Влияние ветрогенераторов на уровень потерь электроэнергии в сетях

Page 1
background image

Page 2
background image

2

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1 (20), 

март

 2021

Влияние

 

ветрогенераторов

 

на

 

уровень

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

сетях

Снижение

 

потерь

 

в

 

сетях

Наталия

 

КАЖАРСКАЯ

начальник

 

отдела

 

прогноза

 

балансов

 

и

 

нормирования

 

потерь

 

электроэнергии

 

управления

 

реализации

 

услуг

 

филиала

 

ПАО

 

«

Россети

 

Юг

» — 

«

Ростовэнерго

»

В

 

настоящее

 

время

 

Россия

 

в

 

качестве

 

альтернативных

 

ис

-

точников

 

электроэнергии

 

все

 

чаще

 

использует

 

ветрогенера

-

торы

 

и

 

не

 

только

 

для

 

частного

 

производства

 

электроэнер

-

гии

но

 

и

 

в

 

промышленном

 

масштабе

Данное

 

направление

 

расширяется

 

с

 

каждым

 

годом

проектируются

 

и

 

строятся

 

все

 

новые

 

ветроэлектростанции

 

в

 

разных

 

регионах

 

РФ

.

В

 

Ростовском

 

регионе

 

в

 2020 

году

 

введено

 

в

 

про

-

мышленную

 

эксплуатацию

 4 

ветроэлектростанции

 

суммарной

 

установленной

 

мощностью

 396,4 

МВт

В

 2021 

году

 

планируется

 

дополнительно

 

ввести

 

еще

 3 

ветроэлектростанции

 

суммарной

 

установленной

 

мощностью

 297 

МВт

Годовой

 

объем

 

выработки

 

двух

 

ветро

-

парков

 

сопоставим

 

с

 

годовой

 

выработкой

 

электроэнергии

 

Цимлянской

 

ГЭС

Уже

 

на

 

сегодняшний

 

день

 

производство

 

электроэнергии

 

с

 

помощью

 

ветроэлектростанций

 

покрыва

-

ет

 

более

 8% 

потребляемой

 

мощности

 

региона

в

 2021 

году

 

планируется

 

довести

 

этот

 

показатель

 

до

 15%.

При

 

этом

 

вокруг

 

данного

 

вида

 

альтернативного

 

ис

-

точника

 

генерации

 

идет

 

много

 

дискуссий

 

о

 

достоинствах

 

и

 

недостатках

о

 

влиянии

 

на

 

окружающую

 

среду

об

 

эконо

-

мической

 

целесообразности

стоимости

 

выработки

 1 

кВт

·

ч

влиянии

 

на

 

конечный

 

тариф

 

для

 

потребителя

 

и

 

прочие

Ветроэнергетика

 

имеет

 

массу

 

преимуществ

основным

 

из

 

которых

 

следует

 

считать

 

неограниченность

 

источника

не

-

зависимость

 

от

 

времени

 

суток

 

или

 

сезона

В

 

данной

 

статье

 

рассмотрим

 

еще

 

один

 

немаловажный

 

фактор

на

 

который

 

влияют

 

установленные

 

ветрогенерато

-

ры

 — 

это

 

потери

 

электроэнергии

 

в

 

сети

Анализ

 

влияния

 

вырабатываемой

 

электроэнергии

 

установленными

 

ветро

-

генераторами

 

на

 

изменение

 

уровня

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

проведен

 

на

 

основе

 

расчетных

 

и

 

фактических

 

данных

 

конкретного

 

электросетевого

 

оборудования

 

фили

-

ала

 

ПАО

 «

Россети

 

Юг

» — «

Ростов

 

энерго

». 

При

 

проектировании

 

и

 

выборе

 

мест

 

установки

 

ветро

-

генераторов

 

в

 

первую

 

очередь

 

учитывается

 «

роза

 

ветров

» 

и

 

наличие

 

свободных

 

земель

 

в

 

регионе

В

 

результате

 

чего

 

ветрогенераторы

 

оказались

 

удалены

 

от

 

центра

 

нагрузок

Все

 

установленные

 

ветрогенераторы

 

технологически

 

при

-

соединены

 

к

 

существующим

 

сетям

 110 

кВ

 

филиала

 

ПАО

 

«

Россети

 

Юг

» — «

Ростовэнерго

». 

