ПНСТ 40-2015 Возобновляемая энергетика. Гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенные для сельской электрификации. Рекомендации. Часть 4. Выбор и конструирование системы

ПНСТ 40-2015

(IEC/TS 62257-4:2005)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ

Возобновляемая энергетика

ГИБРИДНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ СЕЛЬСКОЙ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

Рекомендации

Часть 4

Выбор и конструирование системы

Renewable power engineering. Renewable energy and hybrid systems for rural electrification. Recommendations. Part 4. System selection and design

ОКС 27.160

27.180

Срок действия с 2016.07.01

по 2019.07.01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ) и Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" (ОАО "НИИЭС") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык документа, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 330 "Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июня 2015 г. N 15-пнст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному документу IEC/TS 62257-4:2005* "Гибридные системы небольших размеров с возобновляемой энергией, предназначенные для сельской электрификации. Рекомендации. Часть 4. Выбор и конструирование системы" (IEC/TS 62257-4:2005 "Recommendations for small renewable energy and hybrid systems for rural electrification. Part 4. System selection and design", MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей), которые выделены в тексте курсивом**.

Внесение указанных технических отклонений произведено с учетом особенностей объекта и/или аспекта стандартизации, характерных для Российской Федерации

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011** (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее, чем за девять месяцев до истечения срока его действия, разработчику настоящего стандарта по адресу: 123007, г.Москва, ул.Шеногина, д.4, и в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: Ленинский проспект, д.9, Москва В-49, ГСП-1, 119991.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты" и журнале "Вестник технического регулирования". Уведомление будет размещено также на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

Введение

Основная цель группы стандартов на гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенных для сельской электрификации, - обеспечение различных участников проектов электрификации сельских объектов (децентрализованных потребителей) (эксплуатирующего персонала, поставщиков, кураторов проекта, установщиков оборудования и др.) документацией по установке работающих на основе возобновляемых источников энергии и гибридных энергетических систем переменного тока номинальным напряжением до 500 В, постоянного тока номинальным напряжением до 750 В и номинальной мощностью до 100 кВА.

Группа стандартов на гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенных для сельской электрификации, содержит рекомендации по:

- выбору необходимой системы в требуемом месте;

- проектированию этой системы;

- эксплуатации системы и поддержанию ее в рабочем состоянии.

Содержание группы стандартов на гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенных для сельской электрификации, является целостным с разбиением на части, отражающие вопросы безопасности и устойчивого развития систем электроснабжения при минимальной стоимости издержек за срок службы. Одной из целей группы стандартов на гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенных для сельской электрификации, является обеспечение необходимых требований в области применения малых электростанций на основе возобновляемых источников энергии и гибридных автономных систем электроснабжения.

Другая цель настоящего стандарта - определение методологии выбора и конструирования системы электрификации сельских объектов (децентрализованных потребителей), учитывая выявленные потребности, описанные в ГОСТ Р 56124.2, для помощи проектным подрядчикам и разработчикам проекта.

1 Область применения

Настоящий стандарт представляет собой методику для достижения определенных результатов, заданных для системы электрификации сельских объектов (децентрализованных потребителей), независимо от решений, которые могут быть реализованы.

В ГОСТ Р 54124.2* определены требования пользователей и различные конфигурации системы питания, которые могут быть использованы для выполнения данных требований.

В связи с потребностями различных участников проекта функциональные требования должны быть достигнуты путем изготовления и распределения перечисленных подсистем.

В разделе 5 приведены правила энергетического менеджмента. Это ключевые моменты, оказывающие большое влияние на определение параметров системы электрификации.

В разделе 6 приведена информация, которая может быть получена при процессе определения параметров системы, чтобы дать возможность участникам выбрать оборудование или компоненты, способные выполнять перечисленные функциональные требования.

Для разрешения и упрощения процесса управления установкой небольшой мощности и технического обслуживания всей системы электрификации должна быть собрана и проверена необходимая информация в полном объеме. В разделе 7 приведены положения по определению параметров и правила для сбора данных.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 56124.2-2014 Возобновляемая энергетика. Гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенные для сельской электрификации. Рекомендации. Часть 2. Из требований по классификации систем электроснабжения (МЭК/ГС 62257-2:2004, MOD)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 гибридная система (hybrid system): Энергетическая система с несколькими источниками электрической энергии (генераторами), использующими не менее двух разных технологий производства электроэнергии.

3.2 ВИЭ: Возобновляемые источники энергии.

3.3 изолированное место (isolated site): Электрическая характеристика для определения специфического местоположения, в настоящее время не подключенного к национальной/региональной сети.

3.4 индивидуальная система электрификации; ИСЭ (individual electrification system): Энергетическая система, которая снабжает один сельский объект (децентрализованного потребителя) электрической энергией, выработанной микроэлектростанцией, которая использует, как правило, один энергетический ресурс.

3.5 коллективная система электрификации; КСЭ (collective electrification system): Энергетическая система, которая снабжает несколько сельских объектов (децентрализованных потребителей) электрической энергией, выработанной микроэлектростанцией, которая использует один или несколько энергетических ресурсов.

3.6 микросеть (micro-grid): Электрическая сеть, которая перераспределяет мощность менее 50 кВА и питается от микроэлектростанции.

3.7 микроэлектростанция (micro-power plant): Электростанция, которая вырабатывает менее 50 кВА посредством использования одного энергетического ресурса или гибридной системы.

3.8 накопитель (storage): Накопитель энергии, произведенной на одном генераторе системы, которая может преобразовываться через систему в электричество.

3.9 система электроснабжения с диспетчеризацией (dispatchable power system): Источник (генератор) или система являются управляемыми, если в любой момент времени они могут выработать требуемую электроэнергию (например, дизель-генератор является управляемой системой, а генератор на основе ВИЭ, как правило, нет).

Пример - Электроагрегатом управляет диспетчер системы; генератором на ВИЭ обычно диспетчер системы не управляет.

3.10 система электроснабжения без диспетчеризации (non dispatchable power system): Система, которая является зависимой от энергетического ресурса; требуемая мощность не всегда может быть доступна в условное время.

3.11 удаленное место/площадь (remote site/area): Географическая характеристика для определения специфического местоположения, находящегося далеко от развитых инфраструктур, в частности, связанных с распределением энергии.

4 Функциональные требования производственных и распределительных подсистем

4.1 Подготовительные мероприятия

Цель настоящего подраздела - предоставить метод для описания результатов, достигнутых системами электрификации для изолированных мест в соответствии с ГОСТ Р 56124.2. Указанный метод описывает ожидаемые характеристики данных установок, производящих электроэнергию на основе возобновляемых или органических источников.

Данный этап определения ожидаемых результатов продукции предшествует определению технических размеров и этапам проектирования деталей.

4.2 Основные требования

4.2.1 Основные факторы, которые необходимо учитывать

На рисунке 1 показаны основные факторы, влияющие на проектирование электростанций малой мощности.

Рисунок 1 - Факторы, влияющие на проектирование электростанций малой мощности

4.2.2 Обязательные требования и характеристики

Для каждого фактора, приведенного на рисунке 1, должны быть определены и учтены детальные потребности или характеристики.

4.2.2.1 Технические факторы: обязательные требования или характеристики

4.2.2.2 Экономические факторы: обязательные требования или характеристики

4.2.2.3 Характеристики местоположения системы

4.2.2.4 Правила и требования, которые необходимо учитывать

4.3 Введение в подсистемы

Систему электрификации следует рассматривать как систему:

- обеспечивающую услуги энергопитания (производственная подсистема);

- обеспечивающую услуги распределения электроэнергии (распределительная подсистема);

- предоставляющую услуги потребителю (подсистема спроса);

- соответствующую ограничениям (действующая на все подсистемы).

Индивидуальная система электрификации для одиночных пользователей/нагрузок включает две подсистемы:

- электроэнергетическую производственную подсистему;

- подсистему спроса, использующую эту электроэнергию.

Коллективная система электрификации для нескольких потребителей включает три подсистемы:

- электроэнергетическую производственную подсистему (сельская установка малой мощности);

- распределительную сеть для данной энергии отдельными потребителями (сельская микросеть);

- подсистему спроса, включающую проводку дома и электрические приборы всех отдельных пользователей.

