы потребления находятся на юге и западе. Пропускные мощности линий электропередачи были, и во многих случаях остаются, недостаточными для транспортировки всей выработанной электроэнергии в центры потребления. В то же время, наряду с традиционным перераспределением нагрузки, для электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, продолжало существовать управление подачей электроэнергии в сеть в соответствии с Законом об возобновляемых источниках энергии. Эта параллельная структура, в которой традиционные электростанции регулировались посредством перераспределения нагрузки, а электростанции, использующие возобновляемые источники энергии, — посредством управления подачей электроэнергии в сеть, привела к увеличению сложности и росту затрат на меры по управлению перегрузками. Ветровые и солнечные электростанции вырабатывают энергию в зависимости от погоды и времени суток, что значительно усложняет прогнозирование потоков нагрузки и увеличивает потребность в мерах регулирования.

В чём заключалась проблема старой системы перераспределения и управления поставками?

Для старой системы характерно структурное разделение, которое становилось все более неэффективным. С одной стороны, существовало классическое перераспределение электроэнергии в соответствии со статьей 13 Закона Германии об энергетической промышленности (EnWG), которое применялось исключительно к передающей сети и затрагивало традиционные электростанции с установленной номинальной мощностью более 10 мегаватт. Операторы передающей сети могли регулировать работу этих электростанций, чтобы избежать перегрузки сети. С другой стороны, существовало управление подачей электроэнергии в сеть в соответствии с Законом о возобновляемых источниках энергии (EEG) и Законом о комбинированном производстве тепла и электроэнергии (KWKG), которые отдельно регулировали работу электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, и когенерационных установок для управления перегрузкой сети. При управлении подачей электроэнергии в сеть электростанции ограничивали свою работу на основе фактических значений, то есть в острых ситуациях. Отсутствовало проактивное планирование на основе прогнозов. Ограничения происходили ситуативно, что приводило к увеличению затрат и неэффективному использованию имеющихся ресурсов. Затраты на общее управление перегрузкой сети значительно возросли в период с 2019 по 2023 год, с 1,3 млрд евро до 3,2 млрд евро. В 2023 году из-за перебоев в электросети было потеряно около 19 тераватт-часов электроэнергии, что соответствует примерно четырем процентам от общего объема производства электроэнергии в Германии. Особенно сильно пострадали морские и наземные ветроэлектростанции.

Что именно было решено в рамках Закона об ускорении расширения электросетей 2019 года?

Политический ответ на растущие проблемы был дан в 2019 году с принятием поправок к Закону об ускорении расширения энергосистемы, которые вступили в силу 17 мая 2019 года. Цель заключалась в объединении перераспределения и управления подачей электроэнергии в единую систему управления перегрузками. Предыдущие правила управления подачей электроэнергии в соответствии с Законом о возобновляемых источниках энергии (EEG) и Законом о комбинированном производстве тепла и электроэнергии (KWKG) были отменены и заменены единым режимом перераспределения, известным как Redispatch 2.0, основанным на статьях 13, 13a и 14 Закона об энергетической промышленности (EnWG). Это было призвано создать единую, превентивную систему управления перегрузками в электроснабжении по всей Германии. Возобновляемые источники энергии и когенерационные установки (ТЭЦ) больше не рассматривались отдельно, а регулировались в соответствии с той же правовой базой, что и традиционные электростанции. Крайний срок внедрения был установлен на 1 октября 2021 года, а обязательства по первоначальной подаче данных должны были вступить в силу уже в июле 2021 года.

С каких пор действует система Redispatch 2.0 и что в ней принципиально нового?

