Преобразование энергетической системы могло бы сэкономить Европе до 81 млрд евро

Преобразование энергетической системы могло бы сэкономить Европе до 81 млрд евро

Реформирование энергетической системы Европы могло бы к 2030 году снизить затраты, связанные с электроэнергией на 27-81 миллиарда евро в год. Такой вывод сделали авторы исследования «Развитие новых направлений устойчивой и экономичной передаче электроэнергии в Европе», проведенного компанией Accenture для ассоциации EURELECTRIC.

Исследование демонстрирует, что европейские затраты на электроэнергию и газ, получаемые перемножением цены и потребляемого объема, за последние годы увеличились более чем на 18 процентов, с 540 миллиардов евро в 2008 году, до 532 миллиардов евро в 2012 году. И большая часть этого прироста связана с потреблением электроэнергии. Основным фактором здесь является рост цен на электроэнергию, вызванный главным образом расходами на поддержку возобновляемых источников энергии, в то время как потребляемые объемы электроэнергии остались, в целом, стабильными. Нужны согласованные усилия всей отрасли, политиков и потребителей, направленные на управление энергетической системой. Иначе общие затраты на электроэнергию к 2030 году поднимутся более чем на 50%.

» Если мы хотим заработать поддержку и доверие потребителей энергии, не жертвуя конкурентоспособностью нашей промышленности, то для нас крайне важно осуществить пошаговое преобразование европейской энергетической системы, — утвреждает Ганс тен Берг (Hans ten Berge), генеральный секретарь EURELECTRIC. — Наше исследование показывает, что при должной местной политике передача электроэнергии будет обходиться каждому европейцу на 100 евро в год меньше, чем в случае, если мы не изменим свою тактику ведения бизнеса».

Сандер ван Гинкель (Sander van Ginkel), исполнительный директор по реализации стратегических решений в Accenture, говорит, что на сегодняшний день передача электроэнергии далеко не оптимальна. «Проведенный анализ демонстрирует, что главной причиной является отсутствие единого энергетического рынка в Европе. При этом наблюдается более медленное снижение цен в некоторых новых энергетических технологиях, и менее быстрый рост эффективности, чем ожидалось. Акционеры всех заинтересованных сторон уже поняли важность влияния роста энергетических затрат на население и промышленность Европы. И все разделяют ощущение актуальности данной проблемы, но мы все еще видим значительный разрыв между пониманием и действиями».

Модернизация энергетических систем на основе экологичных источников энергии могла бы сберечь до 20 миллиардов евро.

За счет оптимизации систем возобновляемой энергии, по оценкам, приведенным в отчете, ежегодное снижение расходов на электроэнергию может занять 10-20 миллиардов евро. Что касается производства энергии, то координация доставки энергии от возобновляемых источников по всей Европе могла бы значительно уменьшить затраты за счет установки новых электростанций в подходящих с точки зрения солнца и ветра местах. Их нужное сочетание, не зависящее от границ отельных стран, позволило бы оптимизировать факторы нагрузки и цену интеграции.

«Этого можно добится довольно скоро, выровняв национальные системы поддержки и со временем подключая возобновляемые источники к рынку электроэнергии, принимая во внимание затраты на операционную интеграцию. Это должно стать единой целью в рамках всей Европы. Со временем, эффективный механизм платежей за эмиссию СО2 мог бы постепенно заменить национальную поддержку возобновляемых источников энергии», — считает Сандер ван Гинкель.

Увеличение интеграции рынка способно сэкономить до 27 миллиарда евро

Энергетическая система всегда проектировалась для удовлетворения спроса. Поэтому ключевым фактором общих затрат является пиковый спрос. Сглаживание кривой этой нагрузки за счет смещения некоторой его части могло бы сильно понизить затраты и увеличить надежность, что уменьшило бы ежегодные расходы на электроэнергию на 5-20 миллиардов евро.

Как говорит Сандер ван Гинкель, последовательное устранение барьеров энергетической эффективности могло бы обеспечить потребителям более простые и дешевые способы снижения потребления энергии. «Имеющиеся возможности включают в себя улучшение получения информации о расходе электроэнергии за счет применения умных счетчиков и бытовых устройств. Кроме того необходимо оказание поддержки компаниям, развивающим новые модели бизнеса и партнерства, способные совершенствовать средства измерения энергии. Наконец, нужны новые экономические механизмы, которые будут способствовать вкладам в эффективную энергетику», — добавляет он.

Ганс тен Берг делает вывод о том, что успех этого подхода зависит от искренней заинтересованности энергетического сектора, политиков и руководителей, органов контроля и представителей потребителей, промышленных игроков и групп по охране окружающей среды. Важнейшую роль играет их желание скоординировать своими различные цели и двигаться вперед, к созданию единого плана изменений.

Методология исследований

Accenture и EURELECTRIC объединили имеющиеся источники информации о тенденциях применения электроэнергии и данные специальных исследований, чтобы получить доступ к новейшим разработкам и проектам будущих сценариев, базирующихся на исследовании, проведенном EURELECTRIC в 2013 году. Основой для идентификации и оценки четырех основных факторов снижения затрат стало изучение литературных источников, привлечение специалистов и проведенные компанией Accenture моделирование и анализ. Анализ был проведен в восьми государствах: Франция, Германия, Нидерланды, Польша, Швеция и Великобритания.

Малая материковая ветроэнергетика — модернизация простым решением

Малая материковая ветроэнергетика - модернизация простым решением

Представленные на рынке ветряки принадлежат к типу ветрогенераторов горизонтально-осевого вращения, которые функционирут должным образом исключительно при расположении на морских берегах и шельфах. Здесь нужно справедливо обвинить поставщиков ветроэнергетического оборудования в замалчивании данного факта. Более того, в технических паспортах на малые ВЭУ приводятся правдивые сведения о силе ветра на номинальных скоростях от 8-9 м/с, необходимой для генерации мощности в 1,5-3 кВт, однако континентальные установки, подобно береговым ветрякам, снабжаются опорными мачтами высотой 10-12, реже 20 метров. Но среднегодовая скорость материковых ветров на высоте метеонаблюдений в 10 метрах от земли не бывает выше 4-6 м/с.

Получается, что обещания собственной генерации, даже при небольших мощностях, при низовом исполнении ветряков абсолютно не соответствуют реальности.

Модернизация простым решением

Данное простое решение заключается в поднятии ветряков на 35-40 метров от земли, где скорость ветра достигает 8-9 м/с. Это поможет добиться необходимой мощности, но не избавит от прежних минусов систем горизонтально-осевого вращения, более того, усилит их и вызовет новые трудности. Рассмотрим их по очереди:

пропеллерно-лопастная турбина ветряков, не обладая совершенным балансом, является массой, крутящейся с частотой 120-300 (против 20-45 об/мин у тихоходных ВЭУ средней и большой мощности) на конце консольного вала. При большой скорости ветра (особенно на стыках атмосферных фронтов) сила локальных вихрей и турбулентностей увеличивается, что приводит к растущему биению турбины а значит, к деформации вала, скоротечному и неоднородному старению подшипниковых опор, нарушениям зазора между ротором и статорной обмоткой генератора;

ветер в континентальном климате часто и резко меняет свое направление, однако ветровые установки способны работать на полную мощность только в спокойных ветровых потоках, не очень хорошо ориентируются на ветер, в результате чего происходит значительное снижение их среднегодовой мощности. Хвостовые оперения не помогают справиться с проблемой наилучшей ориентации, ведь они находятся в зоне отработанного, высоко турбулентного потока и только усугубляют вибрации механизма;

из-за естественного износа крепежа, дефектов производства, а в континентальной зоне — чрезмерной и нестабильной ветровой нагрузки существует угроза срыва скоростной турбины с консоли горизонтально-вращающегося вала, разрушения лопастей, что несет в себе опасность для жизни и здоровья людей, а также целостности имущества. Ветряки вынужденно строятся на большом расстоянии от бытовых и нежилых построек, имеют земли отчуждения, их установка на приусадебных участках рискованна, в фермерских хозяйствах выносится на периферию, что вызывает дополнительные издержки на проложение коммуникаций к объектам генерации энергии;

перенос ветросилового блока на большее расстояние от земли вызывает резкий скачок эксплуатационных издержек. Актуализировавшаяся при высокой плотности и силе флуктуаций в зоне быстрых ветров нужда в техобслуживании и ремонте оборудования сопровождается потребностью в систематическом привлечении сторонних грузоподъемных автокранов с большим вылетом стрелы и дорогой почасовой арендой. В удаленных регионах подобная техника, как правило, недоступна или не в состоянии приехать из-за отсутствия надлежащих дорог.