Эти подсистемы могут соответствовать системам, которые эксплуатируют и обслуживают различные лица или органы. В определенных случаях вся система может находиться в собственности, управлении и использовании одним потребителем.

4.4 Функциональное описание производственной подсистемы

4.4.1 Основное

Функция производственной подсистемы заключается в поставке электрических мощностей и энергии для отдельных клиентов или сочетания постоянных клиентов. Эта подсистема генерирования должна быть способна выполнять свои функции, несмотря на непредвиденные обстоятельства, связанные с наличием возобновляемых источников и/или органических энергетических ресурсов, обеспечивать выполнение по нормам потребления клиентов.

Технические задачи, поставленные перед такой установкой, можно разделить на следующие основные моменты:

a) производство и накапливание энергии экономически выгодным способом;

b) если используют ВИЭ:

- отдавать предпочтение использованию ВИЭ, где это локально доступно;

- накапливать энергию от ВИЭ, когда они доступны;

- использовать резервные источники энергии (наборы генераторов) для достижения указанного уровня сервиса, когда ВИЭ недоступны или недостаточны.

4.4.2 Функции, выполняемые производственной подсистемой

С функциональной точки зрения производственная подсистема - это система, способная обеспечивать энергоснабжение, состоящая:

a) из генерирования электрической энергии. Различные источники и конструкции описаны в ГОСТ Р 56124.2. Данная функция включает все необходимые меры для производства электрической энергии, соответствующей определенным характеристикам напряжения, частоты, гармоник, мощности и потребления, соответствующие необходимому качеству обслуживания (см. проект на основе МЭК/ТС 62257-2).

Данная функция охватывает:

- преобразование первичных энергий в электрическую энергию;

- накопление энергии (если это возможно);

- преобразование энергии из постоянного тока в переменный (при необходимости);

- измерение энергии.

При условии надлежащего снабжения и технического обслуживания системы, система должна быть сконструирована таким образом, чтобы соответствовать всем потребностям общества в электричестве и быть доступной по стоимости;

b) передачи электрической энергии распределительной подсистеме. После производства энергии данная функция обеспечивает подачу энергии в интерфейс коллективной или индивидуальной системы распределения в соответствии с договорными требованиями;

c) управления энергией. Количество энергии, которое может быть использовано потребителями, не безгранично в силу самого существования и условий доступности первичной энергии (солнечная радиация, топливо и др.), и емкостями для накапливания данной энергии.

Соответственно, важно управлять использованием имеющихся в наличии ресурсов:

- для оптимизации использования доступной энергии,

- сохранения накопленной энергии наилучшим способом,

- контроля энергетических потоков в интересах клиентов (актуальной потребности в энергии) и оборудования (длительный срок службы установки),

- сведения к минимуму использование ископаемых ресурсов, когда это применимо.

Это требует:

- управления производством/накоплением энергии,

- управления накоплением/распределением энергии,

- управления производством/распределением энергии,

- управления запуском/остановкой работы генераторной установки (когда это применимо);

d) установки, которые должны предоставлять потребителям и операторам информацию, необходимую для управления производством и потреблением энергии в своих интересах и, где это применимо, в интересах населенного пункта.

4.4.3 Подробные характеристики критериев, которые должны быть достигнуты производственной подсистемой

Каждый критерий должен быть разработан для того, чтобы количественно выразить цели, поставленные при изучении мест.

Информация должна быть представлена в соответствии с общей моделью, приведенной в приложении А.

4.5 Функциональное описание подсистемы распределения

4.5.1 Подробное описание функций, выполняемых системой распределения (или сельской микросетью)

Обеспечение распределения электрической энергии предполагает выполнение описанных ниже действий и условий:

a) Подключение сельских установок малой мощности к точкам потребления.

Данная функция объединяет все необходимое для того, чтобы обеспечить терминалу точки потребления поставку энергоснабжения от точки сельской установки малой мощности, которая адаптирована к энергетическим потребностям различных типов клиентов (индивидуальные потребители, экономические предприятия, местные государственные учреждения, общественное освещение и др.).

Должны быть введены в действие методы для учета и мониторинга потерь в сельских распределительных сетях.

b) Недопущение снижения уровня качества услуги по электроснабжению.

Доступность и качественное снабжение объектов должны быть приняты во внимание при проектировании сельской микросети.

c) Защита электростанций малой мощности по мере необходимости для обеспечения безопасной эксплуатации.

Обеспечение безопасности предполагает:

- защиту электростанции малой мощности от вреда, возникающего вследствие короткого замыкания или других электрических воздействий, насколько это возможно;

- локализацию последствий короткого замыкания или перегрузки системы, не прерывая работу всей системы малой мощности и всех других клиентов.

d) Выполнение решений оператора микросети (ограничение нагрузки).

Данная функция определяет, что необходимо сделать в сельских микросетях для соблюдения принятых правил управления, когда система управления сельской микросетью также включает в себя автоматическую функцию, гарантирующую предоставление энергии потребителям. Эта функция должна выполняться в течение всего установленного срока службы оборудования производственной подсистемы.

Конструкция сельской микросети должна допускать изменение ее конфигурации сообразно информации, предоставленной системой управления энергией.

Это означает:

- возможность осуществления любых согласованных изменений;

- включение/отключение сетей, подсоединенных к генераторной установке (если это возможно);

- отключение сетей в соответствии с правилами приоритета;

- предоставление информации оператору.

e) Управление выполнения условий договора, заключенного с потребителем.

Должна быть обеспечена возможность применения коммерческих правил при техническом обслуживании и предоставлении электроэнергии (подключение/отключение потребителей в соответствии с договорными обязательствами).

Использование современного оборудования мониторинга и учета может существенно помочь в выполнении требований договора.

4.5.2 Подробные характеристики критериев, которые должны быть достигнуты подсистемой распределения

В настоящем стандарте невозможно установить какие-либо общие количественные цели (уровни производительности).

Поэтому важной задачей является определение количественных показателей (критериев) в функциональной спецификации для определения технических габаритов системы.

Каждый критерий должен быть разработан для отражения результатов, полученных для рассматриваемого типа подсистемы.

Типичный инструмент для описания функциональных характеристик сельских микросетей приведен в приложении В в виде листа функции/производительность, относящегося к тому, как подсоединять сельскую установку малой мощности к точкам потребления.

Каждая сельская микросеть учитывает аспекты, характерные для конкретного месторасположения.

В зависимости от характеристик потребностей, которые должны удовлетворяться, конструкция сельской микросети должна быть построена на основе следующих критериев:

- количество точек поставки энергии;

- количество основных и вторичных магистральных линий питания, определенных в свете распределения потребителей в месторасположении, максимальные размеры линий и потери системы;

- возможность иметь определенное количество открытых точек доступа, позволяющих изолировать всю сельскую установку малой мощности или ее часть в сельской микросети.

Параметры следует определять на основании следующих характеристик:

- уровень качества (см. ГОСТ Р 56124.2) распределяемой энергии;

- прогнозируемая максимальная мощность приемников, установленных в каждой точке поставки (пиковой мощности);

- качество электроснабжения, согласованное с потребителями, в частности максимальное падение напряжения, которое не должно превышать определенного значения на интерфейсе между сельской установкой малой мощности и потребителями;

- механические ограничения в соответствующей среде.

На рисунке 2 приведена схема радиальной структуры сельской микросети.

Рисунок 2 - Функциональная диаграмма радиальной структуры сельской микросети

4.6 Функциональное описание подсистемы спроса

Основные функции подсистемы потребления электроэнергии (или микросети), обеспечивающей пункты потребления электроэнергии, приведены ниже:

a) взаимодействие с распределительной системой. Данная функция включает все необходимое для гарантирования подачи электроэнергии от системы распределения к установке потребителя, включая функции, связанные с договорными обязательствами, например с оплатой или системой измерения;

b) распределение энергии по устройствам. Сюда включены все электрические функции, обеспечивающие подачу/отключение электроэнергии от интерфейса подсистемы распределения до конечного устройства потребителя.

Примечание - В некоторых проектах данная функция может включать снабжение устройствами (например, лампами).

