Если обратить внимание на меры, обладающие наивысшим потенциалом в улучшении энергоэффективности, то на первое место неизбежно выходит передача электроэнергии.
Эффективность в энергетических системах
Если обратить внимание на меры, обладающие наивысшим потенциалом в улучшении эффективности, то на первое место неизбежно выходит передача электроэнергии. Существует множество технологий, которые уже сегодня применяются для увеличения эффективности передачи электроэнергии, и еще больше технологий в этой области пока еще не достигли того уровня реализации, чтобы быть их имело смысл использовать коммерчески.
Ниже будут рассмотрения некоторые из таких технологий
1. HVDC - HVAC
Большинство линий передачи электроэнергии относятся к высоковольтным линиям переменного тока (HVAC).
Однако линии постоянного тока имеют, по сравнению с линиями переменного тока, определенные преимущества:
- снижение потерь на 25%;
- повышенная в 2-5 раз пропускная способность при сохранении напряжения;
- предоставление возможности точного управления потоком энергии;
Исторически, относительно высокие затраты на строительство терминальных станций линий HVDC, отводили этой технологии место для применения только в магистральных приложениях. Например, построенные еще в советские времена линии постоянного тока 800 кВ.
С приходом технологии HVDC нового типа, созданной компанией ABB, и названной HVDC Light, преимущества передачи постоянного тока высокого напряжения, теперь можно использовать и на более коротких расстояниях.
2. Устройства FACTS (Гибкие системы передачи переменного тока)
Гибкие системы компании ABB для передачи переменного тока (FACTS), установленные в Канаде
Семейство устройств силовой электроники, известные, как гибкие системы передачи переменного тока, или FACTS, предоставляют ряд преимуществ, увеличивая эффективность передачи энергии. Возможно, самым очевидным таким преимуществом является их способность увеличивать нагрузку линий переменного тока на 20-40%. Устройства FACTS стабилизируют напряжение, тем самым, устраняя некоторые ограничения безопасности, препятствующие операторам в увеличении нагрузки линии.
Помимо эффективности, эти устройства также обеспечивают и явное улучшение надежности.
3. Подстанции на основе КРУЭ
Большинство подстанций занимают большие площади для того, чтобы обеспечить конкретные проектные требования. Однако каждый раз, когда поток энергии проходит через подстанцию для понижения напряжения, теряется много энергии, так как энергия проходит через трансформаторы, распределительное, и другое оборудование. Эффективность выходящих из подстанции линий низкого напряжения тоже заметно ниже, чем у высоковольтных линий.
Если электроэнергию можно было бы передавать с более высоким напряжением на подстанции, приближенные к местам ее потребления, то удалось бы значительно улучшить эффективность.
Подстанции, использующие элегазовое оборудование, в сущности, помещают в герметичный металлический кожух все оборудование, которое можно увидеть внутри типичной подстанции, стоящей вне помещения. Воздух внутри этого кожуха замещается специальным инертным газом, позволяющим размещать компоненты оборудования ближе друг к другу, не рискуя появлением искрения.
Это привело к тому, что теперь стало возможным размещать подстанцию в подвале строения, или в другом замкнутом пространстве, что позволяет в полной мере воспользоваться эффективностью передачи электроэнергии высокого напряжения.
4. Сверхпроводники / кабели HTS
Сверхпроводящие материалы при температуре, близкой к температуре жидкого азота, обладают способностью проводить электричество с сопротивлением, близким к нулю.
Относительное возрастание мощности при сравнении кабелей HTS c СПЭ(XPLE)-кабелями
В настоящее время разрабатываются так называемые, высокотемпературные сверхпроводящие кабели (HTS), которые, хотя и требуют некоторого охлаждения, могут передавать в 3-5 раз больше мощности, чем обычные кабели.
Потери энергии в кабелях HTS намного ниже, чем в обычных линиях электропередачи, даже с учетом затрат на охлаждение. Основные поставщики сверхпроводников заявляют, что потери в кабелях HTS составляют всего половину процента от передаваемой электроэнергии, в то время как для традиционных кабелей, этот показатель равен 5-8%.
Сверхпроводящие материалы могут также использоваться в качестве замены меди в трансформаторных обмотках, что позволит снизить на 70% потери по сравнению с существующими устройствами.
5. Системы регионального мониторинга
Региональный мониторинг и функционирование
Большинство систем передачи электроэнергии вполне могли бы работать с большей нагрузкой, если бы не соображения безопасности. Но если оператором предоставить возможность более точно наблюдать состояние сети, и делать это в реальном времени, то эти ограничения можно было бы снять.
Один из примеров этого относится к довольно простому факту. Когда линия электропередачи нагревается, то составляющий ее металл становится более пластичным, и линия провисает. Это может привести к короткому замыканию, если провода линии войдут в контакт с деревьями, или с другими заземленными объектами.
Системы регионального мониторинга (WAMS) обладают многообещающими возможностями, одной из которых является наблюдение за температурой проводников линии. С использованием этой функциональности, операторам сетей передачи электроэнергии будет легче правильно изменять нагрузку линий электропередачи, благодаря четкому пониманию того, насколько близко данная линия подходит к своим температурным пределам.
