38
в
е
к
т
о
р
р
а
з
в
и
т
и
я
вектор развития
Развитие передачи
постоянного тока
в электроэнергетике
В
последние
годы
во
многих
энергосистемах
,
особенно
в
стра
-
нах
с
большой
территорией
,
все
чаще
для
решения
целого
ряда
задач
используется
техника
передачи
энергии
постоянным
током
.
Среди
этих
задач
можно
отметить
интеграцию
в
энерго
-
системы
малой
и
возобновляемой
генерации
(
СЭС
,
ВЭС
и
пр
.),
энергоснабжение
удаленных
территорий
,
преодоление
вод
ных
преград
,
ограничение
уровней
токов
короткого
замыкания
,
объединение
энергосистем
с
разными
условиями
регулирования
частоты
и
прочее
.
Крицкий
В
.
А
.,
генеральный
директор
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
Герасимов
А
.
С
.,
к
.
т
.
н
.,
доцент
,
заме
-
ститель
генерального
директора
—
директор
Департамента
систем
-
ных
исследований
и
перспективного
раз
-
вития
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
П
ередачи
электрической
мощности
постоян
-
ным
током
высокого
напряжения
развива
-
ются
и
реализовываются
в
промышленных
масштабах
с
начала
50-
х
годов
прошлого
столетия
.
В
последние
годы
число
проектов
переда
-
чи
и
вставок
постоянного
тока
(
ППТ
и
ВПТ
)
в
миро
-
вой
энергетике
значительно
возросло
.
По
приблизи
-
тельным
подсчетам
за
пять
десятилетий
,
с
начала
50-
х
до
конца
90-
х
годов
прошлого
века
,
в
мире
вве
-
дено
в
эксплуатацию
около
100
объектов
постоянно
-
го
тока
на
напряжении
выше
50
кВ
,
за
десятилетие
2000–2010
годов
—
около
40,
начиная
с
2010
года
и
на
перспективу
до
2020
года
строится
и
запланировано
к
строительству
более
80
объектов
постоянного
тока
(
рисунок
1).
Если
в
ХХ
столетии
почти
все
вводимые
в
Европе
передачи
реализовывались
на
переменном
токе
,
то
в
период
с
2010
по
2030
годы
на
электропере
-
дачи
постоянного
тока
придется
от
22
до
25%
общей
пропускной
способности
введенных
в
эксплуатацию
,
строящихся
и
планируемых
к
строительству
в
Европе
линий
электропередачи
.
Рис
. 1.
Количество
введенных
в
эксплуатацию
и
планируемых
к
строительству
объектов
постоянного
тока
по
десятилетиям
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1950–1960
1960–1970
1970–1980
1980–1990
1990–2000
2000–2010
2010–2020
39
Общая
пропускная
способность
ППТ
и
ВПТ
,
введенных
в
эксплуа
-
тацию
за
последние
40
лет
в
мире
,
достигла
100
ГВт
,
за
следующую
де
-
каду
планируется
ввести
в
эксплу
-
атацию
ППТ
и
ВПТ
общей
пропуск
-
ной
способностью
250
ГВт
.
Мировой
рынок
объектов
постоянного
тока
удвоился
за
последние
пять
лет
,
со
-
ставив
около
6
млрд
евро
в
год
,
что
в
два
раза
больше
уровня
2010
года
.
Создание
мощной
электрической
передачи
постоянного
тока
оказы
-
вает
большое
влияние
на
геополи
-
тическую
стратегию
в
совокупности
с
такими
линейными
объектами
как
протяженные
железные
дороги
,
ав
-
томобильные
трассы
,
магистраль
-
ные
неф
те
-
и
газопроводы
.
Развитие
технологии
электропередачи
постоян
-
ным
током
стимулирует
интенсивное
развитие
со
-
путствующих
областей
промышленности
,
таких
как
производство
полупроводников
,
средств
и
систем
пе
-
редачи
информации
,
автоматических
систем
управ
-
ления
и
защиты
,
электротехнического
и
коммутацион
-
ного
оборудования
и
целого
ряда
других
.
В
последнее
десятилетие
значительный
успех
до
-
стигнут
в
мире
в
части
увеличения
единичной
мощно
-
сти
преобразователей
,
повышения
предельного
уров
-
ня
напряжения
линий
постоянного
тока
,
снижения
потерь
при
преобразовании
и
передаче
электроэнер
-
гии
,
создания
электрической
сети
постоянного
тока
.
Тенденция
к
активному
использованию
объектов
по
-
стоянного
тока
в
мировой
энергетике
объясняется
ря
-
дом
их
технологических
,
интеллектуальных
и
экологи
-
ческих
преимуществ
.