4.7 Ограничения, которые должны быть соблюдены в подсистемах распределения и потребления электроэнергии

В подсистемах распределения и потребления электроэнергии должны быть соблюдены ограничения, описанные ниже:

a) соответствие характеристикам местоположения. Данная функция описывает все ограничения, такие как географические, технические, экономические или социологические, а также людские факторы, характерные для конкретного местоположения, сообразно которому проектируют и изготавливают необходимые устройства;

b) обеспечение защиты персонала и имущества. Должно быть спроектировано оборудование для контроля рисков физических лиц, операторов или представителей третьих сторон. Кроме того, они должны быть защищены от аварий, которые могут возникнуть на разных частях установки;

c) минимальное техническое обслуживание системы для обеспечения доступности энергии. Это означает:

- быстрый и легкий монтаж;

- облегчение условий эксплуатации;

- облегчение технического обслуживания;

- облегчение демонтажа;

- облегчение расширения.

По соображениям стоимости крайне важно, чтобы установки могли продолжать работать без необходимости частого вмешательства специалистов;

d) соблюдение нормативных требований. Данная функция объединяет все технические и юридические ограничения, которым должны соответствовать установки, для того чтобы быть пригодными к использованию;

e) соблюдение обязанностей между оператором и потребителями. Данная спецификация определяет права и обязанности оператора и потребителей. Это, как правило, определяет государственный и/или региональный регулирующий орган.

5 Правила энергетического менеджмента

5.1 Общие положения

В энергетических системах, использующих ВИЭ, доступ к источникам может быть различным. Энергетический менеджмент особенно важен при предоставлении потребителю сервиса лучших условий без уменьшения эксплуатационного ресурса оборудования.

В настоящем подразделе описано влияние энергетического менеджмента и технического выбора при определении параметров системы.

На рисунке 3 показана роль энергетического менеджмента и безопасности в виде пересекающихся функций в работе системы.

Рисунок 3 - Функциональное влияние энергетического менеджмента и безопасности

5.2 Функциональное описание энергетического менеджмента для изолированной системы

При управлении энергией в системах с ВИЭ следует рассмотреть ряд функций, описанных ниже:

a) адекватное управление ресурсами и потребностями. При управлении энергией в изолированной системе следует учитывать общий объем производства электроэнергии от ВИЭ и потребления, а также обеспечивать соответствие объема ресурсов спросу на энергию, после чего принимать соответствующие решения. Такое управление необходимо для полного выполнения обязательств организации, оказывающей услуги (разработчика проекта и оператора). Эта задача должна быть выполнена в интересах потребителя;

b) приоритет использования ВИЭ. При управлении энергией в изолированной системе следует отдавать предпочтение генерации на основе ВИЭ в целях сокращения потребления ископаемого топлива и снижения стоимости эксплуатации системы;

c) максимизация срока службы и производительности оборудования. Управление энергией в изолированной системе также включает в себя обеспечение длительного срока службы оборудования. Это влечет за собой приоритет защиты оборудования в отношении обеспечения того, что капитальные вложения используются правильно на протяжении всего срока службы, предназначенного для оборудования;

d) управление системой накопления. Качество управления батареями оказывает значительное воздействие на срок службы батареи, на уровень производительности и затрат в течение жизненного цикла;

e) управление доступного количества энергии. Управление в изолированных системах на основе ВИЭ состоит из:

- максимального использования имеющихся ВИЭ, которые, как правило, ограничены,

- оптимизации распределения объема электроэнергии, произведенной из ВИЭ, среди различных пользователей или электрооборудования.

В системе с одним потребителем чрезмерное потребление электрической энергии будет сопровождаться отключением снабжения. Пользователь быстро осваивает правильное использование энергии системы.

В многопользовательской системе (например, в сельской установке малой мощности, соединенной с сельской микросетью) должны быть приняты меры для накопления энергии на благо наибольшего числа людей и избежания ущерба для общей установки. Очевидно, что здесь возможно рассмотрение нескольких решений, например:

- сеть работает в течение определенных периодов времени, и потребление энергии каждым потребителем ограничено. В этом случае, когда сеть работает, количество распределяемой энергии ограничено;

- сеть работает в течение значительного периода времени в течение дня, в результате улучшается качество сервиса, но необходимую энергию, доступную каждому пользователю в необходимом количестве, потребитель может потреблять ограниченно в течение определенного периода времени. В зависимости от размеров установки этим количеством энергии можно управлять в течение одного или нескольких дней;

- следует применять соответствующую структуру тарифов для ограничения потребления энергии или разрешить расширение системы за счет выручки, полученной от крупных потребителей энергии. Ступенчатый или градуировочный тариф рекомендуется для обеспечения низкой стоимости энергии для мелких потребителей, а также позволяющий увеличивать оплату для крупных потребителей с целью дальнейшего развития системы.

В системах, включающих в себя электрохимическое накопление, энергетический менеджмент также влечет за собой принятие необходимых мер для пополнения запасенной энергии. В системах, работающих на ВИЭ, иногда связанных с использованием устройств прямого привода, энергия накапливается в виде энергетического продукта, например воды в насосной установке или льда в системах, производящих лед.

5.3 Управление качеством производимой электроэнергии

Последний фактор в энергетическом менеджменте заключается в том, чтобы контролировать качество электроэнергии, поставляемой потребителю. Ниже приведены критерии определения этого качества:

- уровень напряжения и диапазон его изменения;

- пульсация напряжения постоянного тока;

- частота и диапазон изменения напряжения переменного тока;

- гармонические соотношения для напряжения переменного тока, которое напрямую зависит от качества инвертора (псевдосинусоида или синусоида) либо используемого генератора и должен быть соответствующим для применяемых устройств. Соответственно, проектировщик системы должен проверить это условие.

6 Ожидаемые результаты процесса определения параметров

6.1 Общие положения

Раздел 6 описывает влияние энергетического менеджмента на предложения по проектированию системы.

В разделе 6 представлены рекомендации относительно информации, которую следует включать в отчет по данным параметров.

В то время как каждый конструктор может свободно выбирать конкретный метод, используемый для определения параметров системы, цель состоит в том, чтобы определить рамки определения размеров, в том числе тип документации, которая должна быть предоставлена разработчику проекта.

Общие правила представления результатов должны применять проектировщики, с тем чтобы любой разработчик проекта мог объективно сравнить различные предложения, связанные с настоящим стандартом.

В настоящем разделе приведены технические и экономические критерии для "подходящих" параметров, что дает возможность для сравнения различных предложений.

6.2 Участники процесса определения параметров

Требуемое число активных участников процесса определения параметров установки приведено в таблице 1.

Особое внимание следует уделять тому, чтобы участники предоставляли проект с информацией/принятием решений, которыми они располагают или за которые они отвечают.

Таблица 1 - Участники процесса определения параметров установки

6.3 Элементы для сравнения различных проектных предложений

Все проектные предложения должны основываться на некоторых общих технических требованиях.

Различные проектные предложения следует сравнивать с учетом следующих существенных моментов:

- все допущения, используемые для подготовки проектных предложений;

- технические требования и энергетические прогнозы, полученные в процессе определения параметров;

- предложения, сделанные с целью уменьшения риска системных сбоев;

- дисконтированная стоимость предлагаемого оборудования;

- доказательства достоверности проектных расчетов конструктора;

- идентификация класса системы;

- опыт работы конструктора в данной области;

- другие критерии, которые могут быть специфическими для проекта или разработчика, например "воздействие на окружающую среду".

6.4 Структура предложения

6.4.1 Общее

В 6.4.2 рассмотрены основные типы и качество информации, которую необходимо предоставлять как часть проектной документации.

Предложение должно содержать следующую информацию:

- основное обязательство снабжения количеством энергии, необходимым для удовлетворения потребностей пользователей;

- предположения потребления и данные о ВИЭ;

- описание опасных погодных явлений и прогнозы для уменьшения риска простоя;

- технические условия;

- выходы энергии;

- затраты, включая все примененные экономические допущения;

- документация проектных гарантий.

6.4.2 Общие обязательства по снабжению

Общие обязательства по снабжению приведены в ГОСТ Р 56124.2, а основные аспекты обобщены в таблице 2.

