Высоковольтные линии электропередач стоят возле подстанции на окраине Сиднея. Reuters
Энергетический рынок Австралии является важным элементом нашего ежедневного цикла новостей. В условиях бесконечной идеологии и политики, циркулирующей вокруг сектора, технические термины, такие как «сила базовой нагрузки» и «диспетчеризуемое поколение», выбрасываются так часто, что возникает опасность, что значение этих терминов может быть потеряно в публичных дебатах.
Термин «энергетический кризис» толков вокруг довольно свободно с некоторой путаницей вокруг того, является ли кризис о ценах или безопасности поставки. Политика этого является адской и в значительной степени предотвратима, если бы все стороны политики уделяли последовательное и принципиальное внимание энергетической политике в течение 20 лет с момента образования Национальный энергетический рынок.
Стоит прямо указать на значение некоторых из этих терминов и их отношение к климатической политике, новым технологиям и прогрессу рыночных реформ и регулирования в Австралии.
Этот глоссарий, который ни в коем случае не является исчерпывающим, является первым шагом.
Мощность базовой нагрузки
Мощность базовой нагрузки относится к ресурсам генерации, которые обычно работают непрерывно в течение года и работают на стабильных выходных уровнях. Непрерывная работа ресурсов базовой нагрузки имеет экономический смысл, поскольку они имеют низкие эксплуатационные расходы по сравнению с другими источниками энергии. Ценность заводов с базовой нагрузкой в основном экономическая и не связана с их способностью следовать постоянно меняющимся системным требованиям.
Установки с базовой нагрузкой включают в себя электростанции с комбинированным циклом, работающие на угле и газе. Тем не менее, Австралия обязательство Сокращение выбросов углерода сокращает экономическую жизнеспособность традиционных источников базовой нагрузки.
Электростанции, работающие на угле, такие как эта в Лой Ян, постепенно выходят на пенсию.
Оптовый рынок («Национальный энергетический рынок»)
Термин «Национальный энергетический рынок» вводит в заблуждение, поскольку он относится к конкурентному рынку оптовых энергоносителей, в основном на восточном побережье Австралии. Сюда не входит Западная Австралия или Северная Территория, а также газовая система. Национальный энергетический рынок позволяет подключать к системе передачи все виды энергоресурсов общего назначения, чтобы удовлетворить масштабные потребности в электроэнергии.
Тем не менее, отраслевые разговоры о «энергетическом рынке» или даже о «NEM» могут также относиться ко всей цепочке поставок, которая включает в себя сети для передачи напряжения и распределения среднего и низкого напряжения, а также розничную продажу конечному потребителю. Цены, которые видят потребители, включают все эти аспекты цепочки поставок. Это может значительно увеличить путаницу.
Оптовый рынок называется «рынком», поскольку существует конкуренция между производителями. Каждый генератор выставляет ежедневные ценовые «заявки» на продажу электроэнергии и каждые пять минут корректирует количество в ценовых диапазонах 10. Таким образом, продажа электроэнергии соответствует имеющейся энергии и производительности генерирующего блока.
Рынок работает, чтобы эффективно распределять все переменные и «диспетчеризируемые» ресурсы, чтобы минимизировать стоимость электроэнергии. Австралийский оператор энергетического рынка (AEMO) координирует национальный энергетический рынок.
Оптовая цена
Оптовая «спотовая» цена, по которой энергия продается в NEM, основана на самых высоких из принятых предложений генератора, чтобы сбалансировать спрос и предложение в каждом регионе. Это предназначено для поощрения эффективного поведения генераторов, а также для координации эффективного управления ресурсами.
Хранилище
Хранение относится к энергии, собранной для последующего использования, как правило, в батарее. В прошлом хранение электроэнергии обходилось дорого, но ожидается, что стоимость хранения будет продолжать падать с улучшением технологий батарей. Например, литий-ионные аккумуляторы были разработаны для мобильной связи и ноутбуков, но в настоящее время модернизируются для электромобилей и систем хранения энергии.
Литий-ионные аккумуляторы были разработаны для мобильных телефонов, но в настоящее время используются как часть электромобилей, таких как Tesla Inc Model S и Model X. Reuters
Из-за традиционно низкого уровня хранения в системе электричество должно генерироваться главным образом в течение нескольких секунд после того, как это необходимо, в противном случае стабильность системы может быть поставлена под угрозу. Технология хранения станет более ценной, так как проникновение на рынок энергии ветра и солнца возрастет. С уменьшением стоимости различных аккумуляторных технологий это станет легче доставлять.