Получается, что усовершенствование ветряных установок малыми средствами означает множество неразрешимых трудностей в части итогового количества вкладов, эффективного производства энергии, надежности, скорости старения, безопасности и текущих финансовых издержек.

Состояние и перспективы развития вакуумных и элегазовых выключателей

Состояние и перспективы развития вакуумных и элегазовых выключателей

С начала 80-х годов прошлого века произошел значительный прорыв в технологии высоковольтных коммутационных аппаратов: вместо масляных и воздушных появились выключатели с применением в качестве диэлектрической и дугогасительной среды вакуума или газообразной шестифтористой серы – элегаза.

Что касается выключателей высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжения (110-1150 кВ), то элегазовые выключатели в технически развитых странах почти вытеснили все другие типы аппаратов.

Нужно сказать, что есть две основные проблемы развития коммутационной аппаратуры высокого напряжения – создание новых, модернизированных конструкций и определение судьбы долго находящейся в эксплуатации (и часто изношенной) техники. Решением этих проблем определяется современное состояние мирового и российского коммутационного оборудования.

Активное внедрение вакуумной и элегазовой аппаратуры вызвано тем, что пока не найдено методов эффективного дугогашения, способных соперничать с дугогашением в элегазе или вакууме. Нет на данный момент и новых видов изоляторов, по электроизоляционным, дугогасительным и эксплуатационным свойствам превосходящих элегаз или вакуум.

Главные преимущества элегазового оборудования определяются уникальными физико-химическими свойствами элегаза. При должном использовании элегаз не стареет и не нуждается в таком тщательном уходе, как масло.

Элегазовое оборудование также характеризуется: малыми габаритами; большими межревизионными сроками, вплоть до отсутствия эксплуатационного обслуживания в течение всего срока службы; широким диапазоном номинальных напряжений (6-1150 кВ); устойчивостью к воспламенению и высокой безопасностью обслуживания.

Вакуумные аппараты обладают наибольшими значениями электрической прочности промежутков (до 15 мм), максимальной скоростью восстановления электрической прочности при обесточивании, малой массой подвижных частей и энергией привода, минимальными габаритами и массой аппарата в целом, максимальным ресурсом. Вакуумные выключатели могут сипользоваться только на напряжения до 35 кВ включительно. Причина этому — малый ход контактов вакуумных выключателей из-за присутствия сильфона. Если использовать вакуумные выключатели на напряжение выше 35 кВ, то нужно соединять последовательно несколько камер.

Крупнейшие иностранные фирмы почти целиком перешли на выпуск комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств на классы напряжения 110 кВ и выше, а также вакуумных выключателей на напряжение 6-35 кВ (с некоторой долей элегазовых выключателей и КРУЭ).

Применение элегазовой или вакуумной аппаратуры на средние классы напряжения определяется как историческими условиями создания технологических баз, так и технико-экономическими показателями при производстве и эксплуатации. Каждое из указанных видов оборудования имеет свои полжительные стороны. Вакуумные аппараты требуют менее мощных приводов и обычно обладают более высоким коммутационным ресурсом, а элегазовые выключатели при коммутациях создают меньшие перенапряжения а значит, облегчают работу изоляции другого энергетического оборудования. Малый ход и скорость контактов вакуумных выключателей являются одновременнно их плюсом и минусом, состоящими в возможности использования легких, небольших пружинных или электромагнитных приводов. Элегазовую технику среднего класса напряжения по традиции предпочитают во Франции, Италии, странах Скандинавии и Испании, а вакуумную – в Германии, Великобритании, Японии.

При выборе элегазовой или вакуумной аппаратуры определяющее значение могут иметь условия, в которых функционирует оборудование. Например, элегазовые аппараты лучше применять в цепях электродвигателей ограниченной мощности при относительно небольших длинах соединительных кабелей, а также в роли выключателей нагрузки (в том числе в составе КРУЭ). Вакуумные выключатели эффективнее всего действуют там, где требуются частые коммутации и большой ресурс. Достоинством вакуумных выключателей перед элегазовыми является простота конструкции. Значительным недостатком элегазовых выключателей является высокая температура снижения элегаза (при давлении 1,5 Мпа она составляет всего 60С). Соответственно, элегазовые выключатели с высоким давлением гасящей среды нужно снабжать автоматическими подогревателями.

В целом можно считать, что доля элегазового оборудования на средние классы напряжения на глобальном рынке стабильно занимает 20-30% всех коммутационных аппаратов. Кроме ограниченной области применения вакуумных выключателей по номинальному напряжению, нет других серьезных поводов, ограничивающих использование элегазовых и вакуумных выключателей.

Компании, действующие в сфере коммутационной аппаратуры, часто обновляют номенклатуру своих изделий, проектируют аппараты новых поколений для повышения их надежности и ресурса, уменьшения габаритов материалоемкости.

Ресурс лучших вакуумных выключателей достигает на данный момент 40-50 тыс. при коммутации номинального тока и 100 операций при коммутации номинального тока отключения, межремонтный период элегазовых выключателей составляет 15 лет. При этом размеры и материалоемкость устройств не меняются при сохранении главных параметров и повышения надежности.

Уровень разработок элегазового оборудования в России приближается к ведущим мировым образцам, особенно это касается тех, которые сделаны в рамках международных проектов: ВЭИ – Корейский электротехнологический институт (Республика Корея); ВЭИ – «Кромптон Гривз» (Индия); НИИВА-«Хендэ» (Республика Корея); ВЭИ – «Самсунг» (Республика Корея). Высокий научный потенциал и долгий опыт успешной работы в сфере элегазовой аппаратуры дают возможность создавать современное высокоэффективное коммутационное оборудование.

В то же время нужно учесть и отставание Российской Федерации от ведущих в техническом отношении стран в освоении выпуска элегазовой техники. Его причина — в основном общий спад производства и замедленный темп развития энергосистем за последние 20 лет. Поэтому главными задачами развития элегазовой аппаратуры в нашей стране с учетом главных мировых тенденций являются:

ликвидация отставания в обеспечении энергетических систем современным коммутационным оборудованием при одновременном усовершенствовании массогабаритных характеристик аппаратов, их удешевлении и повышение надежности;

создание цифровых систем управления, диагностики и проверки оборудования;

разработка систем и способов предсказывания срока службы коммутационной техники;

разработка выключателей с синхронным включением.

