zabika.ru 1

Энергосбережение и энергоэффективность при проектировании

электросетевых объектов


Энергосбережение и энергоэффективность при проектировании

электросетевых объектов
Президент АО КазНИПИИТЭС "Энергия"

к. т. н. Г. С. Акопьянц

Слайды 1-2. Основной вид деятельности института «Энергия» - комплексное проектирование электроэнергетических систем и электросетевых объектов.

При выполнении исследований и проектных работ институт постоянно прорабатывает вопросы энергосбережения.
Слайд 3. Важными направлениями в области энергоэффективности и энергосбережения являются:

- с точки зрения экономии топливно-энергетических ресурсов: изменение структуры генерирующих мощностей с вовлечением в электроэнергетический баланс атомных электростанций с целью замещения угольных и газовых электростанций, генерирующих источников на основе использования возобновляемых ресурсов (ВЭС, малых ГЭС, солнечных ЭС и др.),

- проектирование электросетевых объектов и в целом электроэнергетической системы РК с учетом внедрения нового высокотехнологичного и энергосберегающего оборудования.
Слайд 4. Вопросы изменения структуры генерирующих мощностей были рассмотрены в ряде работ, выполненных институтом. Однако реализация данного направления является долгосрочной программой.

В соответствии с Республиканской бюджетной программой по развитию атомной энергетики РГП "НЯЦ РК" выполнены Технико-экономические исследования в обоснование строительства АЭС в Республике Казахстан.

Для замещения выбывающих по сроку наработки мощностей ТЭЦ-1, 2 ТОО "МАЭК Казатомпром" в соответствии с ТЭО инвестиционного проекта "Строительство АЭС с реакторными установками ВБЭР-300 в Мангистауской области РК" предусматривается ввод Актауской АЭС мощностью 600 МВт в период 2015 – 2020 гг.

В городе Курчатове планируется реализация проекта строительства опытно-демонстрационной АЭС малой мощности.

Слайд 5. Республика Казахстан обладает значительными запасами нетрадиционных и возобновляемых энергетических ресурсов (далее НВИЭ), которые включают - энергию рек, солнца, ветра и др.

На слайде 5 приведены данные по потенциалу возобновляемых энергоресурсов в Республике Казахстан (освоенного, экономического, технически возможного, теоретического) по их видам.


Наименование

Энергоресурсы

Гидроресурсы

Солнца

Ветра

Крупные ГЭС

Малые ГЭС

Освоенные существующие

7,14*

млрд.кВт.ч.

0,29*

млрд. кВт.ч.

-

500 кВт/

1,65 млн.кВт.ч.

Экономический

22,5 млрд.кВт.ч.

7,5

млрд.кВт.ч.

-

250 МВт/

820 млн. кВт.ч.

Технически возможный

41 млрд.кВт.ч.

21

млрд.кВт.ч.

-

1000-2000 МВт/

3,3-6,6 млрд.кВт.ч.

Теоретический

105 млрд.кВт.ч.

65

млрд.кВт.ч.

3,9-5,4 млрд.кВт.ч

1820 млрд. кВт.ч.


* - отчет ЦДУ СО 2008 года

Слайд 6

  • Применение экономичных строительных и технических решений при новом строительстве и реконструкции ПС и ЛЭП:

- сокращение размеров ПС путем оптимизации схемно-компоновочных решений при сохранении надежности;

- облегченные конструкции порталов ПС;

- опоры ВЛ башенного типа (на основе многогранных и решетчатых конструкций), опоры с маркой стали повышенной прочности и коррозийной стойкости, защитой опор от коррозии методом горячего или термодиффузионного цинкования;

- применение новых высокоэффективных антикоррозийных материалов;

  • Применение нового современного оборудования с лучшими техническими характеристиками и большим сроком службы:

- силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов, компенсационных реакторов с эффективной системой охлаждения с циркуляцией масла и низкими потерями;

- коммутационной аппаратуры: элегазовых выключателей напряжением 35-110-220-500 кВ и вакуумных выключателей напряжении 10 кВ, отличающихся от воздушных и масляных более высокой коммутационной способностью, надежностью, долговечностью, малым весом, сниженными затратами на их эксплуатацию;