С 1 октября 2021 года внедрение системы Redispatch 2.0 стало обязательным для всех участников рынка. Новым аспектом стала не сама возможность вмешательства, а комплексная системная интеграция. С тех пор в управление перегрузками были включены все управляемые электростанции мощностью 100 киловатт и более, включая традиционные электростанции, электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, и накопители энергии. Это принципиальное отличие от старой системы, где перераспределение напрямую влияло только на крупные традиционные электростанции мощностью более 10 мегаватт. В новом процессе оператор сети определяет состояние сети на горизонт планирования примерно в 36 часов и оптимизирует его по мере необходимости. Это требует прогнозирования нагрузки и поступления электроэнергии. В случае выявления перегрузки оператор сети должен устранить ее с помощью экономически эффективных мер. Еще одно ключевое нововведение заключается в том, что эти меры должны быть сбалансированы как по энергии, так и по энергопотреблению, гарантируя, что операторы электростанций не понесут никаких финансовых потерь в результате вмешательств в управление. Кроме того, ответственность за решение проблем лежит не только на операторах передающих систем, но и на всех операторах распределительных систем, которые, таким образом, стали ключевым звеном в управлении перегрузками.

Как именно работает процесс Redispatch 2.0?

Процесс Redispatch 2.0 основан на плановом подходе, который принципиально отличается от предыдущего реактивного подхода. Операторы сети создают прогнозы перегрузки на основе исчерпывающих данных от всех участников сети, в частности от электростанций, подающих электростанции в сеть, и крупных потребителей. Операторы электростанций предоставляют либо плановые, либо прогнозные данные в зависимости от выбранной модели балансировки. В модели прогнозирования оператору сети необходимо предоставить информацию о корректировках, связанных с рынком, и недоступности, чтобы он мог создать прогнозы выработки электроэнергии. В модели плановой стоимости оператор электростанции отвечает за предоставление как прогнозных, так и плановых данных.

На основе этих данных и информации в режиме реального времени оператор сети может заблаговременно выявлять потенциальные узкие места в сети и предпринимать целенаправленные, упреждающие действия. Рассчитываются альтернативные графики для прогнозируемых перегрузок, а отклонения от рыночного графика компенсируются. Раздел 13а Закона Германии об энергетической промышленности (EnWG) регулирует балансировку и финансовую компенсацию оператору электростанции. Руководитель группы балансировки, в большинстве случаев непосредственный поставщик электроэнергии, получает от оператора сети компенсацию за недостающее количество энергии в своей группе балансировки. В новой системе количество энергии, подаваемой и отключаемой в течение четверти часа, распределяется между группами балансировки. Эта система требует общеотраслевого сотрудничества между операторами передающих систем, операторами распределительных систем, операторами электростанций, руководителями групп балансировки и так называемыми менеджерами по развертыванию, которым операторы электростанций могут делегировать значительную часть своих обязанностей.

Каковы текущие затраты на управление перегрузкой сети и как они изменились за последнее время?

Затраты на управление перегрузками энергосистемы в последние годы значительно колебались. В 2022 году общие затраты достигли пика в приблизительно 4,2 миллиарда евро, что было вызвано энергетическим кризисом и чрезвычайно высокими ценами на топливо и оптовые цены. В 2023 году предварительные общие затраты снизились до чуть менее 3,1 миллиарда евро, несмотря на увеличение объема реализованных мер до 34 297 гигаватт-часов. Это снижение было обусловлено смягчением цен на энергоносители, поскольку оптовые цены на электроэнергию упали с чуть более 230 евро до примерно 92 евро за мегаватт-час. Предварительные затраты на внедрение мер по перераспределению нагрузки с использованием традиционных электростанций составили приблизительно 1,8 миллиарда евро в 2023 году, в то время как затраты на сокращение выработки возобновляемой энергии утроились и составили около 600 миллионов евро.