В последнее время настороженность вызвала возможная экологическая опасность элегаза. В связи с этим следует отметить, что несмотря на принадлежность к ряду фторидов, элегаз не состоит в списке веществ, запрещенных или ограниченных в применении. Кроме того, общий вклад элегаза в парниковый эффект атмосферы не превышает 0,2% (доля элегаза электротехнического оборудования значительно меньше).

Несмотря на явные преимущества элегазовых и вакуумных аппаратов, полный переход на их использование занимает не один год и даже не один десяток лет. При постоянном растущем внедрении нового оборудования в эксплуатацию сохраняется еще немалое количество устаревшей техники.

В последние 20 лет в мире не вводилось в эксплуатацию практически никаких других выключателей на напряжение 63 кВ и выше, кроме элегазовых. Если рассматривать состав выключателей с возрастом от 10 до 20 лет, то среди них явно преобладают элегазовые (кроме элегазовых, в последнее десятилетие было введено еще примерно 30% маломасляных выключателей). И только среди выключателей с возрастом от 20 до 30 лет элегазовые в меньшинстве по сравнению с маломасляными и воздушными, но их больше, чем баковых масляных.

Распределение по типам выключателей в России не совпадает с мировыми тенденциями. Так, среди выключателей на напряжение 110 кВ и выше преобладают баковые масляные выключатели, а элегазовые занимают менее 1%. Распределение выключателей в энергосистемах России по типам очень напоминает вид распределения в мире выключателей с возрастом более 30 лет.

Можнозаключить, что по степени оснащенности современными выключателями отечественные энергосистемы отстают от иностранных прблизительно на 30 лет. Причем остаются в эксплуатации выключатели, конструкция которых является давно устаревшей (воздушные выключатели серий ВВН, ВВШ, ВВ, масляные баковые выключатели типа МКП и др.).

Элегазовые выключатели широко используются в КРУЭ, где элегаз применяется в качестве изоляции. Из российских производителей широко известно НПО «Электроаппарат», создавшее для КРУЭ серию элегазовых выключателей на напряжения 110 и 220 кВ с высокими техническими свойствами.

Несмотря на то, что серийное производство КРУЭ в России освоено с 70-х годов, масштабы применения КРУЭ у нас в стране также пока отстают от общемировых тенденций – установлено всего около 350 ячеек КРУЭ на напряжение от 110 до 220 кВ, в то время как, скажем, в Японии за то же время выпущено около 7000 ячеек КРУЭ на напряжение от 77 до 800 кВ.

С другой стороны, в России КРУЭ разработаны на полный диапазон номинальных напряжений и по сути созданы комплектно-распределительные устройства третьего поколения. К сожалению, большая часть этих разработок воплощена только в рамках международных контрактов. Смена поколений КРУЭ происходит обычно не реже, чем в 6-8 лет.

К отличительным чертам последнего поколения КРУЭ можно отнести:

число контактных пар выключателей вплоть до напряжения 362 кВ не более одного, а до напряжения 800 кВ – не более двух;

токи отключения выключателей – до 63 кА, номинальные токи – до 8000А;

применение дугогасительных устройств с комбинированным принципом гашения дуги;

снабжение КРУЭ быстродействующими заземлителями на линейных выводах;

обеспечение КРУЭ системами диагностики практически всех основных свойств;

преобладающее использование в элегазовых выключателях автономных приводов – пружинных и гидравлических.

Такие элегазовые коммутационные аппараты нового поколения созданы всеми основными компаниями, в том числе ВЭИ (КРУЭ-170 кВ нового поколения совместно с фирмой «Самсунг») и Научно-исследовательским институтом высоковольтного аппаратостроения (С.Петербург). На «Уралэлектротяжмаш» налажен выпуск современных элегазовых выключателей колонкового типа с пружинным приводом на напряжение 110-220 кВ.

Ситуация с развитием и внедрением вакуумной коммутационной аппаратуры в России более благоприятна. Вакуумная аппаратура обладает развитой производственной базой и стабильно выпускается на протяжении многих лет. Большую роль в ее освоении сыграл основатель этого направления – ВЭИ. Разработан и производится весь спектр аппаратов средних напряжений (до 110 кВ), весьма популярный у потребителя. Массовый выпуск вакуумной аппаратуры был налажен еще в 70-е годы, когда построили и запустили Минусинский завод вакуумных выключателей (МЗВВ). На сегодняшний день несколько заводов серийно выпускают ВДК и более десятка – вакуумные выключатели.

Остающиеся в использовании морально и физически устаревшие выключатели создают много трудностей.

По данным РАО ЕЭС 15% всех выключателей высокого напряжения не соответствуют условиям эксплуатации; износ подстанционного оборудования превышает 50%. Более трети воздушных выключателей 330-750 кВ, составляющих основу коммутационного оборудования межсистемных электросетей, имеет срок службы более 20-ти и даже 30-ти лет. Аналогичная ситуация с коммутационным оборудованием на напряжение 110-220 кВ.

Устаревшие выключатели и системы их обеспечения требуют больших эксплуатационных расходов.

На мировом рынке до 2010 г. не существовало альтернативы элегазовым и вакуумным выключателям. И сейчас продолжаются работы по их модернизации.

Применяется сочетание автопневматического способа гашения и распространенного на сегодняшний день метода автогенерации давления в элегазовых выключателях. Это снижает энергоемкость привода и позволяет применять экономичный и надежный пружинный привод для элегазовых выключателей напряжением 245 кВ и выше.

Повышение эффективности гашения дуги дает возможность повысить напряжение на один разрыв выключателя до 360-550 кВ.

Проводятся работы по дальнейшему улучшению контактных систем ВДК, поиску наилучшего распределения магнитного поля для эффективного гашения вакуумной дуги и уменьшения диаметра камер. Продолжаются работы по созданию ВДК на напряжение более 35 кВ (110 кВ и выше) для вакуумных выключателей высокого напряжения.

Вакуумная аппаратура начинает использоваться на низком напряжении (1140 В и ниже), причем не только в виде контакторов, но и выключателей, аппаратов управления.

Проводятся работы по замене элегаза на смеси его с другими газами, а также использованию альтернативных газов.

Уровень разработок элегазовой и вакуумной аппаратуры по большей части удовлетворяет требованиям потребителя.

В настоящее время объем подачи на российском рынке зарубежной элегазовой аппаратуры серьезно превосходит объем продаж отечественных аппаратов. Российским производителям все труднее соперничать с зарубежными из-за технологической отсталости и отсутствия средств на техническое переоборудование.

О ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ — применение частотно регулируемого электропривода на объектах ЖКХ

О ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ - применение частотно регулируемого электропривода на объектах ЖКХ

Использование частотно регулируемого привода на базе ПЧ (преобразователя частоты) автоматического управления электроприводов (центробежных насосов), используемых в системах водоподачи, вентиляции, дымососов и т.п. позволяет сменить режим работы насосов из циклического в режим постоянной работы с нужной результативностью. Такие системы отлично подходят для объектов водоканала, очистных сооружений, теплоцентрали и т.п. поступающий на контроллер ПЧ сигнал с датчика давления будет гарантировать поддержание в системе водо- и теплоснабжения стабильное давление. Получается, что регулируя обороты двигателя, можно будет поддерживать производительность насосов с помощью настоящих теплоносителей — воды, газа и т.п.

Практика показывает, что чем выше давление в системах при циклическом режиме, тем выше риск гидравлических ударов, при которых сильно увеличивается аварийность в трубопроводах и значительно возрастает число «протечек». На каждую атмосферу давления «протечки» трубопроводов возрастают на 7%.

Экономия электроэнергии составляет до 30%.