Спрос (и пиковый спрос)
Спрос относится к количеству электроэнергии, необходимой для удовлетворения уровня потребления в любой данный момент. Мощность относится к уровню потребления энергии в мегаваттах (миллионы ватт или МВт), тогда как энергия в мегаватт-часах (МВтч) относится к общему потреблению за период, такой как день, месяц или год.
Пиковый спрос - это самый высокий показатель потребления энергии, требуемый в конкретное время года, например, отопление зимой или охлаждение летом. Это жизненно важная мера, поскольку она определяет, сколько оборудования генерации необходимо для покрытия непредвиденных отключений и поддержания надежного снабжения.
Диспетчеризированное поколение
Диспетчеризованная генерация относится к типу генерации, основанной на ископаемом топливе или гидроэнергии, которую можно контролировать, чтобы сбалансировать спрос и предложение электроэнергии. Более гибкие электростанции на основе сжигания природного газа (такие как газовые турбины открытого цикла или гидроэлектростанции) могут работать при частичной нагрузке и реагировать на кратковременные изменения в спросе и предложении.
Гибкость является ключом здесь. Хранение может также обеспечить гибкость, как от батарей, так и от гидроаккумулятора. Потребность в таких ресурсах становится все более актуальной из-за уход на пенсию старых установок с базовой нагрузкой и растущее количество менее энергоемких источников энергии.
Частотный контроль
Синхронные генераторы на электростанциях вращаются со скоростью около 50 циклов в секунду. Эта скорость упоминается как «частота» (обозначается герц, символ Гц). Управление этой постоянной частотой имеет важное значение для поддержания надежности.
Если где-то происходит потеря выработки, дополнительная энергия поступает через электросеть от других станций. Это приводит к замедлению роторов этих генераторов и падению частоты системы. Ключевым параметром является так называемая «максимальная скорость изменения частоты». Чем быстрее изменяется частота, тем меньше времени доступно для принятия корректирующих мер.
Инерция
Инерция относится к способности системы поддерживать постоянную частоту после значительного дисбаланса между генерацией и нагрузкой. Чем выше инерция, тем медленнее скорость изменения частоты после возмущения.
Одна критическая проблема заключается в том, что инерция почти всегда должна быть достаточной для обеспечения стабильной власти. Учитывая, что многие угольные электростанции уходят в отставку, количество инерции заметно падает.
В конечном итоге энергосистемы должны будут явно обеспечивать инерцию, добавляя синхронные роторы (работающие независимо от выработки электроэнергии) или предоставляя другие элементы управления энергосистемой, которые могут очень быстро реагировать на отклонения частоты энергосистемы. Они могут быть основаны на комбинации систем хранения и передовой силовой электроники, уже доступных сегодня.
Региональные рынки на национальном энергетическом рынке
Национальный энергетический рынок функционирует как пять взаимосвязанных региональных рынков в восточных штатах: Квинсленд, Новый Южный Уэльс, Виктория, Южная Австралия и Тасмания. Это отражает то, как энергосистемы были изначально созданы при государственных органах.
Национальный энергетический рынок не может работать как единый рынок с единой ценой из-за двух важных факторов. Это не является экономически эффективным, чтобы полностью устранить ограничения передачи энергии между областями состояния, и электрические потери при передаче энергии означают, что для каждого местоположения требуется разная цена, чтобы эффективно отражать влияние этих потерь.
При больших потоках электроэнергии между регионами цены могут варьироваться до 30% между регионами из-за потерь. Высокие цены возникают при дефиците электроэнергии относительно спроса. Отрицательные цены возникают, когда нагрузка меньше, чем минимальная зафиксированная стабильная генерация. В периоды высоких цен (как правило, из-за высокого спроса или, реже, из-за более низкой мощности), когда межсоединения достигают своих пределов, могут возникать большие разницы в ценах, что приводит к отправке очень дорогой генерации в импортирующем регионе.
Национальный энергетический рынок работает через восточное побережье Австралии.
Соединители
Ввиду больших расстояний на национальном энергетическом рынке (4000km от конца до конца, самая длинная синхронная энергетическая система в мире), существуют значительные ограничения в пропускной способности между регионами, основанными на состоянии. Этим ограничениям уделяется особое внимание, называемое «соединителями».