Для определения параметров производственных подсистем исполнитель проекта должен проконсультироваться с владельцем проекта, чтобы установить набор соответствующих показателей.

Некоторые примеры данных показателей:

- "фактор удовлетворения" потребителя энергии. Определение параметров энергетической установки зависит от производства в сравнении с имеющейся энергией. В любой момент времени, указанный пользователем, энергия будет поставляться в необходимом количестве, а в определенных случаях в соответствии с оговоренными требованиями по мощности;

- прогноз доли инвестиций в ВИЭ. Данный показатель определяют следующим образом:

________________

(ежемесячно);

- другие критерии, которые также могут рассматриваться в зависимости от позиции разных участников проекта, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Заинтересованные стороны, которые следует рассматривать [см. обозначения в ГОСТ Р 56124.2 (таблица 3)]

Таблица 3 - Предложения по контрактным обязательствам

6.4.3 Прогноз и классификация вводных параметров

Представление типа и качества данных, используемых в процессе определения параметров, позволяет разработчику проекта оценить предел неопределенности, связанной с данным процессом. Эти факторы в сочетании с гипотезами проекта позволяют провести тщательный анализ работы проектировщика. В следующих таблицах приведена классификация структуры для различных данных, используемых в большинстве проектов системы и процессах определения параметров. Эти данные относятся к:

- месту (см. таблицу 4);

- энергопотреблению (см. таблицу 5);

- ресурсам (см. таблицы 6-8).

Для характеристики этих данных следует использовать различные виды информации.

Для данных места и потребления проектировщика следует детализировать уровень данных, используемых в процессе проектирования.

Для данных ресурсов проектировщика следует детализировать уровень, аргументы и записи данных, используемые в процессе проектирования.

Уровень: техническое качество данных, используемых в процессе определения параметров.

Аргументы: географическая актуальность данных для конкретного места.

Записи: продолжительность истории данных, используемых в процессе определения параметров; записи одинаковы для всех технологий.

N - номер года и M - номер месяца должны быть указаны. Продолжительность истории данных должна представлять собой ожидаемый срок службы системы.

Исторические данные - это данные достаточно высокого качества для оценки в погодных условиях. Погодная статистика только представляет многолетние средние данные.

Таблица 4 - Сведения о месте

Таблица 5 - Сведения об энергопотреблении

Таблица 6 - Сведения о ресурсах: уровни точности данных

Таблица 7 - Сведения о ресурсах: данные, которые собираются для рассматриваемого участка

Таблица 8 - Сведения о ресурсах: диапазон истории данных

6.4.4 Технические характеристики предлагаемого основного оборудования

Для каждого типа основного оборудования (генераторы, аккумуляторы, преобразователи) в таблицах 9-20 приведены технические характеристики, которые исполнитель проекта может рекомендовать разработчику проекта для выбора типа оборудования. Предполагается, что данный список предоставляется в качестве общего руководства, так как разные типы информации будут необходимы для определения параметров и анализа. Указанная информация будет предоставлена разработчику проекта, как часть процесса проектирования системы.

6.4.5 Характеристики фотоэлектрических батарей

6.4.5.1 Фотоэлектрические модули

Характеристики фотоэлектрических модулей приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Характеристики фотоэлектрических модулей

6.4.5.2 Модули несущей конструкции

Характеристики модулей несущей конструкции приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Характеристики модулей несущей конструкции

6.4.6 Характеристики ветровых турбин

6.4.6.1 Ветровая турбина

Характеристики ветровой турбины приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Характеристики ветровой турбины

6.4.6.2 Характеристики конструкции или башенной опоры ветровой турбины

Характеристики конструкции или башенной опоры ветровой турбины приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Характеристики конструкции или башенной опоры ветровой турбины

6.4.7 Характеристики генераторной установки

Технические требования для генераторной установки, которая работает на ископаемом топливе и которую можно запустить в любое время либо в ручном, либо в автоматическом режиме, приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Характеристики генераторной установки

6.4.8 Характеристики микрогидротурбины

Характеристики микрогидротурбины приведены в таблице 14.

Таблица 14 - Характеристики микрогидротурбины

6.4.9 Характеристики генераторов на биомассе

Характеристики генераторов на биомассе приведены в таблице 15.

Таблица 15 - Характеристики для генераторов на биомассе

6.4.10 Характеристики преобразователей мощности

Преобразователи мощности преобразуют энергию между шинами переменного и постоянного токов или шинами, находящимися под различным напряжением. Установки, сочетающие две или более координатных функций, могут выполнять функции, заявленные для всех устройств (см. таблицу 16).

Таблица 16 - Характеристики преобразователей мощности

6.4.11 Характеристики устройства управления нагрузкой/измерительного прибора

Устройство управления нагрузкой/измерительного прибора контролирует поток энергии при различных нагрузках и позволяет контролировать различные электрические нагрузки (см. таблицу 17).

Таблица 17 - Характеристики для устройства управления нагрузкой/измерительного прибора

6.4.12 Характеристики системных контроллеров

Системные контроллеры обеспечивают базисную схему, которая гарантирует безотказную работу энергосистемы в жилом доме при надлежащей эксплуатации. В зависимости от размера и сложности системы системные контроллеры могут быть относительно простыми или очень сложными (см. таблицу 18).

Таблица 18 - Характеристики системных контроллеров

6.4.13 Характеристики аккумуляторных батарей

Характеристики аккумуляторных батарей приведены в таблице 19.

Таблица 19 - Характеристики аккумуляторных батарей

6.4.14 Характеристики соединений и электропроводки

Характеристики соединений и электропроводки приведены в таблице 20.

Таблица 20 - Характеристики для соединений и электропроводки

6.4.15 Вырабатываемая энергия

Характеристики вырабатываемой энергии приведены в таблицах 21-23.

Таблица 21 - Характеристики вырабатываемой энергии на основе ВИЭ

Таблица 22 - Характеристики вырабатываемой энергии на основе ископаемого топлива

Таблица 23 - Характеристики вырабатываемой энергии из накопителя

Пример технических требований к системе и данные для оценки качества приведены в приложении В.

6.4.16 Представление расходов

Важно, чтобы затраты, связанные с проектом, были представлены таким образом, чтобы участвующие стороны их четко понимали. Расходы можно разбить на четыре части:

- первоначальные инвестиционные затраты (оборудование, инфраструктура и установка);

- эксплуатационные затраты (труд и расходные материалы);

- затраты на замену (оборудование и установка);

- расходы на восстановление и демонтаж.

Следует отметить, что все расчеты стоимости отличаются в зависимости от партии, для которой они осуществляются. Потребителю, который арендует конкретную систему, не нужно знать стоимость замены батареи, так как это может быть обязанностью арендатора, и поэтому до сведения потребителя доводят только ежемесячную плату за услугу. Покупатель целостной системы, тем не менее, должен понимать все связанные с этим затраты в течение срока службы системы, чтобы он мог сравнить их с другими вариантами электрификации.

Расходы, предоставленные пользователю, должны быть по крайней мере в четырех форматах:

- годовые денежные затраты;

- общая стоимость жизненного цикла;

- нормированная стоимость энергии;

- расходы на ежегодное техническое обслуживание, эксплуатацию и замену.

Формулы для каждого из этих форматов, взятые на усмотрение владельца системы, представлены в приложении D. Уравнения для других важных финансовых расчетов, более применимых к системе с бизнес-перспективами также приведены в приложении D.

Все эти расходы должны быть учтены в расчете актуализированной дисконтированной стоимости, учитывая снижение не только разных расходов, упомянутых выше, а также доходы от продажи энергии на протяжении всего срока службы установки. Это позволит сравнивать остаточную разницу (доход минус затраты) для различных рассматриваемых технических решений.

