1.5. Методы управления источниками возобновляемой энергии
Для согласования источников энергии с потребителями используются различные методы управления. Из вышеизложенного следует, что в энергосистемах с возобновляемыми источниками энергии можно использовать три метода управления, основанные на сбросе излишков энергии, аккумулировании энергии и изменении нагрузки.
Система со сбросом излишков энергии. Потоки энергии возобновляемых источников существуют постоянно, и если их не использовать, они будут безвозвратно потеряны. Тем не менее, метод управления, основанный на сбросе части этой энергии, может оказаться самым простым и дешевым. Такой метод управления используется, например, на гидроэлектростанциях, в системах обогрева зданий с управляемыми заслонками, в ветроустановках с изменяемым шагом винта.
Системы с накопителями (аккумуляторами) энергии. Накопители могут аккумулировать энергию возобновляемых источников как в её исходном – не переработанном виде, так и в преобразованном – после энергоустановки. В первом случае управление запасами возобновляемой энергии такое же, как и с запасами невозобновляемой энергии. Основной недостаток систем регулирования с такими накопителями – их относительно высокая стоимость, сложность использования в небольших энергоустановках и при реализации дополнительного управления.
Например, в качестве накопителей энергии при сооружении ГЭС используют водохранилища. В качестве накопителей преобразованной энергии можно использовать аккумуляторные батареи, электролитные установки и т.д. Такие накопители особенно выгодны на небольших энергоустановках.
Системы с регулированием нагрузки. Такие системы поддерживают соответствие между спросом и предложением энергии за счет включения и выключения необходимого числа потребителей.
Такое регулирование может применяться в любых системах, но наиболее выгодно оно при наличии большого числа разнородных потребителей. Его преимущества при использовании в энергосистемах с возобновляемыми источниками энергии заключаются в следующем:
подключение или отключение потребителей в соответствии с располагаемой мощностью источника позволяет избегать потерь возобновляемой энергии;
в многоканальной системе регулирование может учитывать потребности различных потребителей и их приоритеты, при этом, например, потребители с низким приоритетом, которые отключаются первыми, могут снабжаться энергией по низкой цене, или, например, нагревательные установки могут питаться непостоянным по величине напряжением;
потребители, сами обладающие определенными аккумулирующими свойствами (водогрейные баки, кондиционеры), могут с выгодой использовать это своё свойство, отключаясь в те периоды времени, когда энергия дорогая;
В таких системах регулирования можно использовать надежные, точные, малоинерционные и недорогие электронные и микропроцессорные устройства.
Регуляторы нагрузки с прямой связью особенно удобны на автономных ветроэнергетических установках (ВЭУ). Скорость ветра может колебаться очень сильно, и для поддержания максимальной мощности ветроустановки необходимо регулировать частоту вращения ветроколеса. Электронные регуляторы нагрузки с прямой связью, в отличие от механических регуляторов, позволяют наиболее просто и дешево решать эту задачу. Схема такого регулирования приведена на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Схема ветроэнергетической системы