התפלגות הכוח המרכזי: כיצד הדור המפוחד של Reshapes Utilities ואת Grid

במשך יותר ממאה שנים, המודל העסקי של השירות החשמלי נח על הנחת יסוד פשוטה: תחנות כוח גדולות וממוקדות המיוצרות חשמל, העבירו אותו למרחקים ארוכים, והפיצו אותו לצרכנים פסיביים.ההנחה הזו מתפוררת כעת.דור מבוזר (DG) ו-DG; ייצור חשמל בקנה מידה קטן הממוקם קרוב לנקודת השימוש ו-medash; היא משנה את הכלכלה של שיטות ורשתות אנרגיה קטנות יותר, אפילו לא מכוונות כוח סולאריות, אלא גם מאחורי מערכות חשמל קטנות (P) ואוויריות גדולות יותר, הן אינן משולבות, הן פועלות, הן, והן אינן פועלות יותר, והן ממושכות יותר, והן ממושכות יותר, והן מתחום חשמל לטווח הארוך ביותר, הן, והן מתחום חשמל, והן ממושכות יותר, והן מתחום חשמל, והן ממושכות יותר, והן מתחום הסוללות גדולות יותר, והן מתחום הסוללות גדולות יותר, והן מתחום הסוללות חשמלי, מאחר והן מתחום הסוללות חשמלי, מאחר והן ממושכות יותר, והן מתחום הסוללות חשמלי, מאחר והן מתחום הסוללות גדולות יותר, מאחר והן מתחום הסוללות חשמלי, מאחר והן אינן ממוקמות קרוב לנקודת השימוש והן מתחום מערכת חשמל, הן, אשר ממוקמות קרוב יותר, אשר נמצאות במרחק של מערכות חשמל בקנה מידה קטן, והן ממושכות

מאמר זה בוחן את ההשפעות הרב-פניות של הדור המופץ על מודלים עסקיים תועלתיים ופעולות רשת, ציור על נתונים בתעשייה ומגמות רגולטוריות.אנו חוקרים כיצד שירותים מתאימים את מבני ההכנסות שלהם, השקעה במודרניזציה ברשת, וניהול האתגרים הטכניים של זרימת כוח דו-כי-כיווני.הבנת הדינמיקה הזו חיונית לאנשי מקצוע בתחום האנרגיה, קובעי המדיניות וכל מי שמעורב בעתיד של חשמל.

Defining Distributed Generation: טכנולוגיה ו- Scale

הדור המנופל מתייחס ליחידות של ייצור חשמל המחוברות ישירות לרשת ההפצה או בצד הלקוח של הממטר.בניגוד לדור התחנה המרכזית, DG הוא בדרך כלל מודולרי, ממוקד לקוחות, ולעתים קרובות לסירוגין.הטכנולוגיות הנפוצות ביותר כוללות:

  • מערכות פוטו-וולטאיות (PV) LT:1 וונדאש; לוחות סולאריים על גגות או על גבי מערךים ממונעים, בדרך כלל החל מ 5 קילוואט מגורים למספר מתקנים מסחריים מ-MW.
  • (בלטינית:0) טורבינות רוח קטנות (FLT:1 – Turbines with Capacity up עד 100 קילוואט, המשמש לעתים קרובות יישומים כפריים או מרוחקים.
  • (ב) ,0) חום וכוח (CHP)BuildFLT:1; מערכות שיוצרות הן חשמל והן אנרגיה תרמית יעילה ממקור דלק יחיד, השגת יעילות מעל 80%.
  • (ב) [13] תאים פלאים (FLT:1); וונדאש; מכשירים אלקטרו-כימיים שממירים דלק לחשמל עם פליטות נמוכות, המתאימים לשימוש מסחרי ותעשייתי.
  • (FLT:0) גנרטורים אחוריים (FLT:1 – דיזל בדרך כלל או יחידות גז טבעי המשמשות לכוח חירום, משולבים יותר ויותר עם תוכניות תגובה הביקוש.
  • (FLT:0) מערכות אחסון של אוררגיה (FLT:1 – בעוד שלא דור ל-Se, סוללות מאחורי הקלעים יחד עם DG מאפשרות שינוי זמן של פלט סולארי ולספק שירותי רשת.

היקף DG יכול להשתנות באופן דרמטי.מערך סולארי למגורים עשוי להיות 5-10 קילוואט, בעוד מערכת גג מסחרית גדולה יכולה להיות 1-5MW. חלק מהשירותים עכשיו לנהל אלפי חיבורים בודדים DG, יצירת נוף מורכב של ניידות, משלוח ומשאבים לסירוגין.

הלם פיננסי למודלים עסקיים

המודל העסקי המסורתי של התועלת מבוסס על החזרת עלויות קבועות (תחנות כוח, קווי שידור, תשתיות הפצה) באמצעות מכירות אנרגיה נפחית.כלקוחות להתקין DG, הם קונים פחות חשמל מהרשת, ישירות שוחקים את השירות ’ זרם ההכנסות של התופעה, המכונה “ ספירלת מוות של מוות, ” מתאר לולאה משוב: פחות לקוחות קונים חשמל, חייב להגדיל את עלויות האימוץ, אשר חייב להגדיל את עלויות מתקדמות יותר.

הכנסות של ארוסה וספירת המוות

באזורים עם חדירה גבוהה לשמש, כגון קליפורניה, הוואי וגרמניה, כלי רכב חוו ירידה משמעותית במכירות אנרגיה לכל לקוח.על פי דו"ח 2023 של המעבדה הלאומית לורנס ברקלי, מאמצי השמש בארצות הברית להפחית את רכישות הרשת השנתיות שלהם על ידי 60-90 אחוזים, בהתאם לגודל המערכת ומדיניות מטר רשת.

כדי לשחזר את העלויות הקבועות הללו, הרגולטורים יישמו מגוון של רפורמות עיצוב מחירים. Net Energy מ"מ (NEM) מדיניות 1FLT:1, אשר במקור זכו לקוחות DG בקצב הקמעונאי המלא של הדור העודף, עודכנו במדינות רבות.לדוגמה, קליפורניה ’s NEM 3.0, יעיל 2023 באפריל, מופחת זיכויים יצוא ולהוסיף תשלום קבוע עבור לקוחות דומים, הם זקוקים להתאמות.

מודלים חדשים: מעבר ל-Kiloוואט-Hour

כלי שיט לטווח קדימה מידרדרים מעבר להמכירות המסורתיות של שעות ק"ל.הם מתפתחים לחברות פלטפורמה שמנהלות את הממשק בין לקוחות לשוק האנרגיה הרחב יותר.

  • (FLT:0Grid Services and Virtual Power Plants (VPPssrov)FLT) 1 – Utilities הם aggregating DG ו- סוללה אחסון לספק רגולציה, עתודות קיבולת, ופסגות גילוח תוכניות כמו גרין Mountain Power &ersquo; מיזם סוללות בוורמונטרה וטסלה ’ פלטפורמת Autobid להוכיח כיצד regators יכול להתחרות בשווקים, לייצר הכנסות סיטונאיות שאבדו.
  • (FLT:0) שירותים מבוססי אנרגיה מבוססי-אנרגיה מבוססת-פרסיפיק 1(andash; חלק מהשירותים מציעים תוכניות "סולהר לכולם" שבו לקוחות משלמים תשלום חודשי עבור כוח סולארי ללא לוחות, יצירת זרם הכנסות צפוי.
  • (FLT:0) ניהול אנרגיה וניתוח נתונים של 1 וונדאש; Utilities יכול לייעל את הנתונים העשירים מ ממטרים חכמים ו- DERMS (הפצה מערכות ניהול משאבי אנרגיה) על ידי מתן תובנות ללקוחות, המלצות יעילות אנרגיה, ובקרות אוטומטיות.
  • (FLT:0) Infrastructing lréFLT 1 – Utilities יכול להחזיק ולהחכיר נכסים DG ללקוחות, טעינה חוזרת המספקת החזרות יציבות.המחלקה האמריקאית לאנרגיה ’s SunShot Initiative תמכו בעשרות תוכניות סולאריות בעלות תועלת.

אסטרטגיות אלה דורשות שינוי ממודל מבוסס סחורות טהור לאחד ממוקד על שירותים, אמינות ומעורבות לקוחות. כלי עזר מוצלחים הם אלה אשר לאמץ את תפקידם כמעצבים של משאבי אנרגיה מקומיים ולא רק מוכרים של אלקטרונים.