В 2024 году объем мер сократился примерно на 12 процентов, до 30 304 гигаватт-часов, а предварительные общие затраты снизились еще больше, примерно до 2,78 миллиарда евро. Однако в четвертом квартале 2024 года наблюдался тревожный рост: для стабилизации сети пришлось использовать 10 424 гигаватт-часа, что на 19 процентов больше по сравнению с тем же кварталом предыдущего года. Декабрь 2024 года был особенно примечателен: только в этом месяце были понесены затраты в размере 370 миллионов евро, что стало новым рекордным показателем с момента энергетического кризиса. Около 47 процентов сокращенных электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, были подключены к распределительной сети в 2024 году, причем в 74 процентах случаев причина заключалась в передающей сети. В то же время наблюдается растущее смещение узких мест в сторону распределительной сети: ее доля в объемах перераспределения электроэнергии выросла с 20 процентов в 2023 году до 26 процентов в 2024 году. Эти затраты перекладываются на цены на электроэнергию через сетевые сборы и, таким образом, затрагивают всех потребителей.

Почему технология Redispatch 2.0 особенно актуальна для крупномасштабных систем хранения энергии на основе аккумуляторов?

Крупномасштабная система хранения энергии на основе аккумуляторов мощностью в несколько мегаватт технически способна передавать значительные объемы энергии во времени. Однако фактическая подача энергии в сеть зависит от архитектуры энергосистемы. Она способна к перераспределению нагрузки, требует прогнозирования и интегрирована в системы управления перегрузками. Одна только мощность не гарантирует подачу энергии: там, где требуется стабильность системы, маркетинг должен отойти на второй план. Особенно при большой установленной мощности интеграция в планирование энергосистемы, модели прогнозирования и управление перегрузками имеет решающее значение. Крупные аккумуляторы могут смягчать узкие места за счет выборочной зарядки или разрядки. Однако критически важным моментом является то, что они сами могут стать частью сценария узкого места, если несколько систем попытаются одновременно подавать энергию в сеть.

Рынок крупномасштабных систем хранения энергии в Германии быстро растет. К 2025 году установленная мощность достигла более 2 гигаватт номинальной мощности, а ввод в эксплуатацию новых мощностей в 2025 году ожидался на уровне 1,46 гигаватт. К 2027 году прогнозируется семикратное увеличение мощности по сравнению с 2024 годом, а различные прогнозы предсказывают, что к 2030 году общая мощность может достичь 15 гигаватт. Запросы операторов энергосетей на подключение систем хранения энергии в настоящее время почти в сто раз превышают существующие мощности. При таких темпах роста вопрос интеграции этих систем в системы управления перегрузками становится все более актуальным.

Наш опыт в ЕС и Германии в области развития бизнеса, продаж и маркетинга. — Изображение: Xpert.Digital

Основные отраслевые направления: B2B, цифровизация (от ИИ до XR), машиностроение, логистика, возобновляемые источники энергии и промышленность

Более подробная информация здесь:

• Экспертный бизнес-центр

Тематический центр, предлагающий аналитические материалы и экспертные знания:

• Информационная платформа, охватывающая глобальную и региональную экономику, инновации и отраслевые тенденции
• Сборник аналитических материалов, выводов и справочной информации по нашим ключевым направлениям деятельности
• Место, где можно найти экспертные знания и информацию о текущих событиях в бизнесе и технологиях
• Центр для компаний, стремящихся получить информацию о рынках, цифровизации и отраслевых инновациях

В целом, большие батареи полезны или вредны для электросети?

На этот вопрос нельзя ответить в общих чертах, поскольку он зависит от местоположения, режима работы и конкретной ситуации в энергосистеме. Исследование, проведенное компанией Neon Neue Energieökonomik по заказу разработчика систем хранения энергии Eco Stor, изучило производительность двух крупных батарей в Шлезвиг-Гольштейне и Баварии за каждые четверть часа в году. Результаты показывают, что операторы энергосистем экономят на перераспределении нагрузки от 3 до 6 евро в год на каждый киловатт емкости батареи. Поэтому крупные батареи ни в коем случае не следует рассматривать как по своей сути обременительные для энергосистемы, даже если такое мнение иногда высказывается в дискуссиях об энергетической политике.

