Роджер Розенквист (Roger Rosenqvist), АВВ.
Введение
Продолжает расти убежденность в том, что линии передачи электроэнергии будут способны обеспечивать требования нагрузки в населенных центрах. Эта тенденция зависит от многих факторов, к которым, в частности, относятся: постоянный рост нагрузки, поощряемые государством направления в области использования возобновляемых источников энергии, вывод из эксплуатации стареющих и неэффективных мощностей по выработке электроэнергии, общественное противодействие строительству новых электростанций, использующих ископаемое топливо, и потребность в диверсификации топлива.
Добавление новой пропускной способности передачи электроэнергии может дать поставщикам достаточно возможностей по генерации электроэнергии в удаленных источниках, удовлетворяя при этом спрос в населенных городских регионах. Однако новые воздушные линии передачи электроэнергии часто сталкиваются с жесткой оппозицией землевладельцев и сообществ, по территории которых должны проходить коридоры новых линий.
Оценка расширения пропускной способности линии электропередачи вынуждена быть всесторонней. При проведении таких оценок следует принимать во внимание затраты на строительство, аспекты, связанные с получением разрешения, и сроки проведения работ. Также необходимо планировать затраты и время, которые будет потрачены на следующую деятельность:
- проведение процессов общественного обсуждения;
- исследование влияния на окружающую среду:
- выбор удобного метода прокладки линии:
- обеспечение доступа к дорогам;
- выполнение ограничений, связанных с воздействием на окружающую среду;
- на ремонт и обслуживание линий.
Например, новая линия передачи электроэнергии может, на первый взгляд, выглядеть наиболее приемлемой по затратам альтернативой, направленной на увеличение пропускной способности. Однако противодействия со стороны населения и владельцев земли, озабоченность, связанная с воздействием на окружающую среду, и возможные легальные действия оппонентов - все это способно сделать выполнение проекта очень неопределенным, или слишком отдалить его планируемую дату ввода в эксплуатацию. В результате проект может перестать восприниматься, как жизнеспособное и практичное решение надвигающейся проблемы надежности передачи электроэнергии. И, рано или поздно, владельцы линий передачи электроэнергии будут вынуждены обратиться только к тем проектам, на реализацию которых они могут получить разрешение.
Но есть и светлые моменты. Продолжающиеся исследования и поступательное развитие отрасли в последние десятилетия, позволили получить надежные и проверенные оборудование и технологии, вполне отвечающие сегодняшним задачам передачи электроэнергии. Вместо того чтобы обращаться к общественным слушаниям, исход которых довольно сомнителен, или тратить усилия на исследования воздействия на окружающую среду, с трудом получать отведение зоны отчуждения для постройки новой воздушной линии, владельцы передающих мощностей могут выбрать менее спорные, и, следовательно, более предсказуемые и практичные способы увеличения пропускной способности своих линий передачи электроэнергии. Например, можно расширить пропускную способность за счет прокладки подземных кабелей в границах полосы отчуждения воздушных линий, общественных дорог, железных дорог и газопроводов.
Сегодняшние вопросы перегрузки в линиях передачи электроэнергии
Перегрузка линий передачи электроэнергии возникает тогда, когда фактический или запланированный поток электричества в линии оказывается ограниченным ниже желаемого уровня. Это ограничение может быть связано с пропускной способностью самой линии. Оно может быть следствием операционных ограничений, созданных для поддержания безопасности и надежности сети. То есть, ограничения передачи электроэнергии могут относиться либо к оборудованию, в физическом смысле устанавливающему пределы потока электроэнергии, либо к операционной стабильности или пределам напряжения, введение которых вызвано необходимостью обеспечения безопасности и надежности электрической сети.
Когда ограничения передачи электроэнергии не позволяют обеспечить доставку электроэнергии по линии передачи в реальном времени, операторы системы могут изменить маршрут передачи электроэнергии с обеих сторон ограничения, прекратить запланированную ранее поставку более дешевой электроэнергии для обеспечения спроса потребителя, или, в качестве последнего средства, снизить поставку электроэнергии потребителям.