אתגרים טכניים בפעילות גריידית

הדור המנוצל מציג מורכבות חסרת תקדים בניהול רשת.רשת ההפצה המסורתית נועדה לזרימת כוח חד-דרך מן המצע כדי לסיים את המשתמשים. DG משבש את הפרדיגמה, מה שחייב את הכלים להתמודד עם זרימה דו-כי-צדדית, תנודות מתח, ופתרון בעיות תיאום הגנה.

המונחים: Bidirectional Power Flow and Voltage Regulation

כאשר DG מייצא כוח לרשת, המזין ההפצה יכול לחוות זרימה לאחור של כוח.זה הופך את הירידה המתח הרגיל לאורך הקו: במקום למתח יורד כמרחק מעלייה בתת התפוצה, מתח יכול לעלות בנקודה של חיבור DG.אם יחידות DG מרובות נוכחים, פרופילי מתח יכולים להיות משתנים מאוד.

האתגר גובר על תקופות של דור סולארי גבוה ועומס נמוך, כגון אחר הצהריים של האביב השמש.בוואי, שבו חדירה השמש עולה על 20% על מעגלים מסוימים, השירות חייב היה צריך להגביל את התפוקה הסולארית כדי למנוע תנאים מסובכים, תרגול שמקפיץ לקוחות ומפחית את ההחזרים הכלכליים מ-DG.

הגנה ואיומים

תוכניות הגנה מסורתיות לתפוצה מניחות את הזרמים הנוכחיים של תת-התחסין עם DG, שגיאות התרומות הנוכחיות ממקורות מרובים יכולות להעביר מסרי מגן עיוורים, לגרום להתאמה, ולהוביל לסיכון בטיחות עבור עובדי קו.מתמודד עם כל תצורה אפשרית של DG הופך לבלתי אפשרי. Solutions כוללים:

  • התקנת ההרחבה:0 (בקיצור:0) ממסרים מקיפים את ה-II) במובן זה את הכיוון של כוח אשמה
  • (ב) שימוש ב-FLT:0) ב-Crecuit הנוכחי מגבילים את ה- 1:1 או ממזג עם דירוגים משופרים
  • (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • יישום:0 (ב) תוכניות אי האייות של אמברריד 1 (FLT:0) המבודדות במכוון חלקים מהרשת במהלך הפרעות

ה-FLT:0 (IEEE 1547-2018 סטנדרטית של LT:1) הוא התייחסות ביקורתית לדרישות חיבור.זה מחייב כי מפגעי DG לא רק לזהות איים וניתוק אלא גם לספק תמיכה מתח ותדירות כאשר נדרש, להפוך אותם מעומסים פסיביים לתוך נכסים רשת פעילה.

אחסון יכולות ותכנון מערכת

(העדויות חייבות לקבוע כמה מערכות ההפצה שלהן יכולות להכיל ללא הידרדרות של איכות כוח או אמינות.מושג זה, הידוע בשם FLT:0EcativeFLT:1), הוא מדד מפתח למתן חיבורים חדשים.ניתוחים מפורטים גבוהים דורשים מודלים של טופולוגיה להאכיל, פרופילים עומס ותבניות DG.

כאשר יכולת אירוח אינה מספקת, שירותים חייבים להשקיע בשדרוגים כגון קידוד, הוספת רגולטורים מתח, או פריסת מפגעים מתקדמים עם פונקציות לא מופניות חכמות.תכנון פרואקטיבי יכול להפחית עלויות החיבור וזמני ההמתנה, אבל זה דורש נתונים משמעותיים ומודלים כי שירותים רבים עדיין חסרים.

התפקיד של מופנים מתקדמים ו-DERMS

Modern smart inverters can perform functions that mitigate the adverse effects of DG: volt-VAR control, frequency-watt response, ramp rate control, and low- or high-voltage ride-through. These capabilities, mandated by California’s Rule 21 and increasingly required by utilities nationwide, transform inverters from passive interfaces into active grid support devices.

עם זאת, תיאום אלפי מופנים חכמים דורש מערכת ניהול משאבי אנרגיה מבוזרת (DERMS) ; A DERMS פועל כמוח מרכזי שולח נקודות כדי למנועים, לפקח על מעמדם, ומייעל את פעולתם ליציבות רשת.

