Энергосбережение и энергоэффективность при проектировании электросетевых объектов

Энергосбережение и энергоэффективность при проектировании

электросетевых объектов

Президент АО КазНИПИИТЭС "Энергия"

к. т. н.

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.

* - 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.