Роль межсистемных связей для обеспечения энергетической безопасности стран и регионов

Реферат: Рассмотрены положения и методические аспекты проблемы энергетической безопасности, описаны преимущества и возможности использования управляемых линий электропередачи в качестве межсистемных связей, что позволит повысить уровень энергетической безопасности страны и региона.

Ключевые слова: Энергокомплекс, энергетическая безопасность, индикаторы, управляемые линии электропередач.

Постановка задачи

Проблема энергетической безопасности возникла в Республике Молдова, также как и в других странах, с момента установления независимости государства. Перед страной возник целый комплекс проблем, касающихся политической, экономической, военной, экологической, информационной, социальной и других сторон жизни государства и общества, которые можно объединить в понятие «безопасность»[1-2]. Стабильное функционирование энергосистемы в предыдущий период, наличