80
СЕТИ
РОССИИ
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
е
оборудование
ВВЕДЕНИЕ
Эффективное
применение
се
-
тевых
накопителей
электроэнергии
(
СНЭ
)
требует
рационального
вы
-
бора
мест
подключения
данных
устройств
к
сети
.
В
зависимости
от
задачи
,
решаемой
накопителем
,
выбирается
его
функционал
и
место
установки
.
С
помощью
СНЭ
решаются
сле
-
дующие
задачи
:
•
покрытие
пиковых
нагрузок
,
выравнивание
суточного
графи
-
ка
нагрузки
;
•
поддержание
напряжения
у
потребителей
в
распределитель
-
ной
сети
0,4
кВ
;
•
резервирование
энергоснаб
-
жения
особо
важных
потреби
-
телей
,
в
т
.
ч
.
собственных
нужд
электрических
станций
(
ЭС
)
и
подстанций
(
ПС
);
•
интеграция
с
генерирующим
оборудованием
возобновляе
-
мых
источников
энергии
(
ВИЭ
)
для
аккумулирования
генери
-
руемой
энергии
и
компенсации
влияния
на
график
нагрузки
непостоянства
генерации
ВИЭ
;
•
поддержание
частоты
в
требуе
-
мом
диапазоне
в
электрической
сети
;
•
повышение
энергоэффективно
-
сти
предприятий
;
•
временное
решение
задачи
подключения
новых
потребите
-
лей
в
случае
закрытого
центра
питания
;
•
повышение
пределов
устойчиво
-
сти
и
надёжности
работы
сетей
ПОКРЫТИЕ
ПИКОВЫХ
НАГРУЗОК
,
ВЫРАВНИВАНИЕ
СУТОЧНОГО
ГРАФИКА
НАГРУЗКИ
Для
покрытия
пиковых
нагрузок
и
выравнивания
суточного
графика
нагрузки
целесообразно
использо
-
вание
систем
СНЭ
,
подключённых
в
непосредственной
близости
к
потребителю
или
на
понижающих
трансформаторных
подстанциях
.
В
таком
случае
минимизированы
потери
мощности
на
передачу
элек
-
троэнергии
и
потери
напряжения
.
Установленная
мощность
данных
систем
СНЭ
определяется
объёмом
потребления
и
может
достигать
50
МВт
.
Подключение
СНЭ
целе
-
сообразно
производить
на
том
же
классе
напряжения
,
что
и
основной
потребитель
,
во
избежание
допол
-
нительных
потерь
на
трансформа
-
цию
электроэнергии
.
Накопление
электроэнергии
в
данном
случае
Выбор мест
установки
сетевых
накопителей
электроэнергии
Илья ТИМОНИН,
главный специалист
отдела региональных консультантов ОАО «ВНИИР»
81
№
5 (20),
сентябрь
–
октябрь
, 2013
производится
в
периоды
её
низкой
стоимости
(
внепиковые
периоды
),
а
отдача
—
в
пиковые
периоды
,
что
выгодно
как
для
поставщика
,
так
и
для
конечного
потребителя
.
Как
известно
,
графики
нагру
-
зок
потребителей
электроэнергии
имеют
резко
выраженную
не
-
равномерность
:
основной
макси
-
мум
потребления
приходится
на
вечерние
часы
(
в
диапазоне
от
17
до
21
часа
),
после
этого
нагрузка
снижается
до
ночного
минимума
в
районе
2
часов
ночи
и
достигает
утреннего
максимума
в
районе
7—
8
часов
утра
.
В
областных
рас
-
пределительных
сетях
сейчас
сложилась
интересная
ситуация
:
максимальное
потребление
элек
-
троэнергии
приходится
на
летние
месяцы
,
когда
люди
приезжают
в
загородные
дома
,
и
энергопотре
-
бление
в
выходные
существенно
выше
по
сравнению
с
будними
днями
.
Соответственно
,
зимой
на
-
блюдается
сезонный
минимум
потребления
.
Известно
,
что
при
выравнивании
графика
электропо
-
требления
потери
энергии
в
сетях
снижаются
на
11,1% [1],
что
явля
-
ется
дополнительным
положитель
-
ным
эффектом
применения
СНЭ
помимо
разгрузки
линий
электро
-
передачи
,
трансформаторов
и
дру
-
гого
силового
оборудования
.
ПОДДЕРЖАНИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ
У
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ
СЕТИ
0,4
КВ
Для
поддержания
напряжения
у
потребителей
распределительной
сети
0,4
кВ
СНЭ
целесообразно
устанавливать
в
одном
из
ответвле
-
ний
ВЛ
0,4
кВ
.
Выбор
конкретного
ответвления
(
узла
)
определяется
по
результатам
моделирования
или
расчёта
работы
установки
в
режиме
максимума
и
минимума
нагрузки
.
На
рисунке
приведены
резуль
-
таты
моделирования
подключения
СНЭ
к
узлам
1—5
распределитель
-
ной
сети
0,4
кВ
.
Для
наглядности
считалось
,
что
в
режиме
макси
-
мальных
нагрузок
потребление
в
каждом
узле
составляло
20
кВт
,
а
в
режиме
минимальных
нагрузок
—
5
кВт
.
Как
видно
из
рисунка
,
установка
СНЭ
мощностью
20
кВт
позволи
-
ла
удержать
уровень
напряжения
во
всех
рассмотренных
узлах
сети
0,4
кВ
в
пределах
допустимого
диа
-
пазона
220
В
± 10%
в
режиме
мак
-
симальных
нагрузок
,
в
то
время
как
без
накопителя
в
узлах
4
и
5
в
данном
режиме
наблюдалось
сни
-
жение
напряжение
сверх
допусти
-
мых
пределов
.
Следует
отметить
,
что
применение
СНЭ
позволяет
не
толь
-
ко
обеспечить
требуемое
значение
напряжения
у
потребителей
0,4
кВ
,
но
также
снизить
потери
мощности
в
сети
и
разгрузить
трансформатор
питающей
ТП
на
величину
мощно
-
сти
,
выдаваемой
СНЭ
.
РЕЗЕРВИРОВАНИЕ
ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ОСОБО
ВАЖНЫХ
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Резервирование
заключается
в
обеспечении
постоянного
резерв
-
ного
источника
аварийного
энер
-
госнабжения
для
особо
важных
объектов
(
в
т
.
ч
.
собственных
нужд
подстанций
и
электрических
стан
-
ций
),
а
также
обеспечении
пере
-
Рис
.
Применение
сетевого
накопителя
электроэнергии
(
СНЭ
)
Исходные
данные
:
Трансформатор
Т
:
ТСЗ
-160
с
ПБВ
+2
х
2,5%,
U
вн
.
ном
= 6,0
кВ
; U
нн
.
ном
= 0,4
кВ
Отпайка
№
3
Р
max
= 20
кВт
;
Р
min
= 5
кВт
cos
φ
= 0,95
Провод
0,4
кВ
:
А
-50
L
линии
= 500
м
СНЭ
:
Р
max
= 20
кВт
;
Р
min
= -6,67
кВт
cos
φ
= 0,99
В
режиме
минимума
нагрузки
(
заряд
АБ
)
снижение
напряжения
у
5
потребителя
на
11,5
В
В
режиме
максимума
нагрузки
повышение
напряжения
у
5
потребителя
на
29,7
В
82
СЕТИ РОССИИ
движного
резервного
источника
энергоснабжения
в
случае
заплани
-
рованных
или
незапланированных
отключений
.
Установленная
мощ
-
ность
данных
систем
СНЭ
может
со
-
ставлять
несколько
МВт
.
Местом
установки
СНЭ
являются
в
данном
случае
общие
шины
пита
-
ния
резервируемых
потребителей
.
В
нормальном
режиме
работы
СНЭ
на
основе
АБ
и
двустороннего
ин
-
вертора
может
работать
в
режиме
компенсации
реактивной
мощно
-
сти
,
симметрирования
нагрузок
по
фазам
и
фильтрации
высших
гармо
-
ник
.
В
режим
генерации
активной
мощности
СНЭ
переходит
только
при
отключённом
вводе
основного
питания
.
Если
питание
потребите
-
лей
осуществляется
на
напряжении
свыше
1
кВ
,
то
между
СНЭ
и
потре
-
бителями
устанавливается
повы
-
шающий
трансформатор
.
ИНТЕГРАЦИЯ
С
ГЕНЕРИРУЮЩИМ
ОБОРУДОВАНИЕМ
ВИЭ
Системы
СНЭ
активно
использу
-
ются
для
выравнивания
колебаний
генерируемой
мощности
и
улучше
-
ния
интеграции
ветровых
и
солнеч
-
ных
энергетических
установок
с
распределительными
сетями
.
Уста
-
новленная
мощность
данных
си
-
стем
должна
соответствовать
мощ
-
ности
оборудования
ВИЭ
и
может
находиться
в
диапазоне
от
100
кВт
до
5
МВт
с
длительностью
работы
от
2
до
6
часов
в
сутки
.
СНЭ
устанав
-
ливают
в
непосредственной
близо
-
сти
от
потребителей
,
так
как
такие
системы
могут
более
эффективно
демпфировать
(
сглаживать
скачки
)
электроэнергию
,
поступающую
от
маломощных
ветровых
и
солнеч
-
ных
источников
энергии
[2].
Увеличивающийся
спрос
на
ВИЭ
создаёт
проблемы
операторам
электросетей
из
-
за
нестабильности
генерируемой
этими
источниками
энергии
.
Точное
предсказание
коли
-
чества
производимой
ими
энергии
затруднительно
,
поэтому
может
воз
-
никнуть
необходимость
осуществле
-
ния
мероприятий
по
обеспечению
устойчивой
работы
электросети
.
ПОДДЕРЖАНИЕ
ЧАСТОТЫ
В
ТРЕБУЕМОМ
ДИАПАЗОНЕ
В
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
СЕТИ
Накопители
энергии
могут
быть
использованы
в
целях
обеспечения
регулирования
частоты
и
услуг
по
поддержанию
вращающегося
ре
-
зерва
в
целевых
контрольных
зонах
сети
.
В
случае
функционирования
в
составе
ЕНЭС
установленная
мощ
-
ность
данных
систем
СНЭ
должна
составлять
20—40
МВт
,
длитель
-
ность
работы
—
от
1
минуты
(
регули
-
рование
частоты
)
до
1
часа
(
услуги
по
поддержанию
диспетчерского
графика
)
и
до
2
часов
(
услуги
по
замещению
вращающегося
резер
-
ва
).
Местом
подключения
являются
узлы
нагрузки
.
В
случае
использо
-
вания
СНЭ
в
автономных
системах
электроснабжения
требования
по
минимальной
мощности
установки
сокращаются
.
ПОВЫШЕНИЕ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Размещение
систем
СНЭ
у
клю
-
чевых
потребителей
может
осущест
-
вляться
в
целях
снижения
затрат
на
обслуживание
и
повышение
произ
-
водительности
промышленных
уста
-
новок
.
Благодаря
дополнительным
функциям
помимо
накопления
и
выдачи
электроэнергии
,
таким
как
управляемая
генерация
и
потре
-
бление
реактивной
мощности
из
сети
,
симметрирование
нагрузок
по
фазам
и
фильтрация
гармоник
,
на
-
копители
способствуют
улучшению
качества
снабжения
электрической
энергией
промышленных
объектов
.
Повышается
производительность
и
срок
службы
станков
.