- комбинированного выключателя-разъединителя – Комбайн DCB (Disconnecting Circuit-Breaker), который существенно повышает надежность и экономичность распределительных устройств (РУ) высоковольтных подстанций, позволяет уменьшить размеры подстанции, что особенно актуально в условиях ограниченной застройки и цен на землю, снизить потребление электроэнергии на собственные нужды ПС. Для внедрения DCB в энергосистемах РК требуется внесение дополнений в ПУЭ и ПТБ (данный вопрос находится на рассмотрении в Госэнергонадзоре);

- компактных комплектных распределительных устройств в ограниченных условиях строительства, элегазовых компактных распределительных устройств 110-500 кВ (КРУЭ); жесткой ошиновки ОРУ 110-500 кВ заводской комплектации;


- кабелей 10-500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, обладающий большей пропускной способностью, высоким током термической устойчивости, низким весом, меньшим диаметром, большим сроком эксплуатации, элегазовых токопроводов 110-500 кВ;

- устройств компенсации реактивной мощности: управляемых статических средств продольной и поперечной компенсации на базе современной силовой электроники: шунтирующих шинных, линейных реакторов, СТК, сухих токоограничивающих реакторов с полимерной изоляцией, экологически безопасных, с жидким синтетическим диэлектриком, сухих конденсаторов для фильтровых и шунтовых батарей;

- современных ВЛ всех классов напряжения: воздушных компактных ВЛ с проводом AERO-Z, которые характеризуются коррозионной стойкостью, улучшенными аэродинамическими характеристиками, сниженным механическими нагрузками на опоры, снижением пляски проводов при обледенении, сниженными нагрузочными потерями, большей пропускной способностью.

Слайд 7.


  • При разработке принципов системы управления электросетевыми объектами:

- релейной защиты и линейной автоматики (РЗА), противоаварийной автоматики (ПА) выполненной на основе микропроцессорной цифровой техники с избирательным воздействием на поврежденные участки сети, обеспечивающей сохранение устойчивости и снижение ущербов при повреждении электросетевого оборудования с применением цифровых каналов связи, включая волоконно-оптические;

- автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), автоматизированной системы диспетчерского управления (SCADA) и системы телекоммуникаций, обеспечивающей:

  • внедрение прогрессивных методов и средств диагностики и мониторинга основного оборудования;
  • повышение быстроты и безошибочности действий персонала за счет представления ему более полной, достоверной и своевременной информации о режимах работы и состоянии основного и вспомогательного оборудования, в том числе для оперативного управления и ведения режимов;


  • повышение уровня контроля и управления технологическими процессами в нормальных и аварийных режимах;

  • ведение учета и поддержку заданных параметров электроэнергии;

  • более точное определение зоны технологических и коммерческих потерь электроэнергии;

  • развитие диспетчерской и технологической связи на основе корпоративных сетей;

  • обеспечение высокой надежности и безопасности при эксплуатации оборудования.

Экономический эффект системы управления электросетевыми объектами достигается за счет быстрой локализации поврежденных участков и ликвидации аварий, сокращения количества и продолжительности перерывов электроснабжения, уменьшения ущерба от простоев, снижения ежедневных эксплуатационных затрат и затрат на ремонт оборудования, увеличения межремонтных интервалов.

Слайд 8

  • При оптимизации режимов работы сетей

Для снижения потерь мощности и электроэнергии, регулирования напряжения, повышения пропускной способности, оптимизации потоков реактивной мощности, обеспечения оптимального управления потоками активной мощности (оптимальной загрузки неоднородных электрических сетей), интенсивного демпфирования колебаний напряжения в сетях 220 кВ и выше НЭС Казахстана сетевыми средствами рекомендуется внедрение новейших разработок:

- управляемых шунтирующих реакторов на напряжении 110-500 кВ и ниже 110 кВ (УШР);

- статических компенсаторов реактивной мощности (тиристорных – СТК, на базе полностью управляемых полупроводниковых приборов – СТАТКОМ);

- фазоповоротных трансформаторов (ФПТ), вставок постоянного тока (ВПТ);

- управляемых устройств продольной компенсации (УУПК);

- объединенных регуляторов потоков мощности (ОРПМ);

- электромашинных компенсаторов реактивной мощности и фазосдвигающих устройств;

- устройства плавного пуска и регулирования частоты вращения двигателей.