Основная экономия косвенная и состоит из продления ресурса двигателя, коммутационных агрегатов в несколько раз, снижение аварийных состояний трубопроводов и снижение «протечек» от 5% до 25%. Эта величина определяется техническим состоянием трубопроводов, давлением в них и присутствием гидравлических ударов.

Среднестатистический % утечек воды по РФ составляет 25%, по Москве более 40%. Преобразователи частоты российского производства в 2,5 раза дешевле аналогичных иностранных моделей, а при коллективном использовании станции управления цена дополнительно уменьшается.

Управление распределением электроэнергии с помощью смарт-сетей

Управление распределением электроэнергии с помощью смарт-сетей

Энергетические смарт-сети помогут создать экономически привлекательную замкнутую систему для распределенных генераторов и устройств для хранения электроэнергии. Они могут вызвать рост рынка электроэнергии, открывая новые ниши, где распределенная энергия будет экономически выгодной. Этот рост уменьшит расходы за счет производственных масштабов, что позволит сократить стоимость, делая распределенную энергию более подходящей для широкого применения.

Особенность применения распределенных ресурсов заключается в том, что каждый раз при удвоении объема производства, стоимость за единицу продукции уменьшается на 20%.

Таким образом, интеллектуальные электросети помогут удешевить и смягчить рыночные барьеры для таких технологий, как солнечное фотоэлектричество, тепловыделяющие элементы и микротурбины, а также для новых способов накопления энергии вроде возобновляемых тепловыделяющих элементов.

Благодаря смарт-сетям рынок сбыта оборудования для модернизации систем энергоснабжения может стать одним из самых перспективных для распределенной электроэнергии.

Обеспечивая легкость соединения и управления распределенными энергоресурсами, умные сети дадут возможность удовлетворить спрос на электроэнергию благодаря генераторам, расположенным в данном месте. Это приведет к использованию недорогих альтернатив при возведении подстанций и расширении линий электропередач в динамично растущих регионах. Крупные, состоящие из мелких сетевых генераторов «виртуальные электростанции» могли бы устранить потребность в магистральных линиях электропередач.

Энергетические компании не скрывают возможность огромной экономии средств из-за перехода на распределенную электроэнергию, применение которой не требует вложений, нужных для перестройки стандартных сетей. Однако для того, чтобы ввести этот инновационный подход в действие, нужно начать по-другому относиться к энергетической отрасли в целом и нормативно-правовой базе в частности. Для подобных нововведений также нужно создать новую нишу на рынке.

Современные энергетические компании, разрабатывая долгосрочные планы модернизации сетей, при их исполнении часто практически не используют возможности бюджетных альтернатив.

Если умные сети найдут свое применение, компании-операторы распределительных и магистральных сетей будут обнародовать схемы плановой модернизации и их стоимость.

При этом станет вполне реально удовлетворять потребности рынка при меньших затратах. Это, в свою очередь, будет являться стимулом для агрегаторов принимать участие в тендерах на распределение энергоресурсов, на управление энергопотреблением и проведение мероприятий по увеличению эффективности. Способность смарт-сетей к незаметному для пользователей объединению энерготехнологий снижает расходы при объединении всех тендерных предложений, привнося целесообразность в эту рыночную нишу.

Перемены в законодательстве смогут обеспечить частным электроэнергетическим компаниям нужный стимул для использования инновационных возобновляемых ресурсов вместо стандартных ремонтных работ.

У компаний, которым гарантирована норма прибыли, базирующаяся на капиталовложениях, меньше стимула снижать количество инвестиций в инфраструктуру, им не нужно удовлетворять потребности сторонних организаций. Установление нормы прибыли на проведенные работы станет причиной того, что компании станут сокращать капиталовложения.

Один из стимулов к использованию распределенных ресурсов, позволяющему снизить расходы, является их способность наращивать мощность, что дает прямой толчок росту спроса. Создание центральных станций и новых линий передач для удовлетворения растущего спроса неизбежно вызовет большие проблемы с пропускной способностью сети. Подобная система, как правило, действует по принципу «бум-спад»: от недостатка до переизбытка мощности.

Распределенные ресурсы поступают на линию с постепенным приростом и гораздо большей скоростью, поэтому они сильнее соответствуют графикам нагрузки. Так как они поступают не все сразу, распределенные ресурсы требуют меньшего вложения капитала в технологии, которые в будущем могут отойти на второй план на рынке. Сокращая финансовые риски, являющиеся следствием крупных капиталовложений, распределенные источники также приводят к значительной окупаемости.

Сокращение только на один пункт процентной ставки снизило бы цену содержания всей энергетической инфраструктуры на 11 млрд. долларов к 2020 году.

Распределенные ресурсы также помогают снизить расходы, сокращая проблемы, возникающие перед энергетической промышленностью. Например, все понимают, насколько затруднительно получить разрешение для прокладки линии электропередач.

Если же построить энергогенератор близко от мест потребления, можно намного сократить необходимость проведения новых линий или вовсе избежать ее.

При использовании небольших электростанций не нужно будет проводить частые проверки окружающей среды, их установка вряд ли вызовет сопротивление населения.

Интеллектуальные энергосети могли бы облегчить возможность продавать излишнюю электроэнергию. В то время, как 36 стран внедряют закон об учете вырабатываемой электроэнергии, предписывающий учитывать избыточную электроэнергию из небольших генераторов, в большинстве случаев общий ее объем не превышает 1 МВт. Например, в США, в настоящее время 10 энергокомпаний представляют собой весь рынок избыточной электроэнергии, кроме того, в этом рыночном секторе установлены правовые барьеры.

Управляя «умными» сетями, операторы мелких генераторов могли бы поставлять избыточную электроэнергию в соседние здания, а также фирмам-агрегаторам.

Преобразователи, блокирующие короткие замыкания в сетях постоянного тока

Преобразователи, блокирующие короткие замыкания в сетях постоянного тока

На сегодняшний день все преобразователи, питающиеся от источника напряжения (VSC), применяемые в сетях постоянного тока высокого напряжения (HVDC), не могут предотвращать короткие замыкания со стороны постоянного тока.

Для большинства ситуаций, где использовались подобные преобразователи (например, двухточечные соединения с использованием только кабелей постоянного тока), это ограничение не является слишком строгим. Этот минус легко компенсируется достоинствами технологии VSC. Однако, когда рано или поздно, появятся сети постоянного тока с большим числом терминалов, или покрывающие континент, эти ограничения больше не будут приемлемыми, так как короткое замыкание в одной линии или кабеле выведет из строя всю сеть. В таких ситуациях сеть нуждается в использовании либо выключателей постоянного тока, либо преобразователей VCS особого типа, способных погасить напряжение, вызванное коротким замыканием в сети постоянного тока.

К самым распространенным видам современных VSC для сетей постоянного тока высокого напряжения (HVDC), относится «полумостовой» вариант модульного многоуровневого преобразователя (HB-MMC). В нем преобразователь состоит из множества одинаковых подмодулей, каждый из которых содержит конденсатор большой емкости и два полупроводниковых выключателя (БТИЗ). Поскольку HB-MMC не могут устранить ток, возникающий при коротких замыканиях на стороне DC, то традиционным способом ликвидации таких коротких замыканий сейчас является применение выключателей переменного тока, соединяющих преобразователь с сетью переменного тока. Однако с позиции силовой электроники такое решение считается медленным — оно требует 60-100 мс. Выключатели постоянного тока должны работать гораздо быстрее. Стабильную нишу в технологии таких выключателей постоянного тока заняла компания Alstom, и базирующиеся на данной технологии решения должны стать коммерчески доступными уже скоро.