Предельные потери мощности на этих межсоединителях рассчитываются каждые пять минут для поддержки эффективного распределения ресурсов и обеспечения того, чтобы спотовые цены в каждом регионе были эффективными и соответствовали преобладающему спросу и предложению. Однако эти соединительные устройства имеют ограниченную емкость (из-за перегрева и других факторов), и AEMO тщательно управляет их использованием, чтобы обеспечить балансировку и инерцию в разных регионах.
Вспомогательные услуги и прядильный запас
Вспомогательные услуги относятся к разнообразным методам, которые требуются рынку для согласованного контроля частоты и напряжения. Они поддерживают качество питания и обеспечивают устойчивость энергосистемы к помехам. Это управление частотой требуется во время нормальной работы для поддержания постоянного баланса энергопотребления и спроса. Для этой цели некоторая генерирующая мощность сохраняется в резерве, чтобы варьировать ее мощность вверх и вниз для регулировки общего уровня генерации системы.
Эта разница между максимальной выходной мощностью и более низким рабочим уровнем называется «запасом вращения». Запас вращения также необходим для снижения выходной мощности, чтобы покрыть внезапное отключение нагрузки или внезапное увеличение солнечной или ветровой энергии.
Модернизация трансмиссии
Модернизация системы передачи, включая соединительные элементы, представляет собой сложный процесс регулирования. Передача имеет большое значение по всей цепочке поставок электроэнергии от производителей к потребителям.
Это значение легко измерить в условиях рынка электроэнергии в любой момент. Но трудно предсказать, когда эти соединители нужно будет построить или заменить, потому что некоторые передающие активы могут работать до 80 лет. Необходима значительная координация при планировании новых инвестиций, так как местоположение и сроки развертывания новых возобновляемых генерирующих мощностей являются неопределенными и переменными.
30-минутные расчетные окна (и пятиминутные)
Генераторам платят спотовую цену за всю их продукцию, а потребителям (через розничных продавцов) платят по спотовой цене за их потребление AEMO. Эта «торговая» цена рассчитывается каждые минуты 30 с целью проведения операций с денежными потоками (как среднее значение пятиминутной цены отправки). Этот процесс называется «расчет».
Существует план переезда в пятиминутное поселение в течение следующих трех лет. Это помогло бы поощрить более гибкие ресурсы (включая батареи), поскольку они более эффективно реагируют на воздействие внезапных изменений в продукции.
Об авторах
Ариэль Либман, заместитель директора Института энергетических материалов и систем Monash и старший преподаватель факультета информационных технологий, Университет Монаш и Росс Голер, старший научный сотрудник, Университет Монаш
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги об окружающей среде из списка бестселлеров Amazon
«Тихая весна»
Рэйчел Карсон
Эта классическая книга является важной вехой в истории защиты окружающей среды, привлекая внимание к вредному воздействию пестицидов и их воздействию на мир природы. Работа Карсона вдохновила современное экологическое движение и остается актуальной сегодня, поскольку мы продолжаем решать проблемы гигиены окружающей среды.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Необитаемая Земля: жизнь после потепления»
Дэвид Уоллес-Уэллс
В этой книге Дэвид Уоллес-Уэллс предлагает резкое предупреждение о разрушительных последствиях изменения климата и настоятельной необходимости решения этого глобального кризиса. Книга основана на научных исследованиях и примерах из реальной жизни, чтобы дать отрезвляющий взгляд на будущее, с которым мы столкнемся, если не предпримем никаких действий.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Скрытая жизнь деревьев: что они чувствуют, как общаются? Открытия из тайного мира»
Питер Воллебен
В этой книге Питер Воллебен исследует увлекательный мир деревьев и их роль в экосистеме. Книга основана на научных исследованиях и собственном опыте Воллебена в качестве лесника, чтобы дать представление о сложных способах взаимодействия деревьев друг с другом и с миром природы.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Наш дом в огне: сцены из жизни семьи и планеты в кризисе»
Грета Тунберг, Сванте Тунберг и Малена Эрнман
В этой книге экоактивистка Грета Тунберг и ее семья предлагают личный отчет о своем путешествии по повышению осведомленности о насущной необходимости решения проблемы изменения климата. Книга представляет собой мощный и трогательный рассказ о проблемах, с которыми мы сталкиваемся, и о необходимости действий.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Шестое вымирание: неестественная история»
Элизабет Колберт
В этой книге Элизабет Колберт исследует продолжающееся массовое вымирание видов, вызванное деятельностью человека, опираясь на научные исследования и примеры из реального мира, чтобы дать отрезвляющий взгляд на влияние человеческой деятельности на мир природы. Книга предлагает убедительный призыв к действию для защиты разнообразия жизни на Земле.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