Перегрузки сетей передачи электроэнергии неблагоприятно влияют на затраты потребителя электроэнергии и/или на окружающую среду. Когда ограничение блокирует доставку энергии от более чистых, или менее дорогостоящих источников, она начинает поставляться из источников с большей стоимостью энергии, или из источников с большим загрязнением окружающей среды.
Не со всеми перегрузками сетей передачи электроэнергии есть смысл бороться. Во множестве случаев устранение перегрузок за счет ослабления ограничений может быть экономически неэффективно, так обществу и пользователям электроэнергии дешевле заплатить за более дорогостоящую энергию местного производства в течение ограниченных периодов времени, чем строить линию передачи электроэнергии или генератор для облегчения местных ограничений передачи электроэнергии. Однако в стандартах надежности электрических сетей ясно сказано, что электрические компании и владельцы линий передачи электроэнергии несут ответственность за принятие мер в тех случаях, когда надежность электрической сети может быть нарушена ограничениями передачи электроэнергии.
Когда крупный центр нагрузки (такой как регион большого города) имеет недостаточно местных генерирующих мощностей по сравнению с требуемой нагрузкой, и должен импортировать необходимую электроэнергию по линиям передачи электроэнергии из соседних регионов, возникает так называемый "карман нагрузки". Если спрос на электроэнергию внутри такого кармана быстро возрастает, то перед потребителями кармана нагрузки начинает вставать проблема надежности, связанная с недостатком поставок (местные генераторы, плюс действующий импорт энергии через линии передачи), по отношению к спросу. В таких случаях электрическая компания или владелец линии передачи вынужден, для решения проблемы надежности, обслужить карман нагрузки с максимально возможной скоростью.
В случае появления карманов нагрузки, существует три принципиальных подхода, позволяющих справиться с долговременной перегрузкой или проблемой надежности поставок:
1. Снижение спроса на электроэнергию (и чистого ее импорта) внутри кармана нагрузки. Для этого используется повышение эффективности энергопотребления, и разрабатываются программы регулирования спроса.
2. Строительство новых эффективных местных мощностей генерации электроэнергии внутри кармана нагрузки. Эти мощности могут конкурировать по стоимости электроэнергии и воздействию на окружающую среду с импортируемой по линиям передачи энергией.
3. Строительство новых или развитие существующих линий передачи электроэнергии. Такой подход позволяет отдаленным производителям энергии обслуживать увеличение нагрузки области кармана.
Эти три подхода могут использоваться (самостоятельно или в любой комбинации) для решения проблем ограничения передачи и надежности поставок электроэнергии. Однако каждое решение и предлагаемый для его реализации проект, должны оцениваться на основе его индивидуальных качеств, в том числе на основании предполагаемого времени реализации проекта и времени получения всех необходимых разрешений.
Увеличение пропускной способности - подземные кабели
Во многих регионах, где пропускная способность передачи электроэнергии уже ограничена температурными пределами линии передачи, или связанного с ней оборудования, единственным возможным решением может стать только прокладка новой линии передачи, позволяющей снизить ограничения сети и надвигающиеся проблемы надежности. Однако такое решение вызывает жесткое общественное противодействие, и связано с ростом затрат на строительство воздушных линий передачи электроэнергии в плотно заселенных регионах. Поэтому, владельцы линий передачи во все чаще приходят к выводу, что достаточно практичным компромиссом является прокладка подземных кабелей. Такое решение обеспечивает разумный баланс затрат на строительство нового оборудования по передаче электроэнергии, и рисков надежности системы и роста затрат, связанных с перегрузками сети передачи электроэнергии, если необходимое расширение пропускной способности не будет осуществлено вовремя.
На сегодняшний день проверенной технологией, применяемой в системах передачи электроэнергии высокого и сверхвысокого напряжения, являются кабели из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабели), имеющие заранее запрессованные соединители. Такие кабели безопасны для окружающей среды, и представляют собой естественное технологическое решение для прокладки новых подземных линий сверхвысокого напряжения.