מדיניות ותקנות מדיניות

צמיחתו של DG הובילה גל של רפורמות רגולטוריות נוגעות בכל דבר מתהליכי חיבור לכיסוי תכנון משאבים ותכנון עיצוב.

רפורמות

מבחינה היסטורית, הקשר בין DG היה תהליך איטי ויקר נשלט על ידי שירותים מקומיים עם קריטריונים ⁇ .מדינות רבות אימצו כעת נהלי חיבור סטנדרטיים עם רמות קשורות המבוססות על גודל המערכת והטכנולוגיה.FLT:0 תהליכים במסלולים במסלולים מתקדמים (FLT:1 עבור מערכות קטנות יותר וייעל סקירה משלימה עבור אלה גדולים יותר להפחית את העלות והודאות.

מגמה אחת מתפתחת היא יצירת מסד נתונים של ההרחבה (FLT:0)interconnection DatabasessFLT) 1:1 המאפשר למועמדים לעקוב אחר מעמד הפרויקט שלהם באינטרנט ולהציג מפות יכולת אירוח.

עיצוב ו- Net Metering Evolution

פיצוי נטו הוא ככל הנראה מדיניות DG המרשימה ביותר. NEM מסורתי יייצא כוח בשיעור הקמעונאי המלא, הכולל דור, שידור, הפצה ותביעות רווח ציבוריות.מבקרים טוענים כי שינויים אלה עולים באופן לא הוגן כי לקוחות DG עדיין משתמשים ברשת עבור גיבוי בלילה ובמהלך תקופות ענן.

  • (ב) ויקרא ט"ט:0) ויקרא נדר 1 וונדאש; ייצוא אשראי בקצב נמוך יותר (לעיתים נמנע ממחיר או ערך מחושב של השמש).
  • (ב) ,0) ,Time-of-use rate; ונדריש; תמחור משתנה המעודד אחסון ושינוי של פלט סולארי לתקופות מחיר גבוהות.
  • (ב) ,0) ,Fixed מינימום שטרות 1 – תשלום חודשי חובה עבור כל לקוחות המחוברים לרשת, ללא קשר לצריכה.

הדיון על פיצוי הוגן ממשיך: מחקר של AFLT:02022 על ידי NRELFOVA: 1 מצא כי מדיניות מדנן נטו מעוצבת כראוי יכול לספק הטבות חברתיות נטו על ידי צמצום אובדן ההפצה, צמצום יכולת הדור, והורדת פליטות, אבל חלוקת היתרונות האלה תלויה במידה רבה על מבנה המכס.

המנדטים של אנרגיה נקייה ושילוב DG

מדינות רבות ואמצעי עבודה מתמודדים עם מטרות אנרגיה נקיות אגרסיביות.קליפורניה שואפת ל-100% חשמל ללא פחמן עד 2045; ניו יורק מכוונת 70% מתחדשים עד 2030; ועשרות כלי רכב התחייבו פליטות של אפס נטו. הדור הוא עמוד מרכזי של תוכניות אלה כי ניתן לפרוס במהירות, ממוקם על מבנים קיימים, ותואמים לצמיחת עומס מקומית.

מנגנוני מדיניות כמו תקני תיק מתחדשים (RPS) ותעודות אנרגיה מתחדשות (RECs) כוללים לעתים קרובות התאמות ספציפיות עבור DG. לדוגמה, New Jersey ’s RPS דורש אחוז מסוים של חשמל לבוא מהשמש, שרבים מהם צפויים להיות בעל אתר לקוחות DG.

מקרה מחקר: חדירה גבוהה DG — שיעורים מהוואי

הוואי מספקת מעבדה חיה לאתגרים והחידושים של חדירה גבוהה של DG. עם מעל 30% מהלקוחות למגורים שיש להם גג שמש, המדינה ’ רשת הפנים תנאים קיצוניים זרימה דו-כיונית.אי אוהו חווה מעגלים שבהם האנרגיה של ימי הביניים זורם לחלוטין מייצוא סולארי, מה שגורם לעומס על קווי תת-התרסמה.