Однако в настоящее время это снижение нагрузки на энергосистему происходит исключительно случайно, поскольку в Германии существует только одна зона ценообразования на электроэнергию, и, следовательно, нет региональных цен. Аккумуляторы работают в соответствии с единым ценовым сигналом на оптовом и балансирующем энергетических рынках. Узкие места в энергосистеме для них незаметны. Детальный анализ показывает, что крупный аккумулятор разгружает и нагружает энергосистему примерно с одинаковой частотой, примерно по 20 процентов четверти часа. В оставшиеся 60 процентов времени аккумулятор либо простаивает, либо энергосистема свободна от перегрузок. Институт Фраунгофера ISE также указывает на то, что крупные системы хранения энергии на основе аккумуляторов, которые в основном работают в соответствии с рыночными механизмами, могут усиливать локальные пики мощности за счет неблагоприятного поведения при зарядке и разрядке, тем самым усугубляя нагрузку на трансформаторы и линии электропередачи.

Что означает «экологически безопасная эксплуатация» для крупных систем хранения энергии на основе аккумуляторных батарей?

Под режимом работы, поддерживающим энергосистему, понимается целенаправленное использование системы хранения энергии для стабилизации сети, предотвращения узких мест или компенсации колебаний напряжения. Это отличается от чисто рыночного режима работы, при котором электроэнергия в основном покупается по низким ценам и продается по более высоким – классический случай ценового арбитража. Крупномасштабная система хранения энергии на основе аккумуляторных батарей считается поддерживающей энергосистему, если ее размещение в сети и режим работы снижают нагрузку на сеть, что может, например, привести к уменьшению необходимости расширения сети.

На практике оба подхода можно комбинировать: система хранения энергии может экономически участвовать в рынке, одновременно обслуживая сеть. Исследования показывают, что системы хранения энергии, поддерживающие сеть, избирательно поглощают электроэнергию, когда ожидается высокая подача в сеть, и подают ее обратно позже. Это снижает необходимость вмешательства и повышает надежность поставок. Для того чтобы системы хранения энергии поддерживали сеть, их следует устанавливать там, где сеть испытывает особую нагрузку. Интеллектуальное управление также имеет решающее значение, поскольку оно обеспечивает реакцию системы хранения энергии в нужный момент и эффективное энергоснабжение. Чем больше и гибче спроектирована система хранения энергии, например, с минимальным временем разряда в четыре часа, тем больше ее вклад в разгрузку сети.

Почему в настоящее время отсутствуют эффективные стимулы для экологически безопасного использования крупных аккумуляторных батарей?

Проблема заключается в структуре немецкого рынка электроэнергии. В настоящее время в Германии действует единая зона цен на электроэнергию с одинаковыми ценами на следующий день. Это означает, что цена на электроэнергию на бирже одинакова по всей Германии, независимо от наличия проблем с перегрузкой сети в конкретном регионе. Системы хранения энергии и все другие участники рынка полагаются на этот единый ценовой сигнал на оптовом и балансирующем рынках энергии. Перегрузки сети для них просто невидимы, поскольку отсутствует ценовой сигнал, отражающий региональные проблемы.

В этой системе нет финансового стимула действовать в интересах энергосистемы. Аккумуляторная станция в Шлезвиг-Гольштейне, заряжающаяся во время сильного ветра, делает это не потому, что там возникает узкое место в сети, а потому, что общенациональная цена на электроэнергию в данный момент низкая. То, что такое поведение одновременно является благоприятным для энергосистемы, — чистая случайность. Исследование, проведенное компанией Neon New Energy Economics, изучило три регуляторных подхода к усилению благоприятного для энергосистемы поведения. Наилучшие результаты показал динамический сигнал перераспределения цен, отражающий ситуацию в сети каждые 15 минут. Такой сигнал цен создает как наибольшую добавленную стоимость для энергосистемы, так и наименьшие потери рыночной стоимости.

Какова роль дискуссии о зонах ценообразования на электроэнергию для крупных систем хранения энергии на основе аккумуляторов и перераспределения нагрузки?