Передача
постоянного
тока
имеет
меньшие
по
сравнению
с
воздушными
линиями
(
ВЛ
)
переменного
тока
затраты
на
передачу
киловатт
часа
электроэнер
-
гии
при
равных
условиях
надежности
в
случае
превы
-
шения
некоторой
длины
линии
.
Эта
характеристика
наглядно
выражается
зависимостями
капитальных
затрат
от
длины
биполярной
линии
постоянного
тока
и
двухцепной
линии
переменного
тока
.
Критическое
значение
длины
линии
,
при
котором
вложения
в
ВЛ
переменного
тока
и
ППТ
становятся
равными
,
состав
-
ляет
400–700
км
(
рисунок
2).
Кабельная
передача
постоянного
тока
также
име
-
ет
меньшие
по
сравнению
с
кабельной
линией
(
КЛ
)
переменного
тока
затраты
на
передачу
киловатт
часа
электроэнергии
при
равных
условиях
надежности
в
случае
превышения
некоторой
длины
линии
.
Вы
-
игрыш
в
стоимости
для
кабельной
линии
постоянного
тока
получается
в
основном
за
счет
отсутствия
не
-
обходимости
в
устройствах
компенсации
реактивной
мощности
,
особенно
при
значительных
длинах
.
Для
кабельной
передачи
постоянного
тока
потери
пере
-
даваемой
электрической
мощности
составят
прибли
-
зительно
0,3–0,4%
на
100
км
кабеля
,
для
КЛ
пере
-
менного
тока
— 8–10%
на
100
км
кабеля
.
Оценочные
расчеты
показывают
,
что
кабельная
линия
постоян
-
ного
тока
становится
дешевле
аналогичной
по
харак
-
теристикам
кабельной
линии
переменного
тока
при
Стоимость
преобразо
-
вательной
подстанции
Стоимость
Критическая
длина
Полная
стоимость
передачи
постоянного
тока
Стоим
ость
линии
постоянног
о
тока
Полная
стоимость
передачи
переменного
тока
Стоимость
подстанции
переменного
тока
Стоим
ость
линии
пере
менног
о
тока
с
учетом
устройств
компенс
ации
Рис
. 2.
Составляющие
стоимости
и
критическая
длина
ЛЭП
длине
более
30–50
км
.
При
передаче
электроэнергии
через
широкие
водные
преграды
(
более
50
км
),
при
-
менение
ППТ
с
подводным
кабелем
с
экономической
точки
зрения
практически
не
имеет
альтернативы
.
К
сожалению
,
в
отечественной
электроэнергетике
утрачены
ранее
занимаемые
позиции
в
данной
обла
-
сти
.
Серьезные
успехи
России
в
области
передачи
по
-
стоянного
тока
относятся
к
прошлому
:
первая
в
мире
опытно
-
промышленная
ППТ
Кашира
—
Москва
,
круп
-
нейшие
на
момент
реализации
проектов
ППТ
Волго
-
град
—
Донбасс
,
вставка
постоянного
тока
на
связи
Россия
—
Финляндия
.
Вплоть
до
середины
80-
х
годов
прошлого
столетия
СССР
занимал
лидирующие
пози
-
ции
по
развитию
технологии
ППТ
.
В
настоящее
время
в
эксплуатации
находится
лишь
два
объекта
—
это
вставка
постоянного
тока
на
связи
Россия
—
Финлян
-
дия
и
вставка
постоянного
тока
на
подстанции
220
кВ
«
Могоча
»
в
Объединенной
энергосистеме
Сибири
.
Сейчас
сетевые
компании
зачастую
отказываются
от
применения
электропередачи
постоянного
тока
,
ссылаясь
на
следующие
основные
недостатки
такой
технологии
:
–
для
обеспечения
экономической
эффективности
ППТ
необходимо
передавать
большие
объемы
электроэнергии
;
–
невозможность
подключения
к
ППТ
промежуточ
-
ных
потребителей
электроэнергии
;
–
отсутствие
опыта
таких
проектов
на
территории
России
;
–
отсутствие
отечественных
производителей
обору
-
дования
для
ППТ
.
Несмотря
на
то
,
что
практически
все
из
указанных
технических
недостатков
технологии
ППТ
уже
лик
-
видированы
,
в
ЕЭС
России
реализуются
технически
и
экономически
неэффективные
решения
,
связанные
с
использованием
традиционной
технологии
переда
-
чи
электроэнергии
переменным
током
,
что
связано
прежде
всего
с
отсутствием
опыта
сооружения
и
экс
-
плуатации
объектов
постоянного
тока
.
Это
в
свою
очередь
приводит
к
полной
утрате
навыков
проекти
-
рования
и
создания
оборудования
для
объектов
по
-
стоянного
тока
.