חברת החשמל הוואי (HECO) הגיבה על ידי יישום קפדני “ לא יצוא ורדקו; מדיניות עבור מתקנים סולאריים חדשים שיחריף בעיות רשת, ואחריו כובע הרבה ביקורת על חיבורי DG. יותר לאחרונה, HECO כבר הסתכמו מערכת אחסון השמש במקום מערכת אחסון אווירית:0 חכמים מחייבים 1LT:1 ו- a &ple; מעקב אחר מערכת אחסון משולבת; אשר רק עבור מערכת אחסון סולרית.

ניסיון זה מדגיש את הצורך של כלי רכב לנוע מעבר לקונפיגורציה סטטית, פסיבית ולעבור מסגרת פעילה מנוהלת שבה DG משתתף בייצוב רשת.זה גם מדגיש את החשיבות של שילוב אחסון המאפשרת דה-פחמיזציה עמוקה.

תחזית עתיד: A Decentralized, Customer-Centric Grid

הדור המנופל אינו רק מגמה; הוא המצע המבני של פרדיגמת אנרגיה חדשה.רשת העתיד תאופיין על ידי:

  • (FLT:0) חדירה גבוהה של DGFLT:1 – עלויות השמש והאחסון ממשיכות ליפול עד 2030, DG צפוי לקחת בחשבון 15-25% מכלל יכולת הדור החדש בארצות הברית.
  • (FLT:0) השתתפות לקוחות קולקטיבית של ההרחבה 1 – Prosumers (consumers אשר מייצרים גם) ינהלו את צריכת האנרגיה שלהם, הדור, האחסון באמצעות מערכות ניהול אנרגיה ביתית.
  • (FLT:0) עמידות ומיקרו-צמחונים: 1); אסונות טבע ואיומי סייבר ברשת מניעים עניין במיקרו-צמחים שיכולים לאי בשעת חירום.
  • (FLT:0) Utility aseur פלטפורמהFLT:1 – התועלת ’ התפקיד של שינוי ספק אנרגיה מונופול למפעיל פלטפורמה המממשק בין פרוזמרס, שווקים, תשתיות רשת.
  • (FLT:0)Gridמודרניזציה השקעות (FLT:1 – Upgrading Distribution Automation, רשתות תקשורת ו DERMS ידרוש מיליארדים בבירה, אבל השקעות אלה חיוניות לאמינות.

עדויות אשר מחבקות את השינוי הזה כבר רואות הטבות בטקסס, AEP עבד עם שותפים כדי ליצור פרויקט סולארי + אחסון קהילתי שסיפק כוח גיבוי במהלך הסערה החורף של 2021 בניו יורק, קונ אדיסון השיקה תוכנית רב שנתית, רב מיליון דולר DERMS שנועדה להתמודד עם 1 GW של DG עד 2030. יוזמות אלה להוכיח כי שירותים יכולים לשגשג בתוך הפרעה אם הם innova ושתף פעולה.

הדרך קדימה אינה ללא מכשולים. מערכות IT מורשת, פערי הכשרה כוח העבודה, חששות הון עצמי (לקוחות בעלי הכנסה נמוכה עשויים להישאר מאחור במהפכת DG) כולם דורשים תשומת לב.אבל הכיוון הוא בלתי הפיך. הדור המנופל אינו איום על ניהול אלא בסיס שעליו מערכת חשמל נקייה, יעילה יותר, הולכת ומתוכננת יותר.

הצעות מפתח עבור אנרגיה מקצועית

  • מודלים עסקיים של שימוש חייבים לעבור מהמכירות נפחיות לזרמי הכנסות מבוססי שירות ומוכוונות פלטפורמה.
  • פעולות גריידיות דורשות פונקציות מתקדמות של מופנם, DERMS, ותכניות הגנה משופרות כדי לשלב בבטחה רמות גבוהות של DG.
  • מדיניות רגולטורית סביב מדנן וחיבור נטו נמצאים בשטף; להישאר נוכחי הוא קריטי עבור יכולת הפרויקט.
  • אחסון בשילוב עם DG הופך לפתרון סטנדרטי לניהול גמישות ולספק שירותי רשת.
  • הרשת העתידית מבוזרת, ממוקדת לקוחות, ומונעת על ידי הדור המופץ המגובה על ידי אינטליגנציה דיגיטלית.

הדור המנופל מעצב מחדש את תעשיית החשמל מהקרקע למעלה, מי שיתאימו יוביל את המאה הבאה של משלוח אנרגיה.