Другим вариантом могла бы стать модификация самого преобразователя, чтобы потребность в выключателе постоянного тока отпала окончательно. Именно это и делает «полномостовой» вариант модульного многоуровневого преобразователя (FB-MMC).

Являющийся на сегодняшний день жизнеспособным временным вариантом, при использовании в многотерминальной сети DC преобразователя VSC, подмодуль FB-MMC может, фактически, использоваться не только для сетей HVDC, но и в усовершенствованном компенсаторе STATCOM компании Alstom. Но FB-MMC не относятся к оптимальным типам блокировки коротких замыканий в преобразователях VSC, ведь их цена и потери энергии значительно выше, чем у HB-MMC.

Для ликвидации этого недостатка Alstom разрабатывает модернизированный преобразователь с блокировкой короткого замыкания, получивший название Alternate Arm Converter (AAC).

Преобразователи, блокирующие короткие замыкания, такие как FB-MMC или AAC, могли бы стать отличным решением для относительно маленьких сетей постоянного тока с тремя или четырьмя терминалами. Они также подходят для двухточечных соединений с применением воздушных линий, в которых могут часто возникать короткие замыкания из-за попаданий молнии. Восстановление постоянного тока в таких цепях будет требовать, чтобы все преобразователи, поставляющие постоянный ток, блокировались на недолгое время.

После этого преобразователи можно опять разблокировать для проверки того, остается ли ток короткого замыкания. Если замыкание уже исчезло, то сеть может быть запущена в эксплуатацию. Однако если замыкание продолжается (обычно это вызвано отказом кабеля), то вся сеть будет оставаться обесточенной до тех пор, пока обслуживающий персонал не ликвидирует неисправность кабеля — что может занять несколько недель. Но, если сеть постоянного тока покрывает значительную площадь или обладает большим количеством терминалов, она становится критическим элементом всей системы передачи энергии, и, в качестве таковой, не может быть выведена из строя на долгое время. Поэтому возникает нужда в дополнительных средствах оперативного изолирования вышедшей из строя секции сети, чтобы другие, действующие части сети DC могли возобновить работу.

Для этого не нужен выключатель постоянного тока, ведь преобразователь уже прервал ток короткого замыкания. Требуется лишь «быстрый разъединитель», способный быстро изолировать отказавший участок.

Стандартным разъединителям для размыкания цепи требуется несколько секунд, и во многих случаях это может быть неприемлемым. Однако известно два способа повышения скорости.

Во-первых, в качестве разъединителя может подойти стандартный выключатель переменного тока. Время его срабатывания составляет 60-100 мс. Второй способ, который можно назвать сверхбыстрым разъединителем, состоит в использовании механического выключателя, входящего в состав полного выключателя цепи постоянного тока.

Несмотря на то, что второй способ может быть затратнее первого, его скорость намного выше (требует менее 5 мс), а цена значительно дешевле, чем у полноценного выключателя переменного тока.

Выбор между этими двумя способами будет зависеть от того, насколько строгим является требование к снижению времени простоя сети постоянного тока. К примеру, сеть постоянного тока обслуживает густонаселенный городской район, и применяет главным образом подземные кабели. Здесь скорость, скорее всего, играет наиболее важную роль. С другой стороны сеть постоянного тока может применяться для передачи электроэнергии на значительные расстояния с помощью воздушных линий, где скорость может быть менее критичной.

Управление размыканием таких быстрых разъединителей требует достаточно сложных алгоритмов.

Общей характеристикой всех замыканий и всех типов оборудования HVDC является то, что в устойчивом состоянии сумма токов на концах кабеля должна быть нулевой. Это вызвано тем, что к кабелю не подключена никакая нагрузка, и ток, который идет в кабель с одного его конца, должен выйти через другой конец. При коротком замыкании внутри сбойной ветви возникают дополнительные пути для прохождения тока, а значит, сумма токов в кабеле становится не равной нулю — по сути, она всегда положительна. С другой стороны, в неповрежденной ветви, в которой есть только две точки (концы кабеля), через которые может поступать и уходить ток, сумма токов в кабеле остается равной нулю.

Однако, поскольку длина линий электропередачи, обычно варьируется от десятков до сотен километров, распространение задержки по кабелю может занять несколько миллисекунд, и на переходной период, в рабочих частях кабеля сумма токов может стать негативной. В связи с этим возможно выявить, где находится короткое замыкание внутри кабеля, анализируя знак мгновенной суммы токов кабеля. Если это минус, то короткое замыкание отсутствует в данной ветви. Если же это плюс, то в данном участке кабеля имеется короткое замыкание.

Такой способ поиска уже был проверен в реальной сети переменного тока высокого напряжения с четырьмя терминалами и сетчатой структурой. Такая сеть представляет одну из наиболее сложных топологий с точки зрения защиты в связи с существованием нескольких путей, по которым может следовать ток короткого замыкания.

Преобразователь с альтернативным плечом (AAC)

Что привело к разработке AAC?

В отличие от модульного многоуровневого преобразователя типа полумост (HB-MMC), способного получать напряжение постоянного тока только одной полярности, MMC с полным мостом может создавать как положительное, так и отрицательное напряжение постоянного тока. Эта способность получать как то, так и другое напряжение лежит в основе его способности гасить постоянный ток короткого замыкания. Но FB-MMC может генерировать гораздо большее негативное напряжение постоянного тока, чем, по сути, требуется для ликвидации неполадки. Именно поэтому и была разработана новая концепция, ААС, направленная на предоставление более оптимальной возможности устранения неисправностей с применением меньшего числа подмодулей.

Как работает AAC?

В MMC, каждый из шести «вентилей» должен обладать достаточным числом подмодулей, чтобы автономно обеспечить требуемое напряжение постоянного тока. Но в течение большей части времени эта полная возможность не нужна. AAC позволяет предотвратить эту ситуацию, имея отдельный «главный выключатель», подключенный последовательно с подмодулями. Он состоит из нескольких последовательно соединенных БТИЗ, что позволяет почти вдвое снизить число подмодулей. В результате потери энергии серьезно снижаются по сравнению с традиционным преобразователем FB-MMC, и приближаются к тем, которые достигаются в HB-MMC — но при этом добавляется возможность ликвидации постоянного тока короткого замыкания.

Есть ли другие плюсы?

Еще одно преимущество состоит в том, что все БТИЗ в главном выключателе гораздо менее массивны, чем подмодули, которые ими замещаются (в состав подмодулей входят большие конденсаторы). Поэтому, за счет снижения числа подмодулей можно уменьшить занимаемое пространство. Более того, главные выключатели могут быть спроектированы так, что при нормальной работе они включаются и выключаются, когда и напряжение и ток равны нулю (так называемое, «мягкое выключение»). В результате главный выключатель не несет потерь при выключении, а проблемы с одновременной правильной поочередной работой большого количества БТИЗ, намного облегчаются.

Малая материковая ветроэнергетика — рыночный сбой

Малая материковая ветроэнергетика - рыночный сбой

Причины развития материковой ветроэнергетики — существование личных домохозяйств, фермерских и другихпроизводственных объектов в удаленных и/или труднодоступных районах России, где не налажена устойчивая связь с сетевыми источниками электроэнергии. В таких местах, по данным НИИ энергетической стратегии, проживает как минимум 20 млн человек.

Существенная доля вышеуказанного населения — более 3 млн чел. живут главным образом за счет натурального хозяйства в небольших деревнях, общее количество которых составляет 84 тыс. Число домохозяйств в них обычно не больше шестидесяти штук (согласно информации Росстата по переписи населения за 2010 год).

