Заседания секции 4 “Децентрализованное производство - управление и использование электроэнергии”. В докладе от Великобритании рассматривался вопрос об изменении климата и реакции на эту проблему. Прогнозы повышения температуры сильно зависят от принятой модели и значительно различаются у разных авторов. Основным защитным мероприятием будет изменение структуры промышленности.
В энергетике есть возможности совершенствования энергоустановок и газового хозяйства, внедрения децентрализованного энергоснабжения, более эффективного сжигания топлива. В промышленности - это улучшение технологических процессов, кооперация малых производителей, использование тепловой энергии электростанций, рынок квот на выбросы в атмосферу.
Представлена разработка нового накопителя энергии, позволяющего выравнивать график нагрузки и стабилизировать частоту в энергосистеме, что дает большие экономические и экологические преимущества. Описывается электрохимический накопитель типа Regenesys мощностью 15 МВт и запасаемой энергией 120 МВт-ч, сооружаемый в Little Barford (Великобритания) и предназначенный, кроме того, для пуска тепловой электростанции с нуля. Предполагается внедрение таких накопителей мощностью 25 МВт в Европе и Северной Америке.
Экономия энергии путем снижения потерь в трансформаторах рассматривается во многих странах. Анализ потерь в сетях показывает, что они для европейских стран колеблются в широких пределах от 4 до 10%. Исходя из потенциальной экономии до 22 ТВт · ч в год в странах Европейского Сообщества при замене трансформаторов на трансформаторы, имеющие меньшие потери, сравниваются различные материалы для сердечника. Однако длительные сроки службы трансформаторов позволяют заменить их на более совершенные только постепенно.
Пример эффективной экономии электроэнергии - доклад о преимуществах регулируемого привода насосов, вентиляторов и компрессоров. Электропривод с регулируемой частотой вращения позволяет оптимально вести технологический процесс. Применение регулируемого привода при лакировании кузовов на автомобильном заводе для поддержания постоянного расхода краски снижает потребную мощность более чем на 50%. Для насоса мощностью 45 кВт это дает экономию 176 400 кВт · ч в год. Время амортизации оборудования составляет 14 мес. Регулирование расхода воздуха при различной нагрузке воздуходувок с помощью электропривода с изменяемой частотой вращения позволяет получить экономию электроэнергии от 15,7 до 41,4%.
Прогнозирование нагрузок для объединений клиентов, у которых меняется потребление и которые питаются от децентрализованной системы энергоснабжения, является эффективным при 15-минутном определении нагрузок. Авторы доклада на своем опыте показывают объем необходимой для этого информации. Описаны техника программирования, основанная на применении искусственных нейронных сетей, оценка вероятных отклонений от прогноза.
Во время дискуссии обсуждались вопросы о КПД, надежности и стоимости современных накопителей энергии (21 млн. евро для установки на 120 МВт · ч), о снижении потерь в сетях (нет сведений о том, чтобы кто-нибудь заменял трансформаторы на более экономичные), о совместимости проблем, возникающих при либерализации рынка с целями экологического протокола Киото (показана возможность решения проблем затрат), о влиянии либерализации на график нагрузки (без конкретных выводов).
Теме ‘‘Децентрализованное производство электроэнергии” было посвящено наибольшее число докладов секции.
Расширяются масштабы производства электроэнергии ветроэлектрическими установками (ВЭУ). Так, в регионе Дании, обслуживаемом предприятием Eltra, его доля в среднем составляет 16,4%, а в некоторых местах - до 30,2%. С 1995 по 2001 г. установленная мощность ВЭУ выросла с 500 до 1888 МВт. Возникают проблемы с передачей этой электроэнергии, потребовалось прогнозирование производства комплексами ВЭУ электроэнергии (на 3 мес и ежедневный). Решение проблем, связанных с неравномерностью производства электроэнергии ВЭУ, в будущем видится в управлении нагрузок у потребителей.
Быстрое развитие ВЭУ (в Дании к середине 2000 г. установлено 6000 ВЭУ с общей мощностью 2400 МВт) потребовало нового подхода к их надежности и безопасности. В настоящее время планируется ввод 5 комплексов из 375 ВЭУ общей мощностью 750 МВт. Рассмотрены возможности грозозащиты прибрежных ВЭУ. Повреждения из-за грозы составляют 8% в год, в среднем по 4 на ВЭУ. 51% из них приходится на систему регулирования ветротурбины. При увеличении высоты втулки турбины до 110 м (мощность ВЭУ - МВт) риск повреждения сильно возрастает. Для ВЭУ на море стоимость ремонта возрастает в 5 - 10 раз по сравнению с береговыми ВЭУ. Показаны методы испытания устройств грозозащиты ВЭУ.
Один доклад посвящен работе ВЭУ в слабых сетях. Вместо усиления сетей предлагается для поддержания качества напряжения в сети использовать соответствующие типы ветротурбин и систем их регулирования, задавая им нужные параметры режима работы. Пример - моделирование комплекса из 5 ВЭУ по 750 кВт.
Приведены первые данные об использовании газовых микротурбин, в том числе, для малых мощностей от 25 до 100 кВт. У них нет проблем в части подключения к сети, выбросов в атмосферу, вибрации и шума, их КПД около 80%, однако надежность установок еще недостаточна. Стоимость установок составляет от 800 до 1000 дол/кВт и продолжает снижаться.
Один доклад был посвящен микротеплосиловым установкам для домашнего хозяйства. Их требуется около 1 млн., их ввод означает резкое снижение выбросов СО2 в атмосферу. Такие установки применимы уже с мощности 150 Вт при работе в течение 3500 ч в год без специального ухода за ними. Наибольшую мощность из имеющихся на рынке имеет микротурбина 3 кВт, разработанная компанией Sigma.
Регулированию напряжения в сетях с распределенным производством электроэнергии был посвящен доклад от Великобритании, где оно составляет уже 10% общего в стране. Контроль и регулирование напряжения при этом являются основной проблемой эксплуатации. Изучение графиков нагрузок в семи различных сетях (от 415 В до 33 кВ) при различных условиях питания от децентрализованных источников в разное время года и суток показало, что отклонения напряжения могут превышать 6%, что в значительной мере влияет на баланс реактивной мощности. Защитные мероприятия: подключение к сети более высокого напряжения, внедрение регуляторов напряжения на силовой электронике, координация обмена мощностью между отдельными производителями, разработка новой системы экономической оценки поставки электроэнергии. Проблемы подключения возникают уже при мощности 3-5 МВт. При децентрализованных источниках требуется вообще новая стратегия управления сетями.
Новая система регулирования напряжения принята в компании EDF для сетей с децентрализованным энергоснабжением. Контроль напряжения ведется в установленных точках сети, на основании его результатов следуют задания для выдачи активной и реактивной мощности. Из центра управления даются команды на переключение отпаек трансформаторов и регулирование реактивной мощности генераторов.
В дискуссии было отмечено, что внедрение децентрализованных источников энергии в разных странах преследует разные цели, но в основном - это замена существующих мощных энергоустановок из соображений экологии, повышения надежности электроснабжения и электрификации сельских местностей.