6.4.17 Гарантии проекта

Гарантия проекта энергетической системы является важным фактором, но ее очень трудно подтвердить, как правило, из-за структуры проекта, конкретных критериев, которые используются в процессе проектирования, и того факта, что входные данные для процесса разработки (возобновляемых ресурсов) сильно изменяются. Определить, что энергетическая установка малой мощности заработает - легко, а узнать, сможет ли она производить заданное количество энергии через 10 лет, практически невозможно. Хотя получение гарантий о том, что разработанная система сможет обеспечить заданную нагрузку, учитывая конкретные входные данные о возобновляемых источниках энергии, которые должны быть получены, гораздо важнее знать, что организация, создающая проект, имеет опыт работы в области гибридных энергетических систем. Также рекомендуется, чтобы лица, имеющие данный опыт, рассматривали любые предложения или проекты систем, выполняемые сторонними организациями. Больше информации об испытаниях для малых энергетических систем и соответствующих испытаниях систем электрификации, работающих на ВИЭ, приведено в [1].

6.4.18 Меры по снижению воздействия климатических факторов на производительность системы

Должны быть предприняты меры для уменьшения воздействия климатических изменений, которые определяют уровень ресурсов и спроса на информацию и их влияние на разнообразие оказываемых услуг. Необходимо гарантировать, что соответствующие данные используют для проектирования. Предполагается, что разработчик будет ссылаться на разрабатываемый процесс и определение параметров системы.

6.4.19 Представление экологических и социальных последствий

Должен быть составлен список положений, касающихся оценки воздействия на окружающую среду.

6.4.20 Представление социально-экономических последствий

Финальный проект должен быть проверен в соответствии с предыдущими социально-экономическими исследованиями.

6.5 Предложения для процесса определения параметров

Проектирование и определение параметров компонентов гибридных энергетических систем, больших и малых, требуют понимания множества противоречивых и пересекающихся критериев. В некоторых случаях решение довольно простое, в других - намного сложнее. Ко всем имеющимся трудностям можно добавить, как правило, отсутствие времени для завершения детальных оценок для каждой отдельной системы, и, таким образом, должна быть принята базовая методика для упрощения процесса и обеспечения быстрого внедрения. В целом, существует шесть основных технических критериев, которые имеют большое влияние на проектирование систем:

- нагрузки, которые должны быть обеспечены в обществе/хозяйстве;

- имеющиеся природные ресурсы, близкие к обществу/хозяйству;

- стоимость дизельного или альтернативного топлива;

- стоимость различных вариантов технологий;

- если система расположена в населенном пункте, макет населенного пункта и стоимость материалов для распределения электроэнергии;

- наконец, хотя это не специально технический критерий, уровень технических возможностей, доступных для облегчения обслуживания и ремонта системы и ее компонентов.

Обсуждение каждого из этих элементов по отдельности выходит за рамки настоящего стандарта, но при рассмотрении каждого из этих взаимосвязанных вопросов могут возникнуть довольно сложные проблемы. Самой трудной частью всего процесса является получение точных данных описанных выше критериев с тем, чтобы были приняты осознанные решения.

Существует множество инструментов, которые были созданы для оказания помощи в разработке системы и определения ее параметров. Некоторые из них базируются на программном обеспечении, другие, как пример, приведенный в приложении E, описывают процесс проектирования, которому необходимо следовать. Для любого крупного проекта или его реализации метод разработки системы и определения ее параметров должен быть разработан или принят. Данная методология должна быть протестирована в нескольких начальных локациях, из чего необходимо извлечь опыт, прежде чем применять данную методологию в общей практике.

6.6 Влияние предварительных конструкционных расчетов на определение параметров системы и затрат

В настоящем подразделе установлены допустимые условия проекта, отличные от данных по ресурсам и спросу, приведенных в 6.4. Эти принципы проекта охватывают различные аспекты, такие как уровень сервиса, эксплуатация оборудования, техническое обслуживание и замена оборудования.

Влияние допустимых условий управления энергией и уровня обслуживания на параметры системы приведено в таблице 24.

Таблица 24 - Влияние допустимых условий управления энергией и уровня обслуживания на параметры системы

Результатом определения параметров является достижение приемлемого компромисса для каждого проекта с учетом:

- первоначальных инвестиций/капитальных затрат;

- эксплуатационных и общих расходов на техническое обслуживание;

- стоимости ремонта/замены компонента;

- расходов на переустановку/демонтаж.

Конкретные методы расчета приведены в 6.4.16 и приложении D. Предложения для расчета этих затрат и, в частности, учетная ставка должны определяться разработчиком проекта. Расчет стоимости системы - обязанность исполнителя проекта и подрядчиков системы.

Большинство технических решений должно быть основано на целевых показателях, установленных разработчиком проекта. Термин "технические решения" представляет тип и качество предлагаемой системы:

a) тип системы и конструкции:

- организация и структура системы, которая производит и распределяет энергию,

- распределение энергии в форме переменного или постоянного тока и качество снабжения (тип, мощность, форма волны: синусоидальная, квадратичная или др.),

- место отказа функционирования системы или точек изоляции и типы распределительных устройств,

- системы электрической защиты (предохранители, автоматические выключатели);

b) качество компонентов и технические характеристики (фотоэлектрические модули, ветросиловой генератор, батареи, генераторная установка) среди оборудования, доступного на рынке.

Разработчику проекта может потребоваться несколько итераций для достижения наилучшего компромисса. Этот выбор также может быть ограничен в том случае, если бюджет, установленный разработчиком проекта, является негибким, в таком случае он перестает искать лучшие технические/экономические компромиссы, а предпочитает оказание услуг лучшего качества исходя из данной целевой стоимости.

В таблице 25 приведены основные последствия технического/экономического выбора определения параметров системы. Данный список не является исчерпывающим.

Таблица 25 - Влияние управления затратами на определение параметров системы

6.7 Гарантия результатов

Разработчик должен иметь возможность демонстрировать гарантированный результат и, следовательно, фактический характер его действий, которые он намерен предпринять, для определения параметров или при наблюдении падения производительности.

7 Правила сбора данных для управления системой

7.1 Общие положения

Автоматическое или ручное управление энергией требует информации о текущей работе энергосистемы. Важно понимать информацию, необходимую для управления работой системы, иными словами, какие параметры энергетической системы следует контролировать, для того чтобы получить информацию о текущей работе. Раздел 7 описывает минимальные требования для выполнения данной конкретной задачи.

Эта тема имеет важное значение в процессе проектирования системы, так как относится конкретно к окончательной конфигурации технических характеристик энергетической системы.

7.2 Содержание раздела

В разделе 7 спецификация описывает минимальный набор требований к сбору данных об оборудовании, установленном в системах электрификации удаленных узлов, основанных на использовании ВИЭ изолированной системы электрификации. В разделе 7 представлены начальные сведения, необходимые для различных компонентов, задействованных в работе системы, а затем перечислены данные, которые должны быть собраны в целях предоставления этой информации.

Без учета конкретных технических решений, конструкции системы или места применения оборудования для сбора данных, документ должен описывать различные измерения, которые должны быть получены для правильного управления энергосистемой.

7.3 Уровни сбора данных и потребность в данных

7.3.1 Общее

Пять типов информации могут быть необходимы для управления автономной установкой, предназначенной для обеспечения электроэнергией удаленных мест:

- информация, предназначенная для обеспечения удовлетворительной работы оборудования и его системы управления энергией;

- информация, предназначенная для того, чтобы убедиться в соблюдении контрактов, заключенных между различными участвующими сторонами (см. [1]);

- информация, предназначенная для потребителя, для правильного использования установки;

- информация, предназначенная для обслуживания и устранения неисправностей системы питания;

- информация для научного анализа.

Получателями данной информации являются:

- управляющий энергией или системой управления;

- оператор установки;

- потребитель.

Для удовлетворения данных потребностей системы мониторинга предназначены для измерения физических данных или состояний системы, а после сбора и обработки данных для предоставления статуса рабочих условий. В некоторых случаях данные могут быть собраны для разных получателей, представленных выше.

Для различных видов энергии в системах используют различные функции по обработке данных, которые могут размещаться на одном или на нескольких отдельных единицах оборудования, в зависимости от изготовителей конструкции.

Примечание - Обычно контроль малых гибридных систем довольно прост, как и большинство компонентов, системы питания управляются независимо и привязаны к напряжению батареи аккумуляторов для управления энергией. Малые гибридные энергетические установки редко имеют одного надзорного контроллера или управляющего, который управляет всеми аспектами работы системы питания. Пункты 7.3.2-7.3.5 включают подробную необходимую информацию и соответствующие данные, которые следует собрать для разработки этой информации.