При

 

избытках

 

электро

-

энергии

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

нередко

 

наблюдается

 

эффект

  «

об

-

ратной

 

трансформации

» 

электроэнергии

 — 

выдача

 

мощ

-

ности

 

в

 

сеть

 220 

кВ

 

ФСК

 

ЕЭС

.

Отличительной

 

особенностью

 

ветрогенераторов

 

является

 

неравномерность

 

выработки

 

электроэнергии

 

Гуковская

 

ВЭС

 

начала

 

поставки

 

электроэнергии

 

и

 

мощности

 

на

 

оптовый

 

рынок

 

электроэнергии

 

и

 

мощности

 

с

 

июня

 2020 

года

Установленная

 

мощность

 — 100 

МВт

Состоит

 

из

 26 

ветро

-

энергетических

 

установок

 

мощностью

 3,8 

МВт

 

каждая


Page 3
background image

3

в

 

течение

 

короткого

 

периода

 

времени

Вырабатываемая

 

мощность

 

колеблется

 

в

 

пределах

 

от

 0 

до

 95% 

в

 

зависимо

-

сти

 

от

 

силы

 

и

 

направления

 

ветра

Причем

 

в

 

зимнее

 

вре

-

мя

 

и

 

межсезонье

когда

 

в

 

регионе

 

дуют

 

сильные

 

ветра

ветрогенераторы

 

генерируют

 

максимальную

 

мощность

 

более

 

чем

 20 

дней

 

в

 

месяц

Рассмотрим

 

суточные

 

данные

 

о

 

фактических

 

выра

-

ботках

 

электроэнергии

 

Гуковской

 

ВЭС

 

в

 

сеть

 110 

кВ

 

в

 

де

-

кабре

 2020 

года

 

по

 

данным

 

АИСКУЭ

 (

рисунок

 1).

В

 

период

 

с

 15 

по

 23 

декабря

 2020 

года

 

ветрогенератор

 

не

 

вырабатывал

 

электроэнергию

а

 

работал

 

в

 

режиме

 

по

-

требления

 

электроэнергии

В

 

остальные

 

дни

 

выработка

 

электроэнергии

 

составила

 

более

 

чем

 60% 

от

 

ее

 

установлен

-

ной

 

мощности

На

 

рисунке

 2 

представлен

 

режим

 

выработки

 

электро

-

энергии

 

Гуковской

 

ВЭС

 

за

 

сутки

В

 

течение

 

суток

 13 

де

-

кабря

 2020 

года

 

вырабатываемая

 

мощность

 

ВЭС

 

также

 

неравномерна

Выработка

 

электроэнергии

 

колеблет

-

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

01.12.2020

02.12.2020

03.12.2020

04.12.2020

05.12.2020

06.12.2020

07.12.2020

08.12.2020

09.12.2020

10.12.2020

11.12.2020

12.12.2020

13.12.2020

14.12.2020

15.12.2020

16.12.2020

17.12.2020

18.12.2020

19.12.2020

20.12.2020

21.12.2020

22.12.2020

23.12.2020

24.12.2020

25.12.2020

26.12.2020

27.12.2020

28.12.2020

29.12.2020

30.12.2020

31.12.2020

Среднее значение

 

 

Рис

. 1. 

Выработка

 

электроэнергии

 

Гуковской

 

ВЭС

 

в

 

декабре

 2020 

года

млн

 

кВт

·

ч

Рис

. 2. 

Выработка

 

электроэнергии

 

Гуковской

 

ВЭС

 

за

 13 

декабря

 2020 

года

тыс

кВт

·

ч

10

0

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Среднее значение

 


Page 4
background image

4

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1 (20), 

март

 2021

ся

 

в

 

пределах

 

от

 30 

до

 90% 

от

 

ее

 

установленной

 

мощ

-

ности

.

