Выбор мест установки сетевых накопителей электроэнергии

Page 1
background image

Page 2
background image

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»


Page 3
background image

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—

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

 — 

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


Page 4
background image

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

 

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.


Читать онлайн

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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Технологический суверенитет в российской энергетике: энергоэффективные трансформаторы с сердечниками из аморфной стали

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование Экология
ООО «НПК «АВТОПРИБОР»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Разработка методики точной оценки фактической загрузки трансформаторов 6(10)–0,4 кВ с помощью данных от интеллектуальных систем учета электрической энергии

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование
Мусаев Т.А. Хабибуллин М.Н. Шагеев С.Р. Федоров О.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

О ремонтах оборудования распределительных устройств 220‑500 кВ узловых подстанций и их схемах

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Оборудование
Гринев Н.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»