7.3.2 Информация для обеспечения "управляющего энергией" и соответствующие необходимые данные

Функциональная спецификация для управляющих энергией и/или системами контроля должна содержать детальные функции, которые должны быть выполнены.

Основная функция данного оборудования - автоматическое управление условиями эксплуатации системы электрификации, что означает его способность управлять:

- потоками энергии между "продукцией" и "накопителем";

- потоками энергии между "накопителем" и "нагрузками";

- потоками энергии между "продукцией" и "нагрузками";

- последовательностью "включения/выключения" генераторной установки (если возможно);

- информацией.

Главные вопросы, представляющие интерес для управляющего энергией:

- какое количество можно получить от энергетической системы;

- какое количество требуется потребителю(ям) системы;

- какое количество произведенной энергии (избыточного количества по сравнению с требуемым количеством) можно накопить в блоках аккумуляторной батареи.

Управляющий энергией осуществляет мониторинг физических величин, участвующих в рабочем состоянии энергетической системы. Это позволяет принять решение по вопросам производства и поставок энергии, обеспечивая длительный срок службы оборудования.

В таблице 26 представлена информация, необходимая управляющему энергией, для того чтобы работать должным образом. Рядом с перечнем данной информации приведен перечень собираемых данных.

Примечание - Ввиду сложности отдельных контролируемых компонентов этот этап работы не описывает механизмы межкомпонентного контроля, а приводит только параметры внутрикомпонентного контроля. Различные сочетания вышеуказанных данных, контролируемых либо непосредственно, либо косвенно, позволяют системе управления энергосистемой направлять поток энергии к нагрузке, если это возможно.

Таблица 26 - Информация и сбор данных, которые необходимы управляющему энергией

7.3.3 Информация для предоставления "оператору" и соответствующие данные, которые необходимо собрать

Оператору установки необходимо несколько видов информации, приведенных в таблице 8, касающихся соблюдения контракта, помощи в устранении неполадок и техническом обслуживании. Оператор должен проверять возможности установки на предмет их соответствия тем, которые заявлены в проекте системы, техническим условиям на оборудование и документации по вводу в эксплуатацию. Анализ рабочих параметров системы может также предоставлять возможность владельцу оценивать эффективность и более эффективно устранять проблемы, связанные с эксплуатацией системы.

Примечания

1 Дефицит энергии в установке может иметь три основные причины:

- поломки оборудования;

- отсутствие производства;

- чрезмерное потребление.

2 Проектировщик должен иметь возможность использовать систему сбора данных, которая является либо фиксированной частью оборудования, либо временно используемой системой, которую можно удалить после прерывания процесса в начальный период в случае операционных вопросов. Кроме того, система мониторинга, касающуюся только определенных областей, таких как система производства энергии, может быть установлена на постоянной основе.

Таблица 27 - Информация и сбор данных, которые необходимы оператору

7.3.4 Информация для предоставления потребителю и соответствующие данные, которые необходимо собрать

Пользователь заинтересован максимально использовать установку и получать предупреждение о возможном недостатке энергии или о другом событии, связанном с потреблением энергии. Для этого потребителю требуется информация, приведенная в таблице 28, касающаяся в основном заряда батарей.

Таблица 28 - Информация и сбор данных, которые необходимы потребителю

7.3.5 Обобщенная необходимая информация

В таблице 29 представлен перечень необходимой информации и заданные назначения.

Таблица 29 - Обобщенная необходимая информация

7.3.6 Сбор научных данных

Сбор научных данных требует сбора данных практически по всем параметрам, чтобы сделать возможным анализ каждого рабочего состояния системы. Хотя этот уровень анализа данных может быть полезен при ограниченном обосновании для очень крупных реализуемых проектов, приложение Е включает описание мониторинга производительности и научных систем сбора данных для информации и использования.

7.4 Необходимые данные

В связи с различными потребностями в информации, описанными выше, в таблице 30 перечислены минимальные данные, которые должны быть получены от энергосистемы.

Таблица 30 - Минимальный набор необходимых данных

Как показано в таблице 31, количество необходимой полезной информации находится в прямой зависимости от сложной системы управления и, таким образом, классификации системы.

Идентификация систем соответствует классификации, приведенной в ГОСТ Р 56124.2.

Таблица 31 - Связь между требуемой информацией и конструкцией системы

7.5 Условия эксплуатации, электрические и энергетические требования для сбора данных

Для измерений напряжения и тока рекомендуется брать средние значения максимальных и минимальных измерений в течение 10 мин, полученные в течение дня.

Показатели защиты (критерии IP) должны быть более строгими.

Система сбора данных должна быть приведена в действие системой электроснабжения в качестве нагрузки или независимой энергетической системой. Выдаваемая мощность системы сбора данных не должна нарушать электрических характеристик системы. Потребление энергии системой сбора данных должно быть как можно более низким:

При этом сбой системы сбора данных не должен влиять на систему мониторинга питания. Надежность установки должна быть стабильной как при работающей, так и при отключенной системе сбора данных.

Приложение А

(справочное)

Пример для детализированных функциональных критериев и уровней для производственной системы

В соответствии с перечнем описания функций каждая функция должна быть разработана для того, чтобы сформулировать цели, которые должны быть получены для рассматриваемых мест.

Представленная информация должна соответствовать следующей модели.

В следующей таблице приведен пример, описывающий функцию 1.1 для системы Т3.С (см. ГОСТ Р 56124.2).

Приложение В

(справочное)

Пример для детализированных функциональных критериев и уровней для распределительной системы

Для представления информации использована следующая модель.

Далее приведен пример элемента детальных функциональных требований к функции: "Подключение энергетической установки к точкам потребления"

Приложение С

(справочное)

Пример структуры спецификации предложения

Наименование проекта: Isla Tac

Местоположение проекта: остров Така в регионе Чилоэ в южной части Чили.

Сведения о месторасположении (см. таблицу 4)

Сведения об энергопотреблении (см. таблицу 5)

Сведения о ресурсах (см. таблицу 6)

Технические характеристики основного предполагаемого оборудования

Фотоэлектрические модули (см. таблицу 9)

Поддерживающие конструкции модулей (см. таблицу 10)

Характеристики ветровых турбин

Ветровая турбина (см. таблицу 11)

Опора конструкции (см. таблицу 12)

Характеристики генеральной установки (см. таблицу 13)

Характеристики микрогидротурбины (см. таблицу 15)

Характеристики генераторов на биомассе

Характеристики преобразователей мощности

Характеристики устройства управления нагрузкой/измерительного прибора (см. таблицу 17)

Характеристики системных контроллеров (см. таблицу 18)

Характеристики для батареи (см. таблицу 19)

Вырабатываемая энергия

На основе ВИЭ (см. таблицу 21)

На основе ископаемой энергии (см. таблицу 22)

Приложение D

(справочное)

Расчет затрат

D.1 Годовой денежный поток

Согласно годовому денежному потоку прогнозируют расходы, ожидаемые для каждого года проекта. Данное прогнозирование позволяет пользователю определить, какие ежегодные финансовые затраты следует ожидать. Величину за каждый год n определяют путем суммирования ожидаемых ежегодных расходов, как показано в следующей формуле:

где C - это стоимость системы в год n и при отсутствии доходов, также годовой денежный поток;

D.2 Расчет общей стоимости жизненного цикла

Общая стоимость жизненного цикла позволяет проводить определение стоимости проекта в целом, независимо от жизненного цикла проекта или различий между первоначальными затратами и эксплуатационными расходами. Это позволяет оценить даже стоимость различных вариантов развития энергетики. Общую стоимость жизненного цикла рассчитывают как сумму ожидаемых ежегодных затрат проекта, приведенного к следующему значению затрат.

где C - стоимость в год n (формула D.1);

N - общее количество лет в проекте;

d - годовая ставка дисконтирования (на основе значения для конкретной рассматриваемой страны).

