«Технология формирования сетки больше не является экспериментальной — она уже внедрена и работает»
Аккумулятор TROJAN T105
В энергосистемах, где все чаще используются возобновляемые источники энергии, технология формирования энергосистемы становится важнейшим инструментом для поддержания стабильности и обеспечения надежной работы энергосистемы. В этом интервью ESS News Руи Сан, заместитель генерального директора Центра сетевых технологий Sungrow, объясняет, как работает технология формирования энергосистемы, почему она важна и где эта технология уже доказала свою эффективность. Он подробно рассказывает о технических проблемах, пробелах в законодательстве и о том, почему технология формирования энергосистемы вскоре может стать новым отраслевым стандартом.
Одной из причин, по которой мы начали этот разговор, стала статья, опубликованная компанией Sungrow о технологии формирования сетки. Не могли бы вы рассказать, почему вы её опубликовали и о чём она?
Конечно. Мы опубликовали статью, чтобы поделиться своими идеями и рассказать о техническом прогрессе, которого мы достигли в области формирования энергосистем. По мере того как всё больше инверторных ресурсов подключается к энергосистемам по всему миру, мы осознаём необходимость предоставить чёткое представление о том, что на самом деле включает в себя формирование энергосистем — не только как концепция управления, но и как многоуровневая интеграция аппаратного и программного обеспечения, а также проектирование на системном уровне. В статье рассказывается о том, как мы воспроизводим фундаментальные характеристики синхронных генераторов, такие как инерция и демпфирование, сохраняя при этом гибкость силовой электроники. Это также попытка внести свой вклад в развитие отраслевого взаимопонимания и сотрудничества.
Как долго разрабатывалась технология формирования сетки и каким был путь компании Sungrow?
Эта концепция появилась один или два десятилетия назад. Промышленность работает над ее внедрением, и разные производители могут использовать немного отличающиеся подходы. Компания Sungrow сосредоточилась на создании прочной технологической базы, которая сочетает в себе физические принципы традиционной генерации с преимуществами современных инверторных систем. Это включает в себя все: от частотной характеристики и защиты от короткого замыкания до управления температурным режимом и многоуровневых архитектур управления. Нашей целью всегда было обеспечить стабильность, масштабируемость и совместимость сложных энергосистем — как сетевых, так и автономных.
Если говорить о работе вне сети, можно ли сказать, что именно там эта технология впервые получила распространение?
Да, это верно. Многие ранние разработки применялись в автономных или изолированных системах — средах, где особенно сложно поддерживать стабильность напряжения и частоты без центральной сети. Но сейчас мы видим, что те же потребности растут и в средах, подключенных к сети, особенно по мере увеличения доли возобновляемых источников энергии и вывода из эксплуатации обычных синхронных машин.
Чем сетевые инверторы отличаются от синхронных генераторов с точки зрения реакции на реальные возмущения?
С функциональной точки зрения инверторы, формирующие сеть, призваны имитировать поведение синхронных машин в качестве источника напряжения. Они обеспечивают инерционную реакцию, регулирование частоты, контроль напряжения и даже устойчивость к сбоям. Разница заключается в аппаратном обеспечении: синхронные генераторы являются электромеханическими устройствами, а инверторы — программными. Это означает, что для достижения аналогичной реакции нам приходится тщательно разрабатывать стратегии управления, а иногда и совершенствовать аппаратное обеспечение. Например, мы разработали более эффективные системы охлаждения и схемы балансировки ячеек, чтобы справляться с частыми циклами, характерными для формирования сети.
Как соотносятся затраты на синхронные генераторы с затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание?
Синхронные машины требуют частого технического обслуживания из-за наличия движущихся частей и первичных двигателей. Наши инверторные системы — как для фотоэлектрических систем, так и для систем накопления энергии — являются модульными, не имеют движущихся частей, их проще контролировать и модернизировать. Возможность перепрограммирования функций с помощью обновления встроенного ПО является важным преимуществом. В долгосрочной перспективе сетевые инверторы представляют собой более экономичное и гибкое решение, особенно при изменении требований.
Каковы текущие препятствия на пути к более широкому внедрению — технические, нормативные или экономические?