Соответственно, нужда в собственной малой генерации из возобновляемых источников энергии имеет огромное значение и требует своего удовлетворения в технологических показателях, учитывающих континентальные климатические условия и перебои связи. Более трети энергетической проблемы можно считать гуманитарной.

Вдобавок к общественному запросу на автономное производство электроэнергии, усиливается роль экономического фактора, а конкретнее, стоимость энергии от сетевых источников неуклонно растет, увеличиваясь вдвое через каждый промежуток в пять лет. К тому же есть опасения, что в скором времени она взлетит вверх еще сильнее.

Если проанализировать объемы спроса на независимую генерацию и удостоверившись не только в ее значимости, но и в устойчивой динамике роста, становится очевидно, что рыночные предложения малой ветроэнергетической продукции многочисленны и разнообразны — в них предлагаются ветровые установки мощностью 1,5-3 кВт производства как небольших отечественных компаний (www.electrowind.ru), так и крупнейших международных фирм (www.energy.siemens.com).

Мы наблюдаем экстраординарное исключение из правил рынка: при наличии спроса и предложений, а сделки на поставку ветроэнергетического оборудования для материковых зон являются исключением в данном сегменте экономики, характеризующимся однообразной стагнацией.

Это наводит на мысль, что розничные цены слишком высоки для потенциальных покупателей. Но это не совсем соответствует истине. Стоимость малых ветряков на российском рынке значительно разнится и стартует в пределах 68 тыс. рублей. Таким образом, денежный аспект проблемы не является чем-то сверхъестественным. К тому же нельзя не отметить, что ветряки — это не просто бытовые приборы.

Невольно приходится осознать, что потребительские свойства ветровых установок невелики, что заставляет клиентов от них отказываться. Производимая ими мощность не дотягивает до уровня заявленной, эксплуатационные издержки слишком большие, а старение происходит довольно быстро.

Стандарты IEC обеспечивают бесперебойное энергоснабжение

Стандарты IEC обеспечивают бесперебойное энергоснабжение

Работа IEC по стандартизации — важный компонент расширения глобализации промышленности и экономики.

Во многих странах бытовые услуги и удобства, например, водоснабжение, отопление, транспорт и связь, считаются само собой разумеющимися. По крайней мере, до тех пор, пока крупная природная катастрофа не прекратит подачу электроэнергии, в результате чего резко прекращается и предоставление других услуг. На мировом уровне все связи в общей цепи, от выработки до распределения электричества конечным потребителям, базируются на стандартах, подготовленных рядом Технических Комитетов (TC) и Подкомитетов (SC) Международной Электротехнической Комиссии (IEC)

Преобразование энергии первичных источников

Производство электроэнергии является результатом превращения в электрическую энергию механической или тепловой энергии первичных источников, например, ископаемого топлива, ядерной энергии или возобновляемых источников. Этот процесс требует использования различной техники, такой, как гидравлические, паровые или ветряные турбины, или других систем, задействующих солнечную или приливную энергию.

Тот факт, что технические комитеты IEC, разрабатывающие Международные Стандарты для выработки энергии, ее транспортировки и распределения, были созданы одними из первых, демонстрирует потребность в стандартизации в данной отрасли, являющейся основной в экономической деятельности и процветании всех стран.

Основанный еще в 1913 году, комитет TC 4: «Гидравлические турбины» стал одним из первых технических комитетов IEC, что отражает новаторскую роль, выполняемую гидроэнергетикой в общем производстве электроэнергии. Гидроэнергетика во всем мире является главным источником возобновляемой энергии, занимая, согласно данным Международного Энергетического Агентства (IEA) 16% от всего производства электроэнергии на 2010 год. В результате использования водохранилищ с насосным питанием, гидроэнергетика также является ключевым источником накопления электрической энергии (EES), обеспечивая 99% мирового применения (см. статью по водохранилищам с насосным питание в http://www.iec.ch/etech/2012/etech_1112/tech-1.htm).

Отношение IEC к EES подчеркивается принятым ею в октябре 2012 года решением о создании TS 120: «Системы хранения электрической энергии».

От ископаемого топлива к новым возобновляемым источникам

Две трети мирового выпуска электроэнергии на сегодняшний день производится при помощи сжигания ископаемого топлива. Главным образом используются уголь, и газ. Ограниченность этих ресурсов требует использования паровых турбин в атомных электростанциях и применения геотермальной энергии. Паровые турбины также используются при выработке электричества из биомассы.

Международные стандарты для паровых турбин разрабатываются TC 5, основанным в 1927 году. Паровые турбины также были приняты и в других областях, например, интегрированный цикл газификации, в промышленных и нефтехимических предприятиях.

Процент электроэнергии, вырабатываемой не при помощи возобновляемых гидроресурсов, увеличивается довольно стремительно. Согласно IEA, в период с 2010 по 2035 годы, прогнозируется его повышение в семь раз. Данный рост вызван как экологическими соображениями, так и с ростом цен на ископаемое топливо.

Технические комитеты TC 82: «Солнечные фотогальванические системы», TC 88: «Ветряные турбины», TC 114: «Энергия моря — волны, приливы и другие преобразователи течения воды», а также TC 117: «Солнечные термальные электростанции», созданные в 1981, 1987, 2007 и 2012 году соответственно, подготавливают международные стандарты, связанные с различными технологиями, предназначенными для использования энергии из альтернативных источников, объем которой в 2035 году, про прогнозам составит треть всей вырабатываемой электроэнергии.

Повышение и понижение

Электроэнергия, вырабатываемая электростанциями, должна быть приспособлена для передачи и распределения. Для преобразования систем переменного напряжения и тока в другие системы напряжения и тока, как правило, имеющие другие величины, применяются трансформаторы. Они являются важным звеном в цепочке генерации, передачи и распределения энергии.

Трансформаторы ставятся в понижающих и в повышающих подстанциях, где выходящее из трансформатора напряжение понижено или повышено по сравнению с входящим напряжением. Трансформаторы являются продуктом развитой технологии, имеющей низкий коэффициент проблем, что свидетельствует об общем соответствии мировым стандартам, подготовленным комитетом TC 14: «Силовые трансформаторы», основанным в 1939 году. Он имеет дело с «трансформаторами, мощность которых оценивается выше 1 КВА в однофазном варианте, и 5 КВА в многофазном варианте».

Силовые трансформаторы производятся во многих странах и импортируются в другие государства без проблем. Эта поставка основываетсяна международных стандартах IEC, согласно которым должно осуществляться производство, испытание, инспектирование и приобретение трансформаторов. Международные стандарты ТС 14 приняты в качестве национальных стандартов во многих странах, и используются в общемировых масштабах вырабатывающими электроэнергию компаниями, а также консалтинговыми и проектными фирмами в качестве основы спецификации силовых трансформаторов. Они предъявляют строгие требования ко всему спектру мощности и напряжений, чтобы удовлетворить растущий спрос на электроэнергию и обеспечить замену устаревших устройств.

Однако силовые трансформаторы подвержены поломкам, часто происходящим из-за внешних факторов. Это случилось, когда ураган Сэнди вызвал взрыв трансформатора компании Consolidated Edison на электростанции Манхеттена 29 октября 2012 года. Такие отказы могут парализовать всю распределительную сеть, как это и произошло в данном случае.

Распределение

Электрическая энергия обычно вырабатывается на некотором удалении от того места, где она требуется. А значит,грамотное распределение электроэнергии играет важную роль. При распределении электроэнергии применяется множество элементов, таких как провода, кабели и разнообразные электрические принадлежности. Когда речь заходит о передаче энергии, то в первую очередь вспоминаются воздушные проводники и линии передачи энергии, а так же различные кабели.