Следует отметить, что в последние годы стали использовать термин "общая стоимость жизненного цикла" в дискуссиях со ссылкой на суммарную энергию и ресурсы, используемые в течение полного жизни компонента или устройства. Например, ресурсы, необходимые для производства, эксплуатации и утилизации фотоэлектрических модулей по сравнению с энергией, вырабатываемой с помощью данного устройства. Эта кооптация терминологии может в будущем привести к путанице в использовании данного термина.

D.3 Расчет нормированных расходов энергии

Нормированные расходы энергии LCOE предоставляют потребителю(ям) с простым методом сравнения суммарных затрат энергии для каждого конкретного варианта электрификации. Следует отметить, что это число может вызвать некоторые разногласия, так как стоимость энергии в сельских районах всегда выше, чем в городских районах

где TLCC - стоимость всего жизненного цикла (формула D.2);

N - общее количество лет в проекте;

d - годовая ставка дисконтирования (на основе значения для конкретной рассматриваемой страны);

Q - выдача энергии установкой в конкретный год n.

D.4 Издержки в годовом исчислении на техническое обслуживание, эксплуатацию и замену

Окончательная сумма затрат в годовом исчислении на техническое обслуживание, эксплуатацию и замену, которая позволяет четко ее сравнить с другими энергетическими вариантами, которые в большей степени преобладают над эксплуатационными расходами систем на базе возобновляемых источников. Это также свидетельствует об ожидаемых затратах на производство электроэнергии после предоставления первоначального капитала на оборудование, что может быть критично, так как во многих программах электрификации сельских районов помимо первоначальных затрат оборудования не включены эксплуатационные расходы, которые возникают у пользователя системы. Это вычисление проводят в два этапа: определение операционного денежного потока, аналогично формуле (D.1), а затем в годовом исчислении данных затрат.

Операционную систему на прибыль рассчитывают путем суммирования множества годовых денежных потоков расходов, как показано в следующей формуле:

В годовом исчислении расходы предоставляет фигуру средних расходов, которые будут необходимы, чтобы содержать эксплуатацию системы

N - общее количество лет в проекте;

d - годовая ставка дисконтирования (на основе значения для конкретной рассматриваемой страны).

D.5 Дальнейшие экономические расчеты, применимые для энергетических предприятий

Чистый дисконтированный доход NPV

Чистый дисконтированный доход проекта является одним из способов исследовать расходы (отток денежных средств) и доходы (приток денежных средств) вместе. Основной принцип - это связь всех расходов и доходов за первый год реализации проекта путем обратного дисконтирования каждого расхода в первый год реализации проекта. Чистый дисконтированный доход может состоять из различных затрат и роста доходов, оценки затрат и доходов в разные годы на протяжении жизненного цикла проекта. Формула для чистого дисконтированного дохода может быть представлена в следующем виде

где F - сумма всех затрат и поступлений в году n;

N - общее количество лет в проекте;

d - годовая ставка дисконтирования (на основе значения для конкретной рассматриваемой страны).

Следует отметить, что различные расходы или доходы могут быть дисконтированы с использованием различных цен по мере необходимости.

Простой и дисконтированный срок окупаемости

Расчет сроков окупаемости позволяет легко оценить, какое количество времени необходимо для погашения инвестиций, исходя из стоимости проекта, в частности, указав, сколько лет деньги будут в зоне риска. Ввиду простоты, его часто используют для сравнения различных альтернатив.

Простой срок окупаемости

Простой срок окупаемости SSP позволяет сравнить начальные капитальные затраты системы с ежегодной чистой прибылью, получаемой от системы, в годовом исчислении. Его рассчитывается* используя следующую формулу:

Дисконтированный срок окупаемости

Один из недостатков в использовании простого срока окупаемости курса заключается в том, что он не учитывает временной стоимости денег и, таким образом, обеспечивает меньший срок окупаемости, в отличие от первоначальных инвестиций, вложенных в предприятие, приносящее доход. Этот недостаток исключен в дисконтированном сроке окупаемости DPP и, следовательно, является лучшим показателем стоимости системы. Дисконтированный срок окупаемости может быть выражен как наименьшее значение, гг., для которого

где d - годовая ставка дисконтирования (на основе значения для конкретной рассматриваемой страны).

Приложение Е

(справочное)

Предложение для процесса определения параметров

Е.1 Общие положения

Процесс, рекомендуемый для определения параметров установки по производству энергии с использованием возобновляемых источников энергии, подробно представлен на следующей блок-схеме.

Каждому этапу, представленному на рисунке Е.1, определяют номер пункта и составляют предмет комментария, как показано на следующих страницах.

Рисунок Е.1 - Блок-схема процесса определения параметров

Е.2 Комментарии по предлагаемому процессу определения параметров

Е.2.1 Общие положения

Действия процесса начиная от 01 до 05 (сбора данных и определения трудового предположения) должны быть предпочтительно продиктованы общими современными стандартами.

Действия процесса начиная от 06 по 16 выполняют по методологии; тем не менее источники информации и способ ее обработки являются "ноу-хау" каждого разработчика. Более распространенные правила предложены в настоящем стандарте.

Содержание и формат результатов, направляемые разработчику проекта по завершении процесса определения параметров (шаги 17 и 18), также должны быть продиктованы соответствующими стандартами.

Е.2.2 Шаг 01: Определение требований к мощности, которые следует выполнять

Требования, предъявляемые и характеризуемые:

а) количество данных:

1) тип потребляемых коммунальных услуг (тип приемников, получающих энергию): в таблице Е.1 приведено, каким образом лучше организовать учет коммунальных услуг рассматриваемого проекта.

Таблица Е.1 - Описание устройств, получающих энергию

2) тип поставляемой энергии (зависит от приемников потребителей):

- выпрямленный ток (постоянный ток),

- и/или однофазный альтернативный ток (переменный ток),

- и/или трехфазный альтернативный ток (переменный ток);

3) уровни приоритета, назначаемые для различных видов использования, если спрос не соответствует международному предложению;

б) количество данных:

1) характеристики поставки:

- количество точек (пунктов) поставки на каждый тип использования;

2) характеристики обязательства по снабжению:

- максимальный уровень мощности, который может быть подключен к точке поставки, для каждого типа использования,

- максимальный уровень мощности, потребляемый в течение определенного периода (например, 24 ч) для каждой точки поставки;

3) характеристики потребления. Профиль потребления (мощности и энергии) для каждой точки поставки в течение определенного периода.

Единицу измерения "час" считают соответствующей единицей времени для энергетического менеджмента.

Единицу измерения времени, используемую для получения данных о потреблении, следует устанавливать максимально близко к часу.

Так как не представляется возможным узнать истинные значения для часа h, применяют известные значения H-1.

Время (определенный период), в течение которого предоставляют поставку.

В отношении этого вопроса решения будут иметь вид, приведенный в таблице Е.2.

Таблица Е.2 - Характеристики потребления

По пунктам потребления оценивают (прогнозируют) поставку электроэнергии, используя:

- точные оценки для каждого прибора потребления (видно от источника питания сбоку);

- определение (максимально точно) продолжительности использования различных приборов как функции сезонов, по мере необходимости;

- этот день может быть разбит на периоды (например, ночь/день, рабочий/нерабочий режим) или на часы;

- определение профиля размещения помещения: заполняемость "непрерывная" или "эпизодическая" (известной или неизвестной частоты размещения);

- определение пикового или импульсного потребления (возможно), характеризуемого внезапным скачком потребления энергии в течение очень короткого промежутка времени.

Е.2.3 Шаг 02: Преобразование имеющихся метеорологических данных в соответствующие данные

Доступную информацию о погоде следует оценивать как можно точнее для конкретного места, чтобы можно было уточнить связанные с погодой потребности в электроэнергии.

В отсутствие подробных данных и для того, чтобы обеспечить четкую информацию для всех участников, корректировки к доступным данным должны быть документально подтверждены.

Справочный листок данных, касающихся определения параметров, используемый для расчетов, следует готовить для гарантии возможности определения параметров. Формат этих данных должен соответствовать таблице Е.3.

Таблица Е.3 - Метеорологические данные, необходимые для определения параметров

Е.2.4 Шаг 03: Положения экономических данных, которые следует учитывать

Для того чтобы определить общую стоимость установки в течение определенного периода для каждого сценария определения параметров, необходимо оценивать все затраты, описанные в таблице Е.4.