Дискуссия о разделении Германии на зоны ценообразования на электроэнергию в последние годы значительно активизировалась и напрямую связана с вопросами перераспределения нагрузки и крупномасштабного хранения энергии в аккумуляторных батареях. В рамках обзора зон торгов Европейская комиссия призвала к пересмотру европейских зон торгов, предложив разделить Германию на две-четыре зоны. Исследование, проведенное компаниями Agora Energiewende и Fraunhofer IEE, показало, что система местных цен может значительно снизить затраты на перераспределение нагрузки и повысить надежность поставок. Уже к 2023 году местные ценовые сигналы могли бы снизить стоимость электроэнергии для предприятий и домохозяйств в среднем более чем на 6 евро за мегаватт-час по всей стране.

В кратком отчете компании Neon Neue Energieökonomik, подготовленном по заказу поставщика энергии Enercity, оценивается, что возникающие в результате этого «узкие места» в энергосистеме Германии могут обойтись примерно в 2 миллиарда евро в год, если электросеть будет разделена на четыре-пять ценовых зон. Однако исследование, проведенное Техническим университетом Мюнхена, показывает, что разница в ценах между несколькими крупными ценовыми зонами на электроэнергию невелика и приводит лишь к незначительной экономии на затратах на перераспределение нагрузки. Напротив, ценообразование на уровне узлов приводит к значительному снижению затрат на перераспределение и общих издержек. Региональные ценовые сигналы имели бы огромное значение для крупномасштабных систем хранения энергии на основе аккумуляторов, поскольку они впервые создали бы экономический стимул для более экологичного поведения в энергосистеме. Тем не менее, новое правительство Германии в рамках коалиционного соглашения согласилось пока сохранить единую ценовую зону на электроэнергию.

Каким образом операторы оборудования получают финансовое вознаграждение во время операции перераспределения?

Если оператор энергосистемы корректирует выработку электроэнергии, то балансировка и финансовая компенсация оператору электростанции регулируются статьей 13a Закона Германии об энергетической промышленности (EnWG). Руководитель группы балансировки соответствующей точки подключения или отгрузки имеет право предъявить иск к оператору системы передачи, направившему запрос на корректировку выработки электроэнергии, о компенсации за балансировку в связи с данной мерой. Кроме того, корректировка активной или реактивной мощности должна быть адекватно компенсирована финансовыми средствами. Адекватная финансовая компенсация включает необходимые расходы на фактическую корректировку выработки электроэнергии, пропорциональное потребление стоимости электроэнергии электростанции и доказанную потерю дохода.

В июне 2024 года Федеральное сетевое агентство издало постановление об определении надлежащей финансовой компенсации за меры по перераспределению электроэнергии в соответствии с пунктом 2 статьи 13а. Основной принцип заключается в том, что оператор возобновляемой или традиционной электростанции не должен нести никаких экономических убытков в результате мер по управлению. Он находится в том же положении, как если бы таких мер не было. Например, если ветроэлектростанция на севере остановлена ​​из-за перегрузки линии электропередачи на юг, оператор все равно должен получить компенсацию. В то же время другая электростанция на юге должна производить больше электроэнергии для удовлетворения спроса, что также влечет за собой дополнительные расходы.

Какова роль операторов распределительных сетей в процессе Redispatch 2.0?

До 30 сентября 2021 года перераспределение нагрузки было исключительной обязанностью четырех операторов передающих сетей в Германии. С внедрением системы Redispatch 2.0 ситуация кардинально изменилась. Операторы распределительных сетей стали ключевым звеном в управлении перегрузками в немецкой электросети. Они должны заблаговременно выявлять узкие места в сети, а затем определять, координировать и внедрять соответствующие меры, обеспечивая при этом безопасность сети и энергоснабжения. Это требует от них моделирования своих сетей с учетом ожидаемых нагрузок и прогнозирования состояния сети. Для устранения узких мест операторы распределительных сетей должны учитывать все возобновляемые источники энергии, теплоэлектростанции (ТЭЦ) и накопители энергии мощностью 100 киловатт и более.

