Необходимы ли электростанции с базовой нагрузкой для возобновляемых источников энергии?

Атомные и угольные электростанции под давлением: как энергетический переход меняет базовую нагрузку

Электростанции с базовой нагрузкой играют центральную роль в традиционном энергоснабжении, поскольку они обеспечивают постоянно необходимую электроэнергию (базовая нагрузка). Эти электростанции, такие как атомные и угольные электростанции, работают непрерывно и производят электроэнергию с низкими переменными затратами. Но с распространением возобновляемых источников энергии (ВИЭ) их необходимость все больше подвергается сомнению.

Подходит для:

• Сравнение: электростанции с базовой нагрузкой и электростанции с пиковой нагрузкой

Почему до сих пор необходимы электростанции с базовой нагрузкой

Электростанции с базовой нагрузкой были необходимы для удовлетворения минимального спроса в электросети. Технически они предназначены для круглосуточного производства электроэнергии и экономически эффективны при непрерывной работе. Типичными примерами являются буроугольные и атомные электростанции, а также русловые электростанции. Однако эти технологии не очень гибки и могут реагировать на колебания спроса или использования возобновляемых источников энергии лишь в ограниченной степени.

Проблемы, связанные с возобновляемыми источниками энергии

Возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, зависят от погоды и не производят электроэнергию постоянно, а колеблются. Эти свойства делают их технически неспособными выдерживать базовую нагрузку в классическом понимании. Тем не менее, они могут надежно обеспечить электроснабжение с помощью интеллектуальных сетей, технологий хранения и дополнительных гибких электростанций.

Энергетический переход привел к снижению потребности в электростанциях с жесткой базовой нагрузкой. Вместо этого концепция «остаточной нагрузки» становится все более важной: часть спроса на электроэнергию, которая не может быть покрыта за счет возобновляемых источников энергии, покрывается гибкими электростанциями, такими как газовые электростанции или водородные газовые турбины.

Нужны ли еще электростанции с базовой нагрузкой?

Исследования показывают, что энергетическая система, основанная на возобновляемых источниках энергии, может функционировать и без электростанций с базовой нагрузкой. Сочетание солнечной и ветровой энергии в сочетании с ее хранением (например, аккумуляторными батареями или водородом), гибким контролем нагрузки и электростанциями с остаточной нагрузкой может обеспечить надежность энергоснабжения. Интеграция электростанций базовой нагрузки имела бы смысл только в том случае, если бы они были экономически конкурентоспособными, чего зачастую не происходит из-за высоких инвестиционных затрат.

Электростанции остаточной нагрузки – это электростанции, которые используются для покрытия так называемой остаточной нагрузки. Остаточная нагрузка — это часть спроса на электроэнергию, которая остается после вычета поступлений от нестабильных возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Эти электростанции играют центральную роль в энергетической системе, которая все больше характеризуется возобновляемыми источниками энергии, поскольку они обеспечивают надежность поставок.

Типы электростанций с остаточной нагрузкой

• Газовые электростанции: считаются особенно подходящими, поскольку их можно быстро запустить или остановить.
• Биогазовые установки: этот возобновляемый источник энергии также может гибко способствовать покрытию остаточной нагрузки.
• Гидроэлектростанции (например, гидроаккумулирующие электростанции): они накапливают избыточную электроэнергию и при необходимости высвобождают ее снова.

Альтернативные подходы к обеспечению электроснабжения

• Технологии хранения: гидроаккумулирующие электростанции, большие батареи или хранилища водорода могут компенсировать колебания между производством и потреблением.
• Гибкость сети: интеллектуальные сети (умные сети) позволяют лучше контролировать спрос и предложение.
• Электростанции с остаточной нагрузкой: они работают только при необходимости и часто используют технологии с низким уровнем выбросов, такие как водород или биометан.
• Диверсификация: широкий набор децентрализованных возобновляемых источников энергии снижает зависимость от отдельных технологий.

Электростанции с базовой нагрузкой больше не являются абсолютно необходимыми в контексте энергетической системы, в которой доминируют возобновляемые источники энергии. Безопасность поставок может быть гарантирована за счет сочетания возобновляемых источников энергии, хранения, гибких электростанций и интеллектуальных сетей. Концепция базовой нагрузки становится менее важной в пользу более гибких и устойчивых решений.

Возобновляемые источники энергии играют все более важную роль в энергоснабжении, в том числе в связи с базовой нагрузкой. Однако их вклад в покрытие базовой нагрузки существенно отличается от вклада традиционных электростанций, поскольку многие возобновляемые источники энергии зависят от погоды и, следовательно, нестабильны. Тем не менее, существуют различные подходы и технологии, позволяющие интегрировать их в систему поставок базовой нагрузки.

Возобновляемая энергия и ее роль в базовой нагрузке

1. Базовая нагрузка на возобновляемые источники энергии

• Речные электростанции: они, естественно, рассчитаны на базовую нагрузку, поскольку могут производить постоянную электроэнергию.
• Электростанции, работающие на биомассе: они также могут обеспечивать непрерывную энергию и поэтому считаются способными выдерживать базовую нагрузку.
• Геотермальные электростанции: они используют геотермальную энергию и обеспечивают надежное и постоянное производство электроэнергии.