Установлен
-
ная
мощность
данных
систем
СНЭ
определяется
объёмом
потребле
-
ния
и
может
составлять
от
500
кВт
с
длительностью
работы
от
1
до
12
часов
в
сутки
.
Местом
подклю
-
чения
СНЭ
являются
низковольтные
и
высоковольтные
распределитель
-
ные
устройства
промышленных
предприятий
.
ВРЕМЕННОЕ
РЕШЕНИЕ
ЗАДАЧИ
ПОДКЛЮЧЕНИЯ
НОВЫХ
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
В
СЛУЧАЕ
ЗАКРЫТОГО
ЦЕНТРА
ПИТАНИЯ
Ещё
одним
преимуществом
СНЭ
является
его
мобильность
.
В
совре
-
менной
энергетике
периодически
возникают
ситуации
,
когда
измене
-
ние
схемы
сети
включено
в
инвести
-
ционную
программу
или
его
плани
-
руется
включить
в
будущем
,
однако
необходимо
решить
определённые
задачи
уже
сейчас
.
Например
,
для
поддержания
требуемого
нормати
-
вами
уровня
напряжения
у
потреби
-
телей
и
подключения
новых
потре
-
буется
реконструкция
сети
0,4
кВ
.
Установка
в
сети
СНЭ
позволит
в
сжатые
сроки
решить
эти
задачи
,
а
после
проведения
реконструкции
сети
возможен
демонтаж
СНЭ
и
по
-
следующая
установка
в
другом
ме
-
сте
уже
для
решения
других
задач
.
ПОВЫШЕНИЕ
ПРЕДЕЛОВ
УСТОЙЧИВОСТИ
И
НАДЁЖНОСТИ
РАБОТЫ
СЕТЕЙ
Использование
систем
СНЭ
на
подстанциях
сетевой
инфраструк
-
туры
в
целях
улучшения
качества
энергии
и
надёжности
системы
путём
регулирования
реактивной
мощности
позволяет
влиять
на
та
-
кие
факторы
,
как
низкое
напряже
-
ние
,
низкий
коэффициент
мощности
и
низкая
устойчивость
/
стабильность
при
кратковременных
нарушениях
в
энергосистеме
.
Установленная
мощность
данных
систем
СНЭ
долж
-
на
соответствовать
мощности
под
-
станции
и
быть
в
диапазоне
от
1,5
до
50
МВт
с
длительностью
работы
до
2
часов
в
сутки
.
ВЫВОДЫ
Применение
СНЭ
позволяет
решить
широкий
круг
задач
.
Кон
-
кретное
место
подключения
СНЭ
зависит
от
решаемой
задачи
и
в
общем
случае
должно
определяться
на
основе
расчёта
или
моделирова
-
ния
режимов
работы
будущей
уста
-
новки
.
При
выборе
места
установки
должны
также
учитываться
график
нагрузки
потребителей
,
уровни
на
-
пряжения
у
потребителя
в
различ
-
ных
режимах
работы
СНЭ
,
потери
электроэнергии
при
передаче
и
дру
-
гие
факторы
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Брагин
А
.
А
.
Алгоритм
форми
-
рования
графиков
электриче
-
ских
нагрузок
предприятия
с
применением
аккумуляторных
батарей
в
качестве
потребите
-
лей
-
регуляторов
мощность
//
Автореферат
диссертации
на
со
-
искание
ученой
степени
.
2.
Окафор
Э
.
Распределённое
на
-
копление
электроэнергии
//
«Transmission & Distribution
World. Russian Edition».
При
-
ложение
к
журналу
«
ЭЛЕКТРО
-
ЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
» — 2012,
№
3,
с
. 38—42.
Эффективное применение сетевых накопителей электроэнергии (СНЭ) требует рационального выбора мест подключения данных устройств к сети. В зависимости от задачи, решаемой накопителем, выбирается его функционал и место установки.
