Первые российские «умные» накопители энергии большой мощности начали работать на солнечных электростанциях в Туве

Устройство не просто запасает энергию и отдает ее в сеть, а само решает, в какое время и в каком количестве это делать в зависимости от задач, которые перед ним стоят. Создание «умных» накопителей соответствует потребностям рынка EnergyNet Национальной технологической инициативы. Разработка выполнена в том числе на средства гранта Минобрнауки России.

Инженеры компании «Системы накопления энергии» (СНЭ, проект Роснано) и ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ завершили наладку первого российского накопителя высокой мощности, сообщил руководитель проектов СНЭ Роман Фролов. 18 октября 2019 года в селах Мугур-Аксы и Кызыл-Хая Монгун-Тайгинского района Республики Тыва запущены в работу автономные гибридные энергетические установки, состоящие из солнечной электростанции, систем накопления энергии и дизель-генераторов. В эксплуатацию введены два накопителя общей емкостью 710 кВт*ч. Накопители работают в составе двух автономных гибридных солнечно-дизельных энергоустановок (АГЭУ), они состоят из солнечных электростанций суммарной мощностью 550кВт, дизельных генераторов (ДЭС) и накопителей. Станции построены в рамках энергосервисного контракта с регионом на собственные средства группы компаний «Хевел». Такая финансовая модель позволила избежать роста тарифов для конечных потребителей электроэнергии и обеспечит снижение нагрузки на региональный бюджет за счет сокращения субсидий на компенсацию затрат по поставке дизельного топлива после завершения срока возврата инвестиций в рамках энергосервисного контракта. Реализация проекта обеспечила надежное, качественное и бесперебойное круглосуточное электроснабжение двух удаленных населенных пунктов региона, в которых проживают около 7 тысяч человек. Задача накопителя — обеспечивать количество и качество электроэнергии в системе электроснабжения гибридной электростанции, компенсировать неравномерность выработки электроэнергии солнечной электростанцией и минимизировать потребление дизельного топлива. Сейчас основной потребитель накопителей — изолированные энергосистемы с применением возобновляемых источников энергии, а также энергосистемы, имеющие резкопеременный график нагрузки. По словам технического руководителя разработки, директора Института силовой электроники НГТУ НЭТИ профессора Сергея Харитонова, главным преимуществом накопителя являются электронные схемы управления и программы, которые позволяют управлять режимами работы в автономном режиме, без участия человека. «Система сама определяет, когда нужно запасать энергию, а когда включаться на ее отдачу, анализируя множество параметров потребления энергии. Фактически это автоматизированная система, которая исключает риск человеческой ошибки», — говорит С. Харитонов.

Суть разработки специалистов СНЭ и НГТУ НЭТИ заключается в создании комплекса оборудования, позволяющего накапливать электрическую энергию в период ее избытка и мгновенно возвращать в сеть в периоды дефицита. Накопители большой мощности пока не производятся в России, их делает всего несколько производителей в мире. Российская разработка окажется существенно дешевле, чем у зарубежных конкурентов, а также является более «умной» и быстродействующей за счет уникального программного продукта. В отличие от зарубежных аналогов, которые только накапливают и отдают энергию, разработка ученых НГТУ НЭТИ анализирует множество параметров, за счет чего может улучшать качество тока, а это значительно повышает срок службы электрооборудования. Следующее поколение накопителей, испытания которого сейчас проходят в НГТУ НЭТИ, будет обладать элементами искусственного интеллекта, в частности, анализировать уровень освещенности на солнечной станции, чтобы автоматически подбирать оптимальный режим работы.

Накопителям под силу решить целый ряд важных проблем в энергетике. «Разработанные нами накопители повысят эффективность и надежность в электроснабжении потребителей, а также улучшат качество электрической энергии. Это позволит снизить износ электрических сетей и электрооборудования. Другая проблема, которую позволит решить накопитель, — обеспечение дополнительной электроэнергии во время пикового потребления», — говорит научный руководитель проекта, проректор НГТУ НЭТИ по учебной работе Сергей Брованов. Существенная часть разработки выполнена сотрудниками Института силовой электроники НГТУ НЭТИ и кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ под техническими руководством профессора Сергея Харитонова.

На первых российских накопителях будут использованы батареи новосибирского завода «Лиотех», который, как и СНЭ, является портфельной компанией Роснано. «Мы провели всестороннее тестирование аккумуляторов «Лиотех», и они подтвердили заявленные производителем характеристики», — говорит руководитель проектов СНЭ Роман Фролов.