В

 

течение

 

суток

 26 

декабря

 2020 

года

 (

рисунок

 3) 

вы

-

работка

 

электроэнергии

 

ВЭС

 

находилась

 

в

 

пределах

 

от

 0 

до

 90% 

от

 

установленной

 

мощности

причем

 

с

 0 

до

 

16 

часов

 

выработка

 

электроэнергии

 

составляла

 

более

 

чем

 80% 

от

 

ее

 

установленной

 

мощности

.

Таким

 

образом

в

 

связи

 

с

 

неравномерной

 

выработкой

 

ВЭС

 

в

 

течение

 

суток

 

значительно

 

меняются

 

режимы

 

ос

-

новной

 

сети

перетоки

 

электроэнергии

 

по

 

линиям

 

и

 

их

 

на

-

правление

На

 

примере

 

участка

 

сети

 110 

кВ

 

ПС

 

Г

2 — 

ПС

 

Г

18 — 

отп

на

 

ПС

 «

Заря

» — 

ПС

 

Г

4 — 

ПС

 

С

3 — 

ПС

 

С

на

 

рисунке

  4

а

 

показано

 

направление

 

потокораспределения

 

при

 

выработке

 

ВЭС

 

более

 90% 

от

 

установленной

 

мощно

-

сти

 

и

 

на

 

рисунке

 4

б

 — 

направление

 

потокораспределения

 

при

 

работе

 

ВЭС

 

в

 

режиме

 

потребления

 (

нулевой

 

выработ

-

ке

 

электроэнергии

). 

Изменение

 

потокораспределения

 

по

 

линиям

 

значи

-

тельно

 

влияет

 

на

 

уровень

 

нагрузочных

 

потерь

 

электро

-

энергии

Данное

 

нехарактерное

 

явление

 

требует

 

более

 

Рис

. 3. 

Выработка

 

электроэнергии

 

Гуковской

 

ВЭС

 

за

 26 

декабря

 2020 

года

тыс

кВт

·

ч

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Среднее значение

 

 

 

Гуковская 

ВЭС (98,8МВт) 

ПС С2 

ПС С3 

ПС Г4 

ПС Г18 

ПС Г2(ФСК)  

ПС Заря

Гуковская 

ВЭС (98,8МВт) 

ПС С2 

ПС С3 

ПС Г4 

ПС Г18 

ПС Г2(ФСК)  

ПС Заря 

Рис

. 4. 

Схема

 

изменения

 

направления

 

потокораспределения

а

при

 

выработке

 

ВЭС

 

более

 90% 

от

 

установленной

 

мощности

;

б

при

 

работе

 

ВЭС

 

в

 

режиме

 

потребления

 (

нулевая

 

выработка

 

электроэнергии

)

а

)

б

)

Снижение

 

потерь

 

в

 

сетях


Page 5
background image

5

точного

 

расчета

 

фактических

 

потерь

 

электроэнергии

 

на

 

основании

 

почасовых

 

данных

 

АИСКУЭ

Расчет

 

потерь

 

на

 

основе

 

месячных

 

данных

 

о

 

выработке

 

электроэнергии

 

занижает

 

расчетное

 

значение

 

и

 

имеет

 

значительную

 

по

-

грешность

.

Для

 

определения

 

погрешности

 

расчета

 

потерь

 

электро

-

энергии

 

на

 

участке

 

сети

 110 

кВ

 

ПС

 

Г

2 — 

ПС

 

Г

18 — 

отп

на

 

ПС

  «

Заря

» — 

ПС

 

Г

4 — 

ПС

 

С

3 — 

ПС

 

С

был

 

произведен

 

расчет

 

потерь

 

электроэнергии

 

с

 

помощью

 

программно

-

го

 

комплекса

  «

РТП

3» 

за

 

декабрь

 2020 

года

 

в

 

трех

 

вари

-

антах

1) 

расчет

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

целом

 

за

 

декабрь

 

ме

-

сяц

 2020 

года

;

2) 

посуточный

 

расчет

 

потерь

 

электроэнергии

 

за

 

декабрь

 

2020 

года

;

3) 

почасовой

 

расчет

 

потерь

 

электроэнергии

 

за

 

декабрь

 

2020 

года

.

