html{display:none} Микросетевое решение получает высшие баллы в университетском городке | Schweitzer Engineering Laboratories

Микросетевое решение получает высшие баллы в университетском городке

Aerial view of Montclair State University

После того, как в 2012 году ураган Сэнди обрушился на Нью-Джерси и отключение электричества затронуло более 2 миллионов жителей, администрация штатного университета Монтклер (MSU) задумалась о проектировании кампусной микросети. Если разразится следующий ураган и основная электрическая сеть выйдет из строя, микросеть даст возможность второму по величине университету штата вырабатывать собственную электроэнергию.

Когда валивший деревья и линии электропередачи шквальный ветер Сэнди утих, MSU потребовалась неделя, чтобы полностью восстановить электроснабжение университета и возобновить занятия. Но итог размышлениям руководства образовательного учреждения о внедрении микросети — автономной энергосистемы, которая может работать синхронно с магистральной энергосетью или сама по себе, подвел не следующий ураган.

Это сделали обычный автомобиль и гриф-индейка.

В мае 2016 года, когда на университетской электростанции проводилось ежегодное плановое техническое обслуживание и ее турбина была отключена, автомобиль врезался в столб линии электропередачи, в результате чего один из двух фидеров местной энергосети напряжением 26 кВ, питающий кампус, вышел из строя. Вскоре после этого перестал работать и второй фидер.

«Большой гриф-индейка сел на линию электропередачи, расправил крылья и закоротил две линии. В результате сгорели предохранители, и кампус остался без электричества, — говорит вице-президент MSU по техническому оснащению Шон Коннолли. — Не считая аварийной генерации, поддерживающей критические нагрузки, мы на целых полдня потеряли весь кампус».

Он объяснил, что из-за отсутствия электричества и возможности пользоваться освещением и компьютерами университет был вынужден отложить экзамены и продлить семестр на один день.

Послушайте о том, как гриф-индейка сел на линию электропередачи и перенес экзамены на один день.

«Отключение электроснабжения сильно сказывается на нас в любое время, — говорит он. — Но во время экзаменов это было особенно неприятно. А так как нам пришлось наверстывать целый день, это было еще и дорого».

Администрация MSU знала, что надежная микросеть сможет поддерживать электроснабжение всякий раз, когда магистральная энергосистема выйдет из строя, и, следовательно, будет экономить университету деньги. Они также понимали, что под внедрением микросети подразумевается выбор технологии — и он должен быть правильным. Речь шла о добавлении к кампусу еще одного умного «мозга».

За интеллект микросети ответственен ее контроллер — программное обеспечение и управляющие компоненты, которые управляют микросетью и отвечают за выполнение и координацию задач, будь это плавное «отделение» во время отключения энергоснабжения или автоматическая адаптация к меняющейся нагрузке. И этот «мозг» для микросети MSU должна была разработать компания Schweitzer Engineering Laboratories (SEL).

Рост партнерств, предлагающих финансирование

MSU — государственный исследовательский университет, расположенный всего в 19 км от Нью-Йорка. В нем проходят обучение более 21 000 студентов, что почти вдвое больше, чем два десятилетия назад. У главного входа в MSU стоит бронзовая скульптура красного ястреба, символа школы, высотой 3,6 метра. По кампусу площадью 102 га проходят обсаженные деревьями улицы и пешеходные дорожки, гуляя по которым можно полюбоваться зданиями в испанском колониальном стиле возрождения с белыми оштукатуренными стенами и нависающими терракотовыми карнизами.

Два таких здания, расположенные рядом на улице Йоги Берра Драйв, не демонстрируют ни намека на то, что внутри них скрываются прекрасные образцы технического прогресса. В более крупном здании находится университетская когенерационная установка, вырабатывающая тепло, холод и электроэнергию, введенная в эксплуатацию в 2013 году. От этого здания короткая дорожка ведет ко второму, меньшему по размеру зданию, в котором размещается оборудование микросети MSU, эксплуатируемое с начала 2018 года.