Сейчас СНЭ работает над созданием двух систем хранения энергии по 2 МВт мощностью и 4 МВт*ч энергоемкости. Это крупнейшие на сегодняшний момент накопители на территории СНГ, они будут сданы заказчику до конца года. Эти системы хранения энергии также будут применены на солнечных электростанциях, но на гораздо более мощных, чем в Туве. В случае появления новых заказов можно будет говорить о создании новосибирского кластера накопителей энергии большой мощности, в который войдут «Лиотех», СНЭ (проект Роснано) и НГТУ НЭТИ. Аккумуляторы будет поставлять завод «Лиотех» (проект Роснано), суперконденсаторы — ТЭЭМП и завод радиодеталей «Оксид», а специалисты НГТУ НЭТИ будут заниматься разработкой новых систем и научным сопровождением производства. Всего в работе кластера может быть задействовано не менее двадцати новосибирских предприятий. В результате в производстве накопителей будет использовано около 95 % российских комплектующих. Перспективы создания холдинга высоко оценил министр промышленности Новосибирской области Андрей Гончаров, присутствовавший на презентации накопителя.

В создании кластера также выражала заинтересованность корпорация «Росатом». 20 декабря 2018 года в Новосибирске с рабочим визитом побывал вице-президент по стратегическому развитию и маркетингу АО «ТВЭЛ» (топливная компания «Росатома») Илья Галкин. Он провел рабочее совещание с губернатором Новосибирской области Андреем Травниковым. На совещании обсуждались вопросы создания промышленного кластера на базе ООО «Системы постоянного тока» и НГТУ НЭТИ. Ранее представители ТВЭЛ выражали заинтересованность в надежных автоматизированных системах накопления энергии для обслуживания атомных электростанций и других предприятий холдинга. 

На презентации экспериментальных образцов накопителей в феврале 2018 года присутствовал мэр Новосибирска Анатолий Локоть, который высоко оценил перспективы использования систем накопления: «Системы накопления энергии найдут широчайшее применение в новосибирском хозяйстве. У нас все системы жизнеобеспечения завязаны на электроэнергию. На «Горводоканале» нужен резерв. Потому что в случае сбоя с подачей электроэнергии могут возникнуть очень серьезные проблемы: мы просто утонем в сточных водах. Другое применение накопителей — жилые дома. Сейчас в каждом высотном доме на случай пожара должен стоять дизель-генератор для обеспечения работы лифта. Этот генератор банально простаивает. Вместо него можно ставить накопитель, который мог бы параллельно решать другие задачи. Это огромный рынок, дома сдаются каждый месяц». Мэр дал поручение своим заместителям рассмотреть вопрос применения накопителей в «Горэлектротранспорте», в Новосибирском метро и на «Горводоканале».

Накопители электрической энергии разработаны специалистами кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ и Института силовой электроники под научным руководством проректора по учебной работе д-ра техн. наук Сергея Брованова, техническое сопровождение осуществлял заведующий кафедрой электротехники и электроники д-р техн. наук, проф. Сергей Харитонов. Часть разработки выполнена в рамках гранта Минобрнауки России. Производство накопителей было создано при финансовой поддержке правительства Новосибирской области. Создание «умных» накопителей соответствует потребностям рынка EnergyNet Национальной технологической инициативы.

 Справка: Компания «Системы накопления энергии» — дочерняя компания фирмы «Системы постоянного тока» (СПТ) и Роснано. Наблюдательный совет Фонда инфраструктурных и образовательных программ Роснано утвердил решение о создании совместной с СПТ компании «Системы накопления энергии», которая и будет заниматься инжинирингом накопителей, говорится в сообщении на сайте Роснано от 1 февраля 2017 г. СПТ производит источники бесперебойного питания, промышленные зарядные устройства, а также системы управления электропитанием с 1992 г. Среди клиентов компании Россетти, Газпром, РЖД, АЛРОСА, «Норильский никель» и другие крупные российские компании. Объем выручки в 2017 г. — более 250 млн рублей. СПТ уже имеет опыт установки систем накопления энергии, в 2017 г. компания установила системы электроснабжения для Сколково мощностью около 200 киловатт-часов. В настоящее время 80 % специалистов компании — выпускники НГТУ НЭТИ.

Источник