Все три в той или иной степени. С технической точки зрения внедрение и масштабирование систем формирования энергосетей сложнее. Нормативно-правовая база фрагментирована, хотя ситуация улучшается. Экономическая составляющая вызывает меньше опасений. Инверторы для формирования энергосетей обеспечивают долгосрочную выгоду за счёт снижения затрат на обслуживание, повышения гибкости и возможности обновления встроенного ПО. В то же время производители стремятся снизить стоимость технологии за счёт её совершенствования. Одной из самых серьёзных проблем является отсутствие практического опыта. Это всё ещё относительно новая технология, и нам нужно больше времени и данных, чтобы завоевать доверие в отрасли.
Насколько различаются нормативные требования на разных рынках в отношении технологий формирования сетей?
Они довольно сильно различаются. В Китае, например, действуют правила, касающиеся частотной характеристики и поведения при коротком замыкании. В Германии с 2026 года будут требоваться услуги по поддержанию инерции. В своде правил энергосистемы Великобритании есть специальные положения, касающиеся производительности при формировании энергосистемы. Австралия во многом опережает другие страны благодаря подробным рекомендациям по производительности и системе тестирования. Северная Америка догоняет их, особенно в таких штатах, как Техас. Несмотря на различия в требованиях, мы видим общие черты: стабильность частоты и напряжения, контроль гармоник и способность справляться с неисправностями в условиях слабой энергосистемы. Именно поэтому мы разрабатываем наши системы с гибким, но надёжным уровнем управления, который можно адаптировать для разных рынков.
Возникают ли сложности при масштабном внедрении технологии формирования сетей?
Да, особенно при параллельной работе. Каждый инвертор работает как независимый источник напряжения, поэтому их синхронизация без потери стабильности представляет собой сложную задачу. Мы решаем эту проблему с помощью передовых методов виртуального импеданса и синхронизации для управления электрическим расстоянием и распределением нагрузки. Кроме того, инверторные системы должны соответствовать требованиям по защите от короткого замыкания и перегрузки — в этих областях традиционные генераторы считались более надёжными из-за своей механической массы. Мы разработали надёжное оборудование для решения этих проблем и доказали его эффективность в крупных установках. В конце концов, все форматы генерации находятся в равных условиях.
Как вы думаете, смогут ли технологии формирования сетки полностью заменить технологии следования за сеткой, или существует оптимальное сочетание?
Это отличный вопрос. В настоящее время активно развивается технология формирования энергосистемы, поскольку нам нужна более стабильная энергосистема. Как мы видели на примере отключения электроэнергии в Испании, наличие большего количества ресурсов для формирования энергосистемы могло бы помочь смягчить последствия. Хотя некоторые выступают за гибридный подход, мы считаем, что формирование энергосистемы станет стандартом для новых проектов, особенно с учётом того, что системные операторы ужесточают требования. С экономической точки зрения это по-прежнему затратно, но функциональность и перспективность оправдывают вложения. Со временем баланс может сместиться в сторону доминирования сеток.
Не могли бы вы рассказать об одном из ваших крупных проектов, в котором использовалась технология формирования сетки?
Безусловно. Отличным примером является микросеть курорта Амала в Саудовской Аравии. Это сложная автономная система, объединяющая фотоэлектрические элементы, аккумуляторные батареи и даже резервные генераторы. Для этого проекта мы поставили фотоэлектрические инверторы мощностью 125 МВт и накопители энергии мощностью 160 МВт/760 МВт·ч. Система полностью автономна, а значит, требования к её стабильности очень высоки. Технология формирования сети позволяет управлять частотой, напряжением и распределением энергии между несколькими источниками. Это пример того, как интеллектуальное управление может обеспечить надёжное и стабильное энергоснабжение в отдалённых районах.
Есть ли что-то ещё, чем вы хотели бы поделиться?
Технология формирования сетки больше не является экспериментальной — она уже внедрена и работает. Мы внедрили ее на нескольких континентах, в том числе в сложных условиях. Отрасль движется в сторону более интеллектуальных и стабильных систем, и технологии формирования сетки играют важную роль в этом процессе. Мы приветствуем сотрудничество с регулирующими органами, разработчиками, операторами и научными кругами для дальнейшего развития этой технологии.