Финансирование обоих объектов осуществлялось в рамках государственно-частного партнерства между MSU и энергетической компанией DCO Energy из Нью-Джерси. По словам Коннолли, это партнерство позволило внедрить когенерационную установку, а затем и микросеть.

«Это отличный инструмент для финансирования ключевых энергетических проектов, особенно на фоне того, что бюджеты высших учебных заведений становятся все более ограниченными», — говорит он.

Несмотря на быстрые темпы роста, MSU гордится тем, что средний размер класса - 23 студента, а курсы читают профессора, а не ассистенты.

Создание «настоящей микросети»

Университетская когенерационная установка мощностью 5,4 МВт энергетически эффективно генерирует пар для теплоснабжения и охлажденную воду для кондиционирования воздуха, а также производит электроэнергию из природного газа. Она обеспечивает 85 процентов потребностей университета в электроэнергии, а остальное электроснабжение осуществляет региональная энергокомпания.

Слева направо: Вице-президент MSU по техническому оснащению Шон Коннолли совещается с менеджером инженерно-технической службы SEL Бхаратом Туммалой и менеджером по электротехнике DCO Energy Кайлом Ганди около здания когенерационной установки.

Такая организация энергоснабжения не является необычной для больших университетских городков, и в отсутствие не зависящих от энергокомпании событий она работает хорошо. Неисправности, вызванные ураганами, сильными снегопадами, автомобильными авариями и даже бродячими животными, иногда приводят к отключению подачи электроэнергии через магистральную сеть, что влияет на электроснабжение кампуса.

«С учетом 6000 студентов, проживающих в кампусе, большого числа зданий и наличия исследовательских программ на уровне докторских диссертаций, требующих использование чувствительных к изменению температуры образцов и оборудования, мы нуждаемся в электроэнергии круглосуточно», — говорит Коннолли.

И здесь в дело вступает микросеть, работающая на природном газе. В тандеме с когенерационной установкой она обеспечивает дополнительную выработку электроэнергии и ее интеллектуальное распределение.

«Мы разработали настоящую микросеть во всех смыслах этого слова», — говорит Кайл Ганди, менеджер по электротехнике DCO Energy.

Основу микросети составляет контроллер SEL. Перед его установкой инженеры SEL провели тщательное программно-аппаратное тестирование, чтобы убедиться, что он успешно взаимодействует с моделью микросети при различных смоделированных сценариях.

Тестирование полностью подтвердило эффективность решения.

По словам Ганди, контроллер не только за миллисекунды реагирует на прерывания внешнего энергоснабжения, но также определяет, сколько, когда и куда микросеть должна подавать электроэнергию.

«Отказоустойчивость является большим преимуществом микросетей, а в этой системе она вдобавок оптимизирована, — поясняет он. — Если в магистральной энергосети произойдет сбой, микросеть MSU плавно перейдет в автономный режим и обеспечит автоматическое восстановление нагрузки. Электричество не выключится. Свет не погаснет. Никто даже не заметит, что произошел сбой».

За плавное выполнение таких переходов отвечает сложная система управления микросетью. Также, по словам Ганди, микросеть дает не только эксплуатационные, но также и финансовые преимущества.

«Микросеть Монклерского университета обеспечивает значительную экономию за счет снижения затрат на электроэнергию и управления локальным использованием энергии, что позволяет избегать высоких тарифов в пиковые часы, при этом сохраняя стабильность сети», — говорит Ганди.

Например, в рамках взаимодействия с региональной энергокомпанией контроллер микросети может автоматически регулировать количество электроэнергии, покупаемой через электросеть энергокомпании, когда потребность в электроэнергии в кампусе высока. Кроме того, он также может снимать напряжение с электросети, продавая энергокомпании электроэнергию во время всплесков спроса в регионе, вызванных жарой.

По словам сотрудника MSU Коннолли это означает, что программно-управляемая микросеть университета не только повышает эффективность энергии и тем самым сокращает выбросы углекислого газа, но также экономит деньги и приносит прибыль.