Выбор оптимального вида или комплекса средств компенсации и регулирования производится с учетом схемно-режимных особенностей в каждом энергоузле энергосистемы: мероприятий, проводимых генерирующими источниками, ограничения пропускной способности, ограничения по условиям статической, динамической и результирующей устойчивости, внутренних перенапряжений, резонансных явлений, быстродействия, экономических показателей.

Применение ФПТ и ВПТ особенно актуально при решении задачи повышения пропускной способности, перераспределения и управления перетоками активной и реактивной мощности в неоднородных электрических сетях.

ФПТ входят в семейство устройств "гибких" (управляемых) электропередач переменного тока – FACTS (Flexible AC transmission systems), является надежной и эффективной мерой по регулированию потокораспределения между параллельными ветвями и широко используется в энергосистемах зарубежных стран.

Так, например, применение ВПТ на межсистемных связях между ЕЭС Казахстана и ОЭС Центральной Азией позволит получить не ”жесткую” как в случае переменного тока, а гибкую несинхронную связь, что даст следующие преимущества:

- возможность независимого регулирования частоты в обеих системах;

- отсутствие взаимного влияния систем при динамических возмущениях (КЗ, набросы нагрузок и отключения генерирующих мощностей и прочие);

- полный контроль над направлением и величиной потока энергии между системами;

- отсутствие подпитки от ВПТ в случае КЗ в одной из систем;

- возможность связи систем с разными номинальными частотами.

Слайд 9. На слайде приведена схема развития электрических сетей 220 кВ и выше ЕЭС РК до 2020 года

Использование преимущества географического положения Республики Казахстан предрасполагает к сооружению крупных транзитных магистралей.

В настоящее время по территории РК проходят магистральные нефте- и газопроводы. Аналогично транзиту углеводородных ресурсов по территории Казахстана также рассматривается осуществление транзита электрической энергии между соседними государствами с использованием в качестве инфраструктуры сетей НЭС.


Исторически сложилось, что основными направлениями передачи транзитных потоков в ЕЭС Казахстана были направления Сибирь – Казахстан – Урал и Центральная Азия – Казахстан – Россия. По первому из них передавались реверсивные потоки мощности между энергосистемами Сибири с преобладанием ГЭС в генерирующей структуре и Урала с преобладающей генерацией на ТЭС. По второму из направлений потоки мощности передаются от избыточной ОЭС Центральной Азии с большим гидроэнергетическим потенциалом в Россию.

Слайд 10

В целом ЕЭС Казахстана имеет значительный транзитный потенциал – электропередачу 1150 кВ Сибирь-Казахстан-Урал, который не используется из-за значительных потерь на корону и устаревшего оборудования 1150 кВ.

В перспективе сооружение крупных электростанций: Экибастузской ГРЭС-3, Балхашской и Тургайской ТЭС предполагает самобалансирование регионов, что соответственно, приведет к снижению загрузки межсистемных транзитов 500 кВ и высвобождению их потенциала для передачи транзитных потоков мощности.

С учетом последних событий – аварии на Саяно-Шушенской ГЭС возрастает роль транзитного потенциала Урал-Казахстан-Сибирь для передачи мощности из ОЭС Урала в ОЭС Сибири, который можно повысить до 4000-5000 МВт при использовании транзита 1150 кВ на напряжении 1050 кВ с учетом опыта КНР.

В плане внедрения современных технических решений и оборудования при проектировании электросетевых объектов институт плодотворно сотрудничает с АО "KEGOC", РЭКами, МЭМР, участвует в рабочих группах по разработке нормативно-правовых документов по внедрению энергосбережения и эффективности в Казахстане.

Слайд 11. Заключение:

Для внедрения нового оборудования и новых технических решений при проектировании электрических сетей ЕЭС Казахстана, необходима разработка положения об единой технической политике и внесение изменений и дополнений:

- в руководящие указания по проектированию энергосистем;


- в нормы технологического проектирования подстанций и линий электропередачи;

- в типовые решения по принципиальным схемам электрических подстанций 35-500 кВ;

- в ПУЭ и ПТБ.




АО КазНИПИИТЭС "Энергия", ноябрь, 2009 г.