Воздушные линии передачи энергии являются значительной частью всей цепи передачи энергии.

Комитет TC 7: «Воздушные электрические проводники» был основан в 1928 году для подготовки рекомендаций по использованиюнеизолированных алюминиевых проводов и проводников. Сейчас в его сферу деятельности входит весь спектр проводников, включая провода заземления, и оборудование, непосредственно подключаемое к проводникам для обеспечения электрической/механической непрерывности. Комитет также разрабатывает международные стандарты, связанные с правилами производства и использования воздушных электрических проводников, и с методами испытания их во время эксплуатации. Комитет TC 7 также подготавливает международные стандарты для новых типов воздушных электрических проводников, использующих новейшие провода с повышенной эффективностью, усиленные волокнами или углеродом. Эти международные стандарты обычно указываются в проектах, спонсируемых интернациональными компаниями, например, Всемирным Банком.

Комитет TC 11: «Воздушные линии» подготавливает международные стандарты для подвесных линий электропередачи, номинальное напряжение которых превышает 1 кВ при переменном токе и 1.5 кВ при постоянном токе, «кроме обеспечения железнодорожного движения и материалов линий». Сфера интересов TC 11 относится к надежности воздушных линий. В нее также включены вопросы безопасности, в частности, выявление зазоров, формулировка требований к испытаниям конструкций, фундаментов и фитингов, а также способы подъема линий. Он испытывает повышение интереса к линиям передачи класса EHVDC (сверхвысокое напряжение постоянного тока), возможным всплескам напряжения в линиях переменного тока, и к новым технологиям соединения воздушных линий, в связи с тенденцией увеличения объема работ при использовании этих технологий.

Комитет TC 20: «Электрические кабели», основанный в 1934 году, «готовит международные стандарты для проектирования и испытания, а также рекомендации по использованию (включая и классификацию по величине тока) изолированных электрических силовых и управляющий кабелей, их принадлежностей, и кабельных систем, для использования при прокладке в производстве, передачи и распределении электрической энергии».

Неочевидные аспекты

Кроме привлекающих наибольшее внимание установок и оборудования, таких как дамбы, конвекционные или атомные электростанции, трансформаторы, а также воздушные линии и кабели, производство, передача и распределение электроэнергии зависит от многих других важных дополнительных систем и компонентов, подчиняющихся требованиям, выдвигаемым рядом других комитетов IEC.

Задачей комитета TC 8: «Системные аспекты поставки электрической энергии» является «анализ развития сектора электрической энергии… и выдвижение необходимых инициатив для создания и поддержания системного подхода ко всей цепи поставки электричества, от производства на различных уровнях, до использования на уровне потребителя».

Подкомитеты SC 17A и SC 17C готовят международные стандарты, относящиеся к спецификациям распределительного и коммутирующего высоковольтного оборудования, и связанным с ними заводскими сборками для напряжений превышающих 1 кВ при переменном токе и 1.5 кВ при постоянном токе.

Комитет TC 36: «Изоляторы», функционирующий с 1949 года — это еще один технический комитет, связанный с производством, транспортировкой и распределением электроэнергии. Он разрабатыват международные стандарты для изоляторов, применяемых в системах высокого напряжения и в оборудовании, таком, как высоковольтные вводы, для изоляторов подвесных линий, подстанций и их соединений. Спрос на изоляторы и изолированные вводы сохраняется на высоком уровне. К потребителям стандартов TC 36 относятся производители электроэнергии, электрического оборудования (силовых и измерительных трансформаторов, выключателей, кабелей, КРУЭ, конденсаторов, разрядников, и т.п.), испытательные лаборатории и организации, проводящие сертификацию и аккредитацию.

Комитет TC 99, организованный в 1994 году, является еще одним комитетом, чья работа необходима для обеспечения безопасности установок высокого напряжения. Он работает над «стандартизацией общих правил разработки и возведения систем электрической энергии (…), и над стандартизацией конкретных требований (…) и конкретных соображений по аспектам безопасности при генерации, передаче и распределении энергии для промышленных установок с номинальными напряжениями, превышающими 1 кВ при переменном токе и 1.5 кВ при постоянном токе».

Огромное влияние на экономику и глобальный рынок

В работу по стандартизации систем и оборудования, применяемого при выработке тока, передаче и распределении электроэнергии, а также их установке и использовании, задействованы многие комитеты и подкомитеты IEC. Отсутствие стабильного и регулярного доступа к электричеству может негативно повлиять на экономику любого государства и поставить под вопрос его способность участвовать в глобальной экономике.

Невозможно просчитать точную величину экономической выгоды от всей энергетической отрасли, от производства энергии до ее распределения, но на ее долю приходятся триллионы долларов. В документе «Перспективы Мировой Энергетики», опубликованном IEA в 2012 году, говорится, что «необходимы очень большие инвестиции в инфраструктуру поставки электроэнергии, чтобы обеспечить рост спроса на электричество, ремонт и замену устаревшего генерирующего и сетевого оборудования». По существующим оценкам, кумулятивные инвестиции в инфраструктуру поставки электроэнергии в период 2012-2035 годов достигнут 16.9 триллиона долларов США (в стоимости 2011 года). «Инвестиции в электростанции составляют 57% всего энергетического сектора, и 60% из них связаны с возобновляемыми источниками энергии», отмечает IEA.

Расширение глобальных возможностей по генерации энергии и их общий вклад в экономику были бы неосуществимы без множества международных стандартов IEC, подготовленных в течение десятилетий многими комитетами и подкомитетами, и покрывающими весь сектор генерации, передачи и распределения электрической энергии.

О ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ1

О ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ1

Повышение цены на энергоресурсы привело к необходимости повышения эффективности их использования. Ускоренный рост тарифов на электричество, газ, тепло, воду в последнее время заметен как никогда и напрашивается вывод, что данная тенденция сохранится.

Основняа причина роста тарифов — как правило, подорожание энергоносителей, старение производящих источиков и транспортных коммуникаций энергоносителей.

Устойчивость тарифов на энергоносители может быть закономерна при балансе цен на них на внутреннем и внешнем рынке или при изменения политики Правительства РФ, обуславливающюей и регулирующей цены на внутреннем рынке.

Реформа РАОЭС не обещает ничего хорошего в быстрой стабилизации цен на электроэнергию. Вот почему понимание необходимости действенной экономии энергоресурсов – ключевой фактор для региона, административного образования, предприятия.

В рамках разработанной программы «Энергосбережение» РФ многие регионы выдвинули собственную концепцию энергосбережения, отличающуюся некоторыми частями, отражающими особенности региона и муниципального образования. Во многих регионах образуются «Фонды энергосбережения», направдляющеи эту политику и инвестиционные процессы. Нельзя не упомянуть, что в данный процесс включено множество компаний в различных регионах РФ, главным образом предприятия оборонного комплекса, обладающие хорошим научно-техническим потенциалом. Они ориентируются в основном на разработку и выпуск приборов и автоматических систем учета энергоносителей, генераторов разных моделей, разработку энергосберегающих технологий и оборудования.

Еще несколько лет назад западные государства пытались заполнить российский рынок подобными системами, но повышенное внимание к данной теме дало возможность разработчикам и производителям выпускать конкурентоспособный товар, приспособленный к отечественным условиям, стоящий намного дешевле зарубежных аналогов.