«Мы экономим университету более 4 миллионов долларов в год, — говорит он. — Это около 20 процентов нашего счета за коммунальные услуги. Сумма наших счетов за коммунальные услуги была бы примерно на 20 процентов больше, если бы мы не внедрили микросеть».

Микросети под управлением контроллеров SEL предлагают плавное изолирование, автосинхронизацию, сброс нагрузки в пределах субцикла и многое другое. Узнайте больше о решениях SEL для контроля и защиты микросетей.

Узнайте больше о решениях для микросетей

Узнайте о том, как MSU экономит средства благодаря микросети на основе специально разработанной системы управления SEL.

Высокий IQ

Коннолли надеется, что выгоды, получаемые MSU от микросети, послужат путеводной звездой и для других университетов.

«Они естественные кандидаты на использование микросетей, — говорит он. — Будь то обеспечение безопасности студентов или защита дорогостоящих исследовательских лабораторий, кампусам необходимо электричество круглосуточно».

Поскольку во многих университетах есть когенерационные установки, добавление микросети в большинстве случаев повышает эффективность их использования и позволяет экономить деньги. Более того, микросети могут создать поток доходов через продажу электроэнергии региональным энергокомпаниям в зависимости от условий спроса.

Вместе с тем, для создания такой энергетической экосистемы требуется «сообразительный» контролер. «Без него микросеть будет инертной смесью энергетических технологий, — говорит Бхарат Туммала, менеджер инженерно-технической службы филиала SEL в городе Кинг-оф-Праша, штат Пенсильвания, который курировал проектирование контроллера для MSU.

Он поясняет, что вместо готового решения, изготовленного одной компанией, большинство микросетей представляет собой комбинацию оборудования разных поставщиков — от генераторов и инверторов до переключателей и проводов.

«Хороший контроллер может взаимодействовать с этими технологиями и управлять ими так, что они эффективно работают вместе», — говорит он.

Специалист SEL Бхарат Туммала объясняет, как тестируются различные сценарии и функции управления генерацией и сброса нагрузки.

Компания SEL эффективно решает такие задачи, поскольку она разрабатывала специальные контроллеры на основе индивидуальных требований клиентов еще до того, как термин «микросеть» стал в отрасли модным словом.

«SEL понимала пользу микросетей и контроллеров задолго до урагана Сэнди», — говорит Туммала, добавляя, что компания разрабатывала системы управления и для других университетов, муниципалитетов, военных и промышленных объектов.

Основным компонентом системы управления SEL является цифровое защитное реле — технология, которую в 1982 году изобрел доктор Эдмунд О. Швайцер, III, основатель SEL.

Многолетний опыт решения самых разных задач в сочетании с тем, что SEL изготавливает свою продукцию на собственных предприятиях, «позволяет нам создавать индивидуальные системы, которые решают задачи наших клиентов интеллектуально и эффективно», — говорит Туммала.

Доказательство находится внутри здания в испанском колониальном стиле в MSU.

Цифровые защитные реле SEL позволяют MSU быстро обнаруживать электрические аномалии и реагировать на них.

View Gallery

«Если сейчас стихийное бедствие или гриф-индейка вызовет сбой в региональной энергосистеме, результат, скорее всего, будет совсем другим», — уверяет Туммала.

Он объясняет: «Наше расцепляющее реле немедленно обнаружит сбой и разомкнет выключатели, изолирующие кампус. Затем контроллер очень быстро проанализирует состояние системы и отправит команды, необходимые для ее стабилизации».

Все это произойдет за миллисекунды.

«Свет даже не мигнет», — говорит он.

Это означает, что, в отличие от отключения электроэнергии в мае 2016 года, студенты сдадут экзамены, вернутся домой и отметят окончание еще одного семестра в MSU.

—Конец—


Инновации, упорство и новое начало

ЧИТАТЬ ИСТОРИЮ
Инновации, упорство и новое начало

История модернизации компании PNM

ЧИТАТЬ ИСТОРИЮ
История модернизации компании PNM