Действительно
,
за
последние
30
лет
в
России
в
значительной
степени
утрачены
навыки
проекти
-
№
6 (51) 2018
40
рования
и
производственные
возможности
в
обла
-
сти
техники
передачи
электроэнергии
постоянным
током
.
Однако
это
не
должно
быть
основанием
к
от
-
казу
или
сокращению
области
использования
этой
техники
,
когда
ее
применение
имеет
достаточное
технико
-
экономическое
обоснование
.
Например
,
применение
ППТ
было
бы
эффективно
для
реше
-
ния
таких
задач
,
как
присоединение
к
энергосисте
-
мам
генераторов
с
нестабильным
уровнем
гене
-
рации
,
зависящим
от
условий
окружающей
среды
(
ветропарки
,
солнечные
электростанции
,
при
-
ливные
электростанции
и
др
.),
электроснабжение
островных
и
полуостровных
территорий
,
удален
-
ных
автономных
нагрузок
и
оффшорных
платформ
,
присоединение
изолированных
энергосистем
к
Единой
энергосистеме
России
.
В
частности
,
среди
задач
,
которые
можно
было
бы
решать
с
примене
-
нием
технологии
постоянного
тока
,
можно
отметить
энергоснабжение
Крымского
полуострова
,
энерго
-
снабжение
острова
Сахалин
,
энергоснабжение
вос
-
точных
районов
Якутии
(
Билибинского
энергорайо
-
на
)
и
ряд
других
.
Несмотря
на
то
,
что
производство
части
оборудо
-
вания
,
необходимого
для
ППТ
(
вентильных
элемен
-
тов
,
трансформаторно
-
реакторного
оборудования
,
силовых
кабелей
),
уже
существует
в
России
,
воз
-
можно
,
придется
в
той
или
иной
мере
использовать
достижения
зарубежных
производителей
,
а
также
изучить
опыт
проектирования
,
сооружения
и
эксплу
-
атации
объектов
ППТ
,
чтобы
освоить
современные
схемно
-
технические
решения
.
В
этой
связи
следует
обратить
внимание
на
Ки
-
тай
,
где
еще
полтора
десятилетия
назад
постоянный
ток
был
экзотикой
,
а
теперь
играет
важнейшую
роль
в
решении
задач
создания
и
развития
единой
элек
-
троэнергетической
системы
.
Так
,
начиная
с
2009
года
в
Китае
введены
в
эксплуатацию
несколько
ВЛ
по
-
стоянного
тока
напряжением
±800
кВ
.
Ведутся
ра
-
боты
по
освоению
следующего
класса
напряжения
.
Китайский
опыт
указывает
и
на
целесообразность
разумного
сочетания
развития
собственного
произ
-
водства
с
привлечением
зарубежного
опыта
.
К
сожалению
,
развитие
технологии
электропере
-
дачи
постоянного
тока
нельзя
отнести
к
интересам
конкретного
субъекта
электроэнергетики
России
:
ге
-
нерирующей
или
сетевой
компании
.
Эффекты
,
кото
-
рые
дает
применение
данной
технологии
,
являются
общесистемными
,
и
выделить
конкретные
экономи
-
ческие
преимущества
для
того
или
иного
субъекта
электроэнергетики
практически
невозможно
.
Для
внедрения
технологии
ППТ
в
ЕЭС
России
необходи
-
ма
разработка
на
государственном
уровне
стратегии
развития
технологии
передачи
электроэнергии
по
-
стоянным
током
,
которая
должна
включать
в
себя
,
в
том
числе
,
мероприятия
по
реализации
пилотных
проектов
такой
электропередачи
.
В
нашей
стране
имеется
достаточная
научно
-
техническая
инфраструктура
для
осуществления
таких
преобразований
.
В
частности
,
коллектив
На
-
учно
-
исследовательского
института
по
передаче
электроэнергии
постоянным
током
высокого
напря
-
жения
(
НИИПТ
,
с
2012
года
—
АО
«
Научно
-
техниче
-
ский
центр
ЕЭС
»),
имеет
большой
опыт
в
решении
задач
по
применению
технологии
ППТ
в
энергосис
-
темах
,
в
частности
—
в
разработке
технико
-
эконо
-
мических
обоснований
применения
передачи
по
-
Зал
выпрямительного
оборудования
передачи
постоянного
тока
между
Францией
и
Испанией
.
Мощность
1000
МВт
на
основе
IGBT
ВЕКТОР РАЗВИТИЯ
41
стоянного
тока
,
разработке
технических
решений
по
их
интеграции
в
энергосистему
и
обеспечению
надежной
и
бесперебойной
работы
.