2. Ограниченная базовая нагрузка ветровой и солнечной энергии.

• Ветровые и солнечные электростанции зависят от погоды и поэтому не всегда доступны. Однако считается, что морские ветряные электростанции практически способны выдерживать базовую нагрузку из-за большого количества часов полной нагрузки.
• Так называемая «темная депрессия» (без ветра и солнечного света) представляет собой проблему, которую необходимо компенсировать с помощью решений для хранения или других технологий.

3. Технологии хранения и гибкость

• Чтобы компенсировать колебания ветровой и солнечной энергии, используются решения для хранения, такие как аккумуляторные батареи, гидроаккумулирующие электростанции или хранилища водорода. Эти технологии позволяют хранить избыточную энергию и высвобождать ее при необходимости.
• Интеллектуальные сети (умные сети) могут оптимизировать подачу возобновляемой энергии и устранить дефициты в поставках.

4. Изменена концепция базовой нагрузки:

• С развитием возобновляемых источников энергии традиционная концепция жесткой базовой нагрузки все чаще заменяется более гибкой системой. Вместо постоянного базового предложения цель состоит в том, чтобы динамически балансировать спрос и предложение.
• Сочетание различных возобновляемых источников энергии (например, ветра, солнца, биомассы) может обеспечить стабильное снабжение, поскольку они частично дополняют друг друга.

вызовы

• Расширение хранилищ и гибких сетей имеет решающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии в энергоснабжение базовой нагрузки.
• Временно необходимы переходные технологии, такие как газовые электростанции, чтобы закрыть дефицит поставок.
• В долгосрочной перспективе система, полностью основанная на возобновляемых источниках энергии, может стать возможной, если будут достигнуты технологические достижения в области хранения и управления сетями.

Возобновляемые источники энергии могут внести важный вклад в базовую нагрузку за счет подходящих комбинаций, технологий хранения и интеллектуального управления энергосистемой. Однако традиционная концепция жесткой базовой нагрузки все чаще заменяется более гибкими подходами.

Обычные электростанции с базовой нагрузкой всегда играли центральную роль в энергоснабжении, обеспечивая непрерывное и минимальное количество электроэнергии, необходимое электросети круглосуточно. Постоянное энергоснабжение необходимо для предотвращения перебоев в подаче электроэнергии и обеспечения стабильности сети.

Почему традиционные электростанции с базовой нагрузкой (все еще) необходимы?

• Надежность электроснабжения: они гарантируют постоянную подачу энергии, независимо от времени суток и погодных условий. Это особенно важно для промышленных процессов, бытовой техники, работающей в непрерывном режиме (например, холодильников) и общественной инфраструктуры, такой как уличное освещение.
• Стабильность сети. Электростанции с базовой нагрузкой способствуют стабильности частоты и напряжения в энергосистеме, что важно для безопасной работы всей системы.
• Низкие переменные затраты: эти электростанции предназначены для экономичного производства электроэнергии, поскольку они обычно работают непрерывно.

Какие электростанции покрывают базовую нагрузку?

Традиционно используются электростанции с базовой нагрузкой, которые технически способны вырабатывать электроэнергию в течение длительных периодов времени:

• Традиционные электростанции: здесь преобладают угольные, атомные и газовые электростанции благодаря их надежности и низким переменным эксплуатационным расходам.
• Возобновляемая энергия. Речные электростанции, электростанции, работающие на биомассе, и геотермальные электростанции также могут помочь покрыть базовую нагрузку, поскольку они могут обеспечивать непрерывную энергию.

Будущие перспективы

С переходом на возобновляемую энергетику роль электростанций базовой нагрузки переоценивается:

• Энергозависимые генераторы, такие как ветряные и солнечные, не рассчитаны на базовую нагрузку, поскольку их производство зависит от погоды. Поэтому их интеграция требует решений для хранения или дополнительных технологий, таких как электростанции на газе или виртуальные электростанции.
• Технологии хранения энергии, такие как аккумуляторные батареи или гидроаккумулирующие электростанции, становятся все более важными для того, чтобы компенсировать колебания и сделать возобновляемые источники энергии способными поддерживать базовые нагрузки.
• Будущее без традиционных электростанций с базовой нагрузкой: Сценарии показывают, что энергетическая система может также функционировать без традиционных электростанций с базовой нагрузкой, если возобновляемые источники энергии эффективно объединяются в сеть и хранятся.

Традиционные электростанции с базовой нагрузкой в ​​настоящее время остаются незаменимыми для стабильного энергоснабжения. В то же время их значение дополняется или заменяется инновационными технологиями и устойчивыми решениями в рамках энергетического перехода.

Подходит для:

• Гибридные электростанции, состоящие из солнечной, ветровой, гидроэлектроэнергии и аккумуляторных батарей.
• Виртуальные электростанции: децентрализованная энергетика с централизованным управлением – стабильные сети посредством объединения в сети – оптимизация производства и потребления электроэнергии