Результаты

 

расчета

 

потерь

 

электроэнергии

 

при

 

фак

-

тической

 

выработке

 

электроэнергии

 

Гуковской

 

ВЭС

 

за

 

декабрь

 2020 

года

 

в

 

объеме

 34 681 565 

кВт

·

ч

 

по

 

каждому

 

варианту

 

сведены

 

в

 

таблицу

 1.

Таким

 

образом

для

 

более

 

точного

 

определения

 

вли

-

яния

 

выработки

 

электроэнергии

 

ветрогенераторами

 

на

 

фактический

 

уровень

 

потерь

 

требуется

 

производить

 

рас

-

четы

 

нагрузочных

 

потерь

 

электроэнергии

 

на

 

основе

 

поча

-

совых

 

данных

 

либо

 

учитывать

 

высокую

 

погрешность

 

рас

-

четов

которая

 

достигает

 45% 

от

 

расчетов

проведенных

 

в

 

целом

 

за

 

месяц

Рост

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

основной

 

сети

связанный

 

с

 

неравномерной

 

выработкой

 

электро

-

энергии

 

в

 

сеть

в

 

результате

 

может

 

привести

 

к

 

росту

 

тари

-

фа

 

на

 

электроэнергию

 

для

 

конечного

 

потребителя

.

Для

 

снижения

 

влияния

 

данного

 

фактора

 

на

 

уровень

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

сети

 

рекомендуется

:

 

использовать

 

аккумуляторы

 

для

 

более

 

равномерной

 

выдачи

 

электроэнергии

 

в

 

сеть

;

 

рассмотреть

 

возможность

 

подключения

 

ветрогенера

-

торов

 

к

 

сетям

 220 

кВ

 

и

 

выше

;

 

при

 

проектировании

 

и

 

определении

 

мест

 

установки

 

ветрогенераторов

 

учитывать

 

удаленность

 

от

 

центров

 

нагрузки

;

 

оценить

 

необходимость

 

проведения

 

реконструкции

 

сетей

 

с

 

целью

 

снижения

 

влияния

 

ветрогенераторов

 

на

 

уровень

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

сети

.  

Табл

. 1. 

Расчетные

 

потери

 

электроэнергии

 

на

 

участке

 

сети

 

110 

кВ

 

ПС

 

Г

2 — 

ПС

 

Г

18 — 

отп

на

 

ПС

 «

Заря

» — 

ПС

 

Г

4 —

ПС

 

С

3 — 

ПС

 

С

2

Вариант

 1.

Расчет

 

потерь

 

электроэнергии

по

 

месяцу

Вариант

 2.

Расчет

 

потерь

 

электроэнергии

 

по

 

суткам

Вариант

 3.

Расчет

 

потерь

 

электроэнергии

 

по

 

часам

960 219,0 

кВт

·

ч

1 294 246,9 

кВт

·

ч

1 398 325,9 

кВт

·

ч

2,77%

3,73%

4,03%

Отклонение

 

от

 

расчета

 

потерь

 

по

 

месяцу

34,79%

45,63%


Читать онлайн

В настоящее время Россия в качестве альтернативных источников электроэнергии все чаще использует ветрогенераторы и не только для частного производства электроэнергии, но и в промышленном масштабе. Данное направление расширяется с каждым годом, проектируются и строятся все новые ветроэлектростанции в разных регионах РФ.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Повышение эффективности почасового прогнозирования электропотребления с помощью моделей машинного обучения на примере Иркутской энергосистемы. Часть 2

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Томин Н.В. Корнилов В.Н. Курбацкий В.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Релейная защита и автоматика
Удинцев Д.Н. Милованов П.К. Зуев А.И.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Принципы формирования цифровой платформы для управления надежностью распределительных электрических сетей в современных условиях эксплуатации

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Крупенев Д.С. Пискунова В.М. Гальфингер А.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Новые технологии удаленного мониторинга и энергоэффективности электрооборудования сетей

Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Диагностика и мониторинг
ООО «Сименс»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Обеспечить равные возможности для всех при справедливом распределении ответственности

Интервью Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Энергоснабжение / Энергоэффективность
Интервью с Председателем Комитета по энергетике Государственной Думы Завальным П.Н.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»