Экспертное мнение

Модернизация сети: что лучше и дешевле?

07.02.2013

Хольгер Мюллер, доктор-инженер, глава отдела расчетов установившихся режимов энергосистем Siemens AG

Изменяющееся отношение к окружающей среде, а также государственная поддержка использования возобновляемых источников — основные причины быстрого распространения альтернативных источников энергии, — уверен Х. Мюллер.

Как правило, такая малая генерация в основном представлена небольшими установками солнечных батарей и ветрогенераторов, которые подключаются к сети среднего и низкого напряжения. Генерируемая мощность таких установок характеризуется обычно высоким уровнем флуктуации и напрямую зависит от времени суток и погодных условий.

На сегодняшний день общая мощность установленных только в Германии солнечных батарей превышает 27 ГВт и имеет положительную тенденцию роста, даже не смотря на снижение государственных субсидий.

Это направление развития энергетики уже оказывает большое влияние на электрические сети. Постоянно изменяющаяся мощность возобновляемых источников электроэнергии влияет на перетоки по линиям и, соответственно, загрузку оборудования и уровень напряжения в сети. Уже сейчас можно видеть реверс мощности в электрических сетях, который приводит к тому, что мощность из сети среднего напряжения питает передающую высоковольтную сеть.

Примеры топологии электрических сетей

Помимо проблем, возникающих из-за развития распределенной генерации, в т.ч. на основе ВИЭ, прослеживается и ряд других тенденций, указывающих на необходимость модернизации существующих электрических сетей. Это и стареющее оборудование, и постоянное увеличение нагрузки, и растущие требования к качеству электроэнергии и надежности электроснабжения.

Существенно влияет на режимы потребления и тарифное регулирование, которое вводится во многих странах. Соответственно нагрузка на трансформаторные подстанции становится очень неравномерной.

Также нужно понимать, что используемые сегодня структуры электросети (радиальная и разомкнутого кольца) основаны на доступных в 1950-60-х г.г. технологиях. Они позволяют достигнуть очень низкого уровня автоматизации и мониторинга распределительной сети. (Реклама: снять 1-ком. квартиру без посредников? Решение - в конце текста.)

Есть несколько путей решения обозначенных проблем — усиление сети или изменение ее структуры, управление реактивной мощностью, использование регулируемых трансформаторов, управление нагрузкой и накопление энергии. Нашей компанией было оценено четыре сценария развития электросетей с точки зрения эффективности и необходимого объема инвестиций.

Недельная нагрузка трансформаторной подстанции в сельской местности

Первый сценарий — базовая традиционная сеть без ВИЭ. Второй — усиление традиционной сети за счет замены кабельных и воздушных линий, трансформаторов. Третий — установка компонентов smart grid (управляемая генерация, трансформатор с нелинейным ограничителем перенапряжения). И четвертый — изменение структуры сети, в том числе подключение новых питающих точек.

Расчеты показали, что традиционное усиление электрической сети — наиболее дорогое средство решения проблем. Необходим другой подход для создания современной электрической сети, которая будет обеспечивать нужды потребителей и требования безопасности электропередачи.

Оценка сценариев модернизации сетей с точки зрения необходимых инвестиций. Слева – сельская местность, справа – городская (промышленная). Обозначения: a - базовая сеть, b - усиленная сеть, c - сеть с элементами Smart Grid, d - изменение структуры сети

Изменение структуры сети — дает наилучшие результаты. Использование элементов smart grid так же улучшает ситуацию и может быть рассмотрено как промежуточный шаг. Оптимальное же решение может обеспечить одновременная реализация третьего и четвертого сценария, то есть комбинация элементов smart grid и подходящей структуры сети.

Иллюстрации: LEW, Siemens AG

Фото Е. Зубковой

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Копирование возможно только для платных подписчиков
Кража контента приведет к пессимизации вашего MFA-сайта

Снять 1-ком. квартиру без посредников, подключенную к электросетям в городской местности - хорошее решение жилищной проблемы для частного лица.