"Физиката на електрическите мрежи" vs. "Синдикатите и мрежите за лов на шарани"

Поради това, нещата изглеждат като по-скоро лобистки, защото не е в компетенциите на народните представители и синдикатите, да изземат функциите на Електроенергийния системен оператор в такива сложни неща, каквито са управлението и регулирането на мрежата.

Даденият отговор от министъра Румен Радев беше доста пъстър, фактически правилен в една част, но не толкова в друга и направо неверен в трета.

Нека да го разгледаме малко по-подробно.

Правилната част от отговора

Безусловно правилната част е казаното от Радев, че системният оператор ЕСО и ЕРП дружествата са единствените компетентни органи, отговарящи за цялостното управление на мрежата - планирането, координирането и управлението. Каквото и да си говорим, това обезсмисля по принцип изцяло тази точка от споразумението - няма как друг да решава, освен тях. Не само, че то е несъстоятелно, но е и потенциално вредно с оглед на навлизането на все повече и повече ВЕИ, които са и вероятно целта синдикатите да настояват за него. За това малко по-надолу.

"Хлъзгавата" част от отговора

Не толкова правилната част бе, че в споразумението се говори за необходимият състав на синхронно работещите генераторни машини и техните резервни такива. Разбира се има и европейски регламент, описващ минималните изисквания за минимален запас от статична устойчивост и устойчивост по време на преходни процеси. Това само по себе си звучи сложно и е, но може да се оприличи на следното: колко здраво си стъпил на земята и в зависимост от това колко тежиш, изчисляваш каква сила е необходима за да те бутне някой. От една страна, колкото си по-тежък, толкова по-голяма сила е нужна (за това и боксьорите имат различни категории, защото е нужна различна сила, за да ноукатираш 50 кг и 100 кг. човек), от друга обаче, ако успяваш бързо да балансираш, не е необходимо да си много тежък, а просто преместваш една контратежест в обратна на въздействието посока.

Или още по просто - представете си човек ходещ по въже. Нека да предположим, че стои стабилно. Колкото е по-тежък, толкова по-силен вятър е необходим за да го бутне. Ако обаче е лек, но носи прът какъвто носят тези които ходят по въже, ще може бързо и лесно да балансира точката на центъра на тежестта и така ще може да издържи на далеч по-силни ветрове.

Това, което повечето от "класическите" енергетици имат предвид е т.нар. инерция на големите турбини. Идеята е, че когато има огромни въртящи се маси от порядъка на 50-60 тона (тежестта в горната аналогия), те не могат да променят рязко честотата си на въртене, а оттам и честотата на системата, което е един от най-критичните параметри. Това дава наистина няколко много важни предимства в класическата енергетика, каквато я познавахме до преди десетина години:

• Автоматично, без никакво усилие и напълно "безплатно" се активира функция, базирана на физичните закони за инерцията. Изключителна простота и надеждност.
• Дава веднага подкрепа на мрежата с допълнителна мощност за сметка на кинетичната енергия, съхранена във въртящите се части на турбината и генератора.
• Тази допълнителна енергия от въртящите се маси дава нужните няколко секунди, докато се задействат другите системи за увеличаване/намаление на мощността на генераторите, които имат нужда от известно време за реакция (отваряне/затваряне на клапа за пара или гориво).

При ВЕИ (основно солари) тези въртящи се маси ги няма и това наистина създава проблеми с устойчивостта на системата. Но само на пръв поглед.

"Невярната" част от отговора

В отговора на министъра виждаме следното:

Невярната част на отговора Преглед на оригинала

Не, батериите не само заявяват възможност, но го реализират вече в огромни мащаби, като първата батерия работи от есента на 2017 г. в Австралия и е известна като батерията на Мъск, като работата й надхвърли всички очаквания. Повече за нея, можете да намерите в статията "Батериите в голямата енергетика: Какво не разбираме?"

Относно размера на инерцията, реалността е съвсем различна от представите на повечето хора и нека да дадем няколко важни параметъра:

• Макар да става въпрос са сравнително големи въртящи се маси, масата е съсредоточена във валовете, а не в периферията, както е при класическите маховици. Ето защо тази енергия не е много голяма според днешните ни представи, както е показано на Фиг.2 . Тази енергия е от примерно 110 KWh за 100 Мвт парна турбина и максимумът е около 32 MWh за най-голямата парна турбина на GE - Adele 1800 MW, чийто вал обаче е 4000 тона и се върти с 1500 оборота и е за атомните централи.
• Макар енергията, която се отдава в момента на събитието е равна на мощността на генератора в момента, понеже енергията не е голяма, кинетичната енергия много бързо се консумира. Затова, често се използва единицата GWs, защото дава много добра представа за това каква мощност колко време може да се отдава. 1 GWs e 278 KWh. (Кинетичната енергия не зависи от текущия товар на генератора - тя е една и съща независимо дали генератора е на 1 MW или на 100 MW натоварване и се определя единствено от масата и оборотите)

Съхранение на енергия във въртящи се маси (източник https://thundersaidenergy.com) Преглед на оригинала

Регулиране на мрежата при по-малки стойности на инерцията

При положение, че толкова много райони в света имат в микса си преобладаващи ВЕИ, очевидно има начин да не се стига до "разпад" на системата, както предричаха преди години много специалисти да се случи, ако се надвиши границата от 5% ВЕИ в микса.

Най-трудните за управление мрежи са тези, които са малко или повече изолирани и имат висок процент на ВЕИ. Такива са безспорно Австралия, която няма свързаност с други системи и Тексас, която има много ограничена свързаност с останалите мрежи в САЩ.

И в двата случая има огромни ВЕИ мощности и намаляваща с годините инерция поради добавянето на все повече и повече ВЕИ. Нещо повече, след разпада на мрежата в Тексас през февруари 2021, те увеличиха ударно в следващите години именно соларите и батериите, точно както описах в статията "След Калифорния и Тексас ще бъде принуден да ускори ВЕИ". Да повторим - Тексас след кризата ударно развива ВЕИ и батерии. Разбира се и газови, защото общото потребление расте доста бързо заради притока на хора в щата.

Нещо повече, поради това, че батериите могат да инжектират огромни количества енергия в мрежата много по бързо от конвенционалните, вече има нова услуга, която се казва Fast Frequency Control (бързо управление на честотата), за да се разграничава от общоизвестната ни Primary Frequency Control (първично регулиране на честотата).

След всичко казано дотук, можем уверено да заключим, че този текст в споразумението е прокаран по-скоро по лобистки причини, с оглед да се удължи работата на въглищните централи:

• Покрай заиграването с нуждата от инерция от синхронни машини да се осигури минимум работа на парни турбини, за да се оправдае високата цена на тока от въглищните централи.
• Да се забави всячески въвеждането на модерни методи за подобряване устойчивостта на мрежата и регулиране на честотата, за сметка разбира се на крайните потребители.

Ясно е, че синдикатите са наели "класически" енергетици да ги съветват, но специалистите разбират, че това няма да работи дори в краткосрочен план. Батерии ще има всякакви - малки, средни, големи, но разбира се трябва да има механизми за заплащане на услугите им, които ще струват далеч по-малко от сегашните - това е добре документирано от работата на батерията на Илън Мъск в Австралия.

За съжаление, миньорите бяха употребени, за кой ли път, по чисто политически причини заради изборите, но и техническите и политическите лица, които пишат отговорите на министъра подходиха непрофесионално и явно този разговор трябва да продължи.