Это представляет собой значительное расширение их существующих обязанностей и требует новых рыночных ролей и процессов для реагирования на потенциальные узкие места в режиме реального времени и на основе прогнозов. Увеличение количества узких мест в распределительной сети подчеркивает важность этого развития. Доля распределительной сети в объемах перераспределения электроэнергии для возобновляемых источников энергии выросла с 20 процентов в 2023 году до 26 процентов в 2024 году, и эта тенденция, вероятно, сохранится с дальнейшим расширением децентрализованной генерации.

Каким именно образом крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторов могут способствовать снижению перегрузки электросети?

Системы хранения энергии на основе аккумуляторов могут точно вмешиваться в ситуацию, когда возникают узкие места в энергосистеме. При избыточном производстве электроэнергии они поглощают энергию и высвобождают ее позже, когда спрос возрастает. Крупномасштабные системы хранения реагируют за миллисекунды, что делает их идеальными для надежной компенсации колебаний напряжения, нестабильности частоты или локальных пиков нагрузки. Они обеспечивают балансировку мощности и могут предотвращать отключения электроэнергии. Каждая предотвращенная мера по перераспределению нагрузки экономит средства и предотвращает потери электроэнергии из возобновляемых источников.

В практическом сценарии крупномасштабная система хранения энергии на основе аккумуляторов в Северной Германии может заряжаться выборочно во время сильных ветров, тем самым смягчая пиковые нагрузки на электросети, которые в противном случае привели бы к перегрузке сети. Институт Фраунгофера ISE анализирует возможность эксплуатации крупномасштабных систем хранения энергии на основе аккумуляторов в режиме, поддерживающем работу сети, в конкретных местах, изучая временные ряды генерации и нагрузки на соответствующей подстанции, моделируя результирующие потоки мощности и имитируя стратегии работы, поддерживающие работу сети. Кроме того, анализ изучает, применялись ли в прошлом меры по перераспределению нагрузки в конкретном месте. Это также открывает новые возможности для муниципалитетов, операторов сетей и разработчиков проектов, поскольку системы хранения энергии на основе аккумуляторов создают местную добавленную стоимость, снижают нагрузку на сеть и укрепляют местную безопасность энергоснабжения.

Почему сами крупные системы хранения энергии на основе аккумуляторов могут стать проблемой для стабильности энергосистемы?

Энергетическая система трансформировалась из централизованной системы управления электростанциями в систему координации децентрализованных ресурсов, основанную на данных. В этой новой системе важна не только выходная мощность, но и интеграция в архитектуру системы. Крупномасштабная система хранения энергии с огромной емкостью может стать проблематичной, если она работает исключительно на основе рыночных сигналов, не учитывая ситуацию в местной сети. Если несколько систем хранения энергии в регионе хотят одновременно подавать электроэнергию в сеть из-за высоких цен на электроэнергию, это может вызвать или усугубить те самые «узкие места», которых следует избегать.

Крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей, работающие преимущественно в соответствии с рыночными механизмами, могут усиливать локальные пики потребления электроэнергии за счет неблагоприятных режимов зарядки и разрядки, тем самым увеличивая нагрузку на трансформаторы и линии электропередачи. Быстро растущее число крупномасштабных систем хранения энергии на основе аккумуляторных батарей потенциально усугубляет эту проблему. Учитывая, что запросы на подключение к сети сейчас превышают 200 гигаватт, становится ясно, что координация этих систем представляет собой одну из ключевых задач на ближайшие годы. Ключевой момент заключается в том, что одной лишь мощности недостаточно для гарантированного подключения к сети. Там, где стабильность системы имеет первостепенное значение, маркетинг должен отойти на второй план. Система хранения энергии, стремящаяся получать доход на рынке, должна понимать, что ее возможности по подключению к сети ограничены физическими границами сети и решениями операторов сети.

Как выглядит будущее управления узкими местами, и что означает Redispatch 3.0?