Таблица Е.4 - Положения по учитываемым видам затрат

Е.2.5 Шаг 04: Перечень ограничений для отчета

В таблице Е.5 приведен перечень факторов, которые должны быть проверены на существование в каждом случае.

Для каждого места список основных особенностей должен быть учтен в процессе определения параметров.

Таблица Е.5 - Список ограничений места

Е.2.6 Шаг 05: Предложения по управлению

a) Управление энергией

Управление энергией заключается в соблюдении равновесия между производством и потреблением ВИЭ и соответствующей реакцией на:

- интерес конечного пользователя (для того, чтобы как можно более точно придерживаться обязательств, установленных в отношении подачи энергии);

- оценку влияния на долговечность оборудования (с целью рационального использования вложений, предназначенных для всего жизненного цикла).

Таблица Е.6 показывает, каким образом на определение параметров установки может влиять управление.

Таблица Е.6 - Влияние предложений по энергетическому менеджменту на определение параметров установки

b) Управление затратами. Для каждого проекта должен быть найден приемлемый компромисс набора, включающего: "затраты инвестиций" плюс "затраты на эксплуатацию" + "затраты на замену".

Поскольку равновесие должно быть получено, учитывая функции клиента и его технические и финансовые возможности и потребности, каждый проект должен содержать приоритетные задачи, которые направлены на удовлетворение потребностей клиента с помощью выбранных технических решений:

- минимальные инвестиционные затраты;

- минимальные эксплуатационные затраты;

- минимальные затраты на замену

и содержать прогноз стоимости для каждой части.

Таблица Е.7 показывает, как предложения по управлению затратами влияют на определение параметров.

Таблица Е.7 - Влияние предложений по управлению затратами на определение параметров установки

Е.2.7 Шаг 06: Технические решения

Обозначения технических решений:

a) конструкционные решения:

- принципиальная схема организации установки, предназначенная для производства распределения электроэнергии,

- наличие или отсутствие конвертеров. Если так, количество преобразователей, мощность и тип организации,

- расположение и характер отключения/защищенности точек;

b) выбор технических характеристик оборудования (панели, ветровая турбина, генераторная установка и др.):

- выбор, сделанный одним из возможных значений, соответствующих оборудованию, существующему на рынке.

Несколько итераций будет, несомненно, требоваться перед заключением выбора оборудования, которое будет рекомендовано разработчику проекта.

Первый выбор, который будет первоначальным, опирается на опыт конструктора.

Свобода выбора может быть очень ограниченной, в частности, когда оборудование повторного использования, ограничения существуют, когда определенное количество марок или видов должно быть повторно использовано. См. ограничения, определенные на шаге 04.

В соответствии с выводами анализа результатов расчета или с целью тестирования чувствительности характеристик для данной установки, чтобы рассмотреть другие варианты, кроме первоначального выбора, должны быть использованы несколько "наборов данных".

Рекомендации:

a) однофазная сеть, если мощность менее 5 кВА;

b) трехфазная сеть, если мощность более 10 кВА;

c) непрерывное распределение, если пиковая мощность (фотоэлектрическая) менее 1 кВт;

d) для деловой активности:

- если бизнес-деятельность является малорентабельной, проблемы трехфазного снабжения (специфическое использование генератора) будет предпочтительно решать вместо инвестиций в сетевую инфраструктуру в целом,

- если бизнес-деятельность в разработке или если желательно, чтобы она была, возможность трехфазного распределения должна быть предусмотрена (по всей сети или отдельный части сети).

Е.2.8 Шаг 07: Расчеты

Учитывая технические и экономические допущения, расчеты состоят в подготовке балансов мощности и оценки стоимости установки в установленном балансе.

Проектировщики могут свободно выбирать модели для эксплуатации оборудования, а также исходные данные алгоритмов обработки.

Расчеты должны быть произведены с точностью в соответствии с требованиями электропитания и технологиями ВИЭ.

В зависимости от используемых средств согласно предположениям, указанных в процессе шагов с 01 до 06, следует выявить конкретные значения:

- прогноз среднего коэффициента использования установки (эту величину учитывают при отсутствии лучшего значения);

- прогноз скорости обслуживания установки (должно быть зарезервировано для будущих версий, поскольку эта ставка не может быть определена с помощью имеющихся инструментов);

- бюджет, необходимый для достижения этих характеристик;

- вариации чувствительности бюджета данных характеристик.

Е.2.9 Шаг 08: Анализ результатов

Анализ результатов должен определить возможность выбора технических решений для удовлетворения технических требований, необходимых для данной установки.

Результаты будут рассматривать как "неустойчивые" при соблюдении одного из следующих предложений:

- один из элементов шагов с 01 по 06 блок-схемы определения параметров процесса не соблюден;

- рекомендации не соблюдены;

- инвестиционная стоимость превысила (при условии или предположении) бюджет.

Е.2.10 Шаг 09: Изучение возможностей других вариантов

Когда результаты расчетов являются неблагоприятными, новые технические решения должны быть отличными от тех, которые рассматривались в шаге 06.

Если да (неблагоприятные), следует перейти к шагу 10 итерации технических решений; если нет (благоприятных), следует перейти к шагу 19 для согласования исходных данных (если это возможно).

Е.2.11 Шаг 10: Изменения в технических решениях

Этот шаг состоит в изменении конструкционных особенностей или предварительных характеристик параметров для оборудования с тем, чтобы представить новый набор данных в расчеты.

Е.2.12 Шаг 11: Определение желаемых характеристик оборудования

В зависимости от используемых алгоритмов вычисления необходимо достигнуть приемлемое технико-экономическое равновесие между различными характеристиками оборудования.

Е.2.13 Шаг 12: Выявление существующего и доступного оборудования в соответствии с характеристиками

В ожидаемых характеристиках список подготовлен с указанием оборудования, которое может быть реально использовано в установке, с учетом наличия оборудования на рынке и времени для доставки и необходимых условий для реализации проекта.

Е.2.14 Шаг 13:

Со ссылкой на список оборудования, указанный в шаге 12, настоящий шаг может выявить необходимость, при условии потенциальной возможности, использования аналогичного оборудования, которое может оказаться неожиданно доступным по соответствующим обоснованиям или привлекательной стоимости. Затем рекомендуется повторить расчеты для определения отклонений в результатах в отношении расхождений в характеристиках между оборудованием, выбранным в шаге 12, и для вновь выбранного оборудования.

Е.2.14 Шаг 13: Новые расчеты

На данном шаге должна быть предусмотрена возможность использования оборудования со схожими параметрами и ценой в соответствии со списком, подготовленным на шаге 12. Необходимо повторить расчеты для того, чтобы удостовериться в отсутствии расхождения в результатах, которые могут возникнуть в связи с различиями в характеристиках между выбранным на шаге 12 и схожим оборудованием.

Е.2.15 Шаг 14: Анализ результатов

Данный шаг аналогичен шагу 08.

Анализ результатов должен подтверждать способность технических решений удовлетворять техническим и экономическим требованиям данной установки.

Принято рассматривать результаты как "неустойчивые" при условии несоответствия одного из следующих предложений:

- несоответствие элементов шагов 01-06 схемы процесса определения параметров;

- несоответствие рекомендаций;

- несоответствие стандартам;

- инвестиционная стоимость превышает бюджет (установленный или оцененный);

- фактическая стоимость не является минимальной стоимостью (в связи с другими предполагаемыми решениями).

Е.2.16 Шаг 15: Рассматривая возможность других вариантов

Данный шаг аналогичен шагу 09.

Е.2.17 Шаг 16: Выбор нового оборудования

Данный шаг аналогичен шагу 10.

Е.2.18 Шаг 17: Технические требования для окончательно выбранного оборудования

Эти характеристики являются характеристиками окончательно выбранного оборудования, предлагаемого разработчику проекта.

Е.2.19 Шаг 18: Направление результатов исполнителю проекта

Если результаты являются удовлетворительными, их направляют исполнителю проекта.

Е.2.20 Шаг 19: Изменение входных данных

Если результаты являются неудовлетворительными и если другие технические варианты возможны, новые входные данные используют для нового завершения процесса определения параметров.

Библиография