Накоплению
опыта
в
немалой
степени
способствовал
тот
факт
,
что
специалисты
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
принимали
актив
-
ное
участие
в
разработке
технико
-
экономических
обоснований
(
ТЭО
)
проектов
электропередачи
и
вставок
постоянного
тока
,
которые
велись
в
по
-
следние
15–20
лет
.
В
частности
,
выполнялись
ра
-
боты
по
разработке
ТЭО
таких
проектов
электро
-
передачи
постоянного
тока
,
как
Сахалин
–
Япония
,
Россия
–
Германия
,
Туруханская
ГЭС
–
ОЭС
Центра
,
Россия
–
Корея
–
Китай
и
др
.
Также
велись
работы
по
технико
-
экономическому
обоснованию
применения
вставок
постоянного
тока
на
связях
с
энергосисте
-
мой
стран
Европы
(ENTSO-E)
в
Норвегии
,
Румы
-
нии
и
Польше
.
Проводились
работы
по
цифровому
и
физическому
моделированию
передачи
и
вставок
постоянного
тока
.
Выполнялась
работа
для
инсти
-
тута
EPRI (
Китай
)
по
моделированию
схемы
выдачи
мощности
ГЭС
«
Три
ущелья
»
с
тремя
электропере
-
дачами
постоянного
тока
.
Выполнялись
работы
по
моделированию
на
физической
модели
устройств
,
выполненных
на
основе
преобразователей
(
СТК
,
СТАТКОМ
,
УШР
),
с
разработкой
принципов
и
зако
-
нов
управления
этими
устройствами
для
решения
различных
задач
.
Велись
разработки
по
цифрово
-
му
моделированию
на
RTDS
вставки
постоянного
тока
на
ПС
«
Могоча
»
с
целью
оценки
возможностей
применения
этой
ВПТ
для
решения
задач
режимно
-
го
и
противоаварийного
управления
,
а
также
другие
работы
с
использованием
цифрового
и
физического
моделирования
,
связанные
с
анализом
системных
ЛИТЕРАТУРА
1. Voltage Source Converter (VSC) HVDC for Power
Transmission — Economic Aspects and Comparison with
other AC and DC Technologies /Working Group B4.46.
CIGRE. April 2012.
2.
Кощеев
Л
.
А
.,
Шульгинов
Н
.
Г
.
Электропередача
посто
-
янного
тока
ЛАЭС
–
Выборг
//
Электрические
станции
,
2010,
№
11.
С
. 51–55.
3.
Герасимов
А
.
С
.,
Кощеев
Л
.
А
.,
Лисицын
А
.
А
.
Использо
-
вание
передачи
постоянного
тока
в
электроэнергетике
//
Энергия
единой
сети
, 2017,
№
4(35).
С
. 41–48.
4.
Концепция
развития
электропередач
и
вставок
посто
-
янного
тока
в
ЕЭС
России
.
СПб
.:
ОАО
«
НИИПТ
», 2016.
27
с
.
Преобразовательная
подстанция
передачи
постоянного
тока
Estlink 2 (
Эстония
—
Финляндия
).
Мощность
650
МВт
свойств
и
особенностей
и
разработкой
технических
требований
к
устройствам
и
системам
,
выполнен
-
ным
на
основе
преобразовательной
техники
.
Таким
образом
,
НТЦ
ЕЭС
—
практически
един
-
ственный
крупный
научный
центр
,
в
котором
оста
-
лись
компетенции
по
проведению
технико
-
эко
-
номического
анализа
проектов
электропередачи
постоянного
тока
с
учетом
всех
особенностей
данной
технологии
и
общесистемных
эффектов
.
«
Научно
-
технический
центр
ЕЭС
»
мог
бы
сыграть
ключевую
роль
в
организации
центра
компетенций
по
развитию
технологии
электропередачи
постоян
-
ным
током
.
Первоочередной
задачей
такого
центра
компетенции
должна
стать
разработка
стратегии
развития
технологии
ППТ
в
России
,
а
также
реали
-
зация
пилотных
проектов
по
строительству
переда
-
чи
постоянного
тока
.
№
6 (51) 2018
Оригинал статьи: Развитие передачи постоянного тока в электроэнергетике
В последние годы во многих энергосистемах, особенно в странах с большой территорией, все чаще для решения целого ряда задач используется техника передачи энергии постоянным током. Среди этих задач можно отметить интеграцию в энергосистемы малой и возобновляемой генерации (СЭС, ВЭС и пр.), энергоснабжение удаленных территорий, преодоление водных преград, ограничение уровней токов короткого замыкания, объединение энергосистем с разными условиями регулирования частоты и прочее.