В то время как Redispatch 2.0 в первую очередь интегрирует генерирующие мощности в управление перегрузками, дальнейшее развитие Redispatch 3.0 направлено на еще более тесную интеграцию накопителей энергии, электролизеров и управляемых нагрузок. Цель состоит в еще более тонкой координации генерации и потребления с помощью цифровых платформ и данных в реальном времени. Обсуждение зон ценообразования на электроэнергию и локальных ценовых сигналов будет играть в этом решающую роль. Если удастся успешно создать регуляторные стимулы для дружественного к сети поведения, крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторов смогут играть значительно большую роль в предотвращении перегрузок, чем сегодня. Исследование Neon New Energy Economics приходит к выводу, что динамический ценовой сигнал перераспределения создаст наибольшую добавленную стоимость для сети, одновременно минимизируя потери рыночной стоимости.

Технологический прогресс поддерживает эту тенденцию: стоимость литий-ионных батарей снизилась примерно на 84 процента за последние десять лет, и наблюдается тенденция к созданию более крупных систем с более длительным сроком хранения энергии. Если в 2022 году средний проект по хранению энергии в батареях по-прежнему представлял собой систему с часовым сроком службы, то сейчас преобладают двухчасовые системы, а также все чаще используются четырех- и шестичасовые системы. К 2030 году емкость крупномасштабных систем хранения энергии в Германии может увеличиться до 57 гигаватт-часов при общей мощности 15 гигаватт. В долгосрочной перспективе, к 2050 году, возможна емкость в 60 гигаватт, или 271 гигаватт-час. При таких мощностях крупномасштабные системы хранения энергии в батареях могут стать ключевым инструментом управления перегрузками энергосистемы, при условии, что нормативно-правовая база создаст необходимые стимулы.

Что всё это значит для энергетического перехода в целом?

Немецкая электроэнергетическая система переживает фундаментальную трансформацию. Энергетический переход превратил ранее централизованно управляемую систему в сложную сеть децентрализованных производителей, требующую новых механизмов координации. Redispatch 2.0 является ключевым компонентом этой новой координации, интегрируя всех заинтересованных сторон в единую систему управления перегрузками. Крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторов являются как частью решения, так и потенциальным источником новых проблем. Они могут снизить перегрузки, обеспечить балансирующую мощность, интегрировать возобновляемые источники энергии и уменьшить потребность в расширении сети. В то же время, они требуют тщательной интеграции в архитектуру системы, чтобы сами не стать факторами, вызывающими перегрузки.

Ключевые рычаги для будущего лежат в дальнейшем развитии структуры рынка электроэнергии в направлении ценовых сигналов, выявляющих узкие места в сети, в ускоренном расширении сети, в цифровизации управления сетью и в нормативно-правовой базе, поощряющей поведение, благоприятное для сети. Энергетическая система будущего будет управляться не несколькими крупными электростанциями, а координацией сотен тысяч децентрализованных ресурсов на основе данных, от ветряных турбин и солнечных панелей до аккумуляторных батарей, электролизеров и управляемых нагрузок. Redispatch 2.0 заложил основу для этой координации. Ближайшие годы покажут, смогут ли нормативно-правовые рамки угнаться за динамикой технологических изменений.

☑️ Язык ведения нашего бизнеса — английский или немецкий

☑️ НОВИНКА: Переписка на вашем родном языке!

Konrad Wolfenstein

Я и моя команда будем рады быть вашими личными консультантами.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму здесь [email protected]:или просто позвонив по номеру +49 7348 4088 965. Мой адрес электронной почты

Я с нетерпением жду начала нашего совместного проекта.

☑️ Поддержка малых и средних предприятий в области стратегии, консалтинга, планирования и реализации проектов

☑️ Разработка или корректировка цифровой стратегии и цифровизации

☑️ Расширение и оптимизация международных процессов продаж

☑️ Глобальные и цифровые торговые платформы B2B

☑️ Развитие бизнеса / Маркетинг / PR / Выставки от компании Pioneer