На данный момент в журналах, на конференциях и выставках на эту тему представлено большое количество информации, чспост\обеной помочь в решении поределенных проблем. Сейчас на отоечественном рынке, в настоящий момент функциионирует множество компанеий, рекламирующих свою продукцию. Разобраться в этом многообразии без соответсвующего опыта, не будучи в курсе перспективы развития систем и оборудования, весьма сложно, ведь нужно брать во внимание не только функциональные, ценовые и эксплуатационные характеристики этих изделий, но также и способы изготовления и комплектацию устройств, служащие показателем их надежности.

Задача данной статьи — донести до руководства административного образования и глав компаний информацию об имеющихся на данный момент универсальных способах энергосбережения. Выделить основные направления и этапы решения задач энергосбережения для фирм и муниципальных образований.

В Московской области на основании «Закона о энергосбережении» разработана «Программа энергосбережения Московской области на 2002 – 2005 г.г.», определяющая ключевые направления энергосбережения и указывающая источники получения денежных средств.

Программа весьма многогранна и затрагивает большое количество направлений. Для Городской программы энергосбережений нужно конкретизировать направления, выявить этапы и оценить эффективность вложения средств.

Вкратце рассмотрим некотрые направления в имеющихся на данный момент универсальных энергоэффективных технологиях.

Главными ихз них можно считать следующие:

1. перевод городских предприятий на различающуюся по времени суток форму расчетов за электроэнергию;

2. внедрение автоматических систем учета тепла, воды, газа;

3. введение систем управления и распределения тепла в зданиях разных видов;

4. устройство местных тепловых узлов с электронагревом, функционирующих в области льготных режимов с теплонакопителями;

5. восстановление и техническое переустройство энергогенерирующих источников, коммуникаций сетей тепло, электро и водоснабжения;

6. устройства электронной пускорегулирующей аппаратуры (ЭПРА) для газоразрядных ламп освещения и устройств автоматического управления городским освещением;

7. устройство систем частотно – регулируемых приводов для двигателей используемых в городском коммунальном хозяйстве;

8. диспетчеризация учета энергоносителей в масштабах города;

9. внедрение высокоэффективных источников энергии.

Перевод городского хозяйства на дифференцированную по времени суток систему расчетов за электроэнергию.

Согласно Приказу Генерального директора АО «Мосэнерго» Евстафьева А.В. «О многотарифных расчетах за поставляемую электрическую энергию» и решения Региональной энергетической комиссии Московской области № 4 от 05.02.2001г., вводятся многотарифные расчеты за поставляемую электрическую энергию. Ниже приведены выдержки из данных документов.

«…Организацию многотарифных расчетов за поставляемую потребителям электрическую энергию считать приоритетным направлением деятельности АО Мосэнерго…».

«…Организация дифференцированных по времени суток расчетов с потребителями электрической энергии позволяет снижать расходы потребителей на её оплату, повышает эффективность деятельности АО «Мосэнерго» вследствие оптимизации режимов работы генерирующих мощностей….»

Внедрение такой формы расчетов побуждает клиеента потреблять энергию в зоне льготных режимов — чем выше доля потребления электричества ночью, тем дешевле оно будет стоить.

Городская теплоцентраль, водоканал, очистные сооружения, уличное освещение, больницы, объекты социального и культурного назначения и т.п. – вот далеко не все объекты, переход которых на дифференцированную форму расчетов позволит сокращать расходы городских бюджетных средств.

В приложениях к Приказу АО «Мосэнерго» расписан регламент перевода различных групп потребителей на такую форму расчетов.

Технические аспекты этой задачи проработаны специалистами ООО «Энерготариф Сервис» достаточно глубоко.

Энергокластерная экономика ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ

Энергокластерная экономика ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ

Постройка «умной» сети, по заверениям ФСК, займет несколько этапов. Первый из них уже окончен: продумана концепция создания «интеллектуальной» сети в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) до 2020 года.

Второй и третий этапы осуществляются одновременно: проектирование интерфейсов, которые смогут соединить усовершенствованные объекты магистрального электросетевого хозяйства с потребителями и производителями, проводится одновременно с развитием пилотных проектов, в рамках которых отрабатываются технологии для создания ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ электрической СЕТИ.

К концу 2012 года для иннограда «Сколково» построены первые в России две подземные подстанции 220 кВ общей мощностью 252 МВА.

Согдасно утверждениям ФСК, что многие технологии «интеллектуальных» сетей широко применяются и сегодня. К примеру, подстанции ЕНЭС активно оснащаются электрогазовыми распределительными устройствами, делающие энергообъекты болеебезопасными, надежными и менее подверженными системным авариям. Массово внедряется техника, основанная на силовой электронике, предназначенная для коммутации больших нагрузок, управления мощными электродвигателями, устройствами освещения, а также различные системы управления и наблюдения, мониторинга, защиты и учета электроэнергии.

В качестве яркого примера можно привести строительство энергетического кольца 330 кВт в Санкт-Петербурге, начатое в 2007 году. Кольцевая схема означает наличие нескольких центров питания у всех составных частей кольца — таких, как подстанции, ЛЭПы, что сделает объекты кольца намного безопаснее в энергетическом плане и позволит не ограничивать питание во время технологических аварий. В создание данного комплекса ФСК вложило 32,3 млрд. рублей.

Помимо этого, один из основных элементов ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ — цифровая подстанция. Ее концепция состоит в разработке систем контроля, защиты и управления, собирающих и обрабатывающих весь объем данных касательно состояния энергосети, а также управляющих техникой в электронном формате. Планируется проектирование оптических цифровых измерительных трансформаторов, систем инновационной цифровой аппаратуры и оснащение ими подстанций. Первый пусковой комплекс цифровой подстанции ФСК ЕЭС уже действует с декабря 2010 года в Москве. Главная цель экспериментальной цифровой подстанции заключается в тестировании различных инновационных технологий перед их пуском на функционирующих энергообъектах ЕНЭС. Подстанция нового образца гарантирует повышенную точность и унификацию всех измерений, а автоматизация позволяет минимизировать влияние человеческого фактора на работу сети, поднять степень ее надежности и уменьшить потери при передаче энергии. Также она становится более дешевой — снижается ее себестоимость и эксплуатационные расходы.

Подстанции нового поколения оборудованы высоковольтными цифровыми измерительными оптическими трансформаторами тока и напряжения, многофункциональными приборы измерений и учета, синхронизирующими системами, а также новыми системами отображения и управления подстанцией.

Однако для того, чтобы электроэнергетическая система стала единым интеллектуальным целым, мало установки отдельных «умных» элементов на объектах ЕНЭС. Чтобы все технологии заработали в унисон, в ФСК разрабатывают проект создания единых информационно-технологических пространств, или энергокластеров.

Данный термин обозначает компанию, производящую и поставляющую энергию, а также фирмы, предлагающие услуги проектировки, энергосервиса, создания энергетических приборов, образовательные учреждения. Эта концепция уже претворяется в жизнь на Дальнем Востоке, по словам председателя правления ОАО «ФСК ЕЭС» Олега Бударгина. Как планируется, они будут снабжать электричеством Эльгинское месторождение и порт Ванино. Намечается создание трех подстанций мощностью 220 кВ, двух ЛЭП мощностью 220 кВ длиной 268 км каждая. В рамках тестовых проектов планируется внедрение в типичную автоматизированную систему управления технологическими процессами подстанций систем с применением оптоволоконных кабелей для передачи данных в цифровом виде. Это сделает электроснабжение надежнее, смягчит сетевую нагрузку и даст возможность отслеживать важнейшие характеристики передачи электроэнергии в настоящем времени. ФСК выдвинуло идеи конструирования энергокластеров «умной» электросети в ОЭС Северо-Запада и ОЭС Волги. Более детальные подробности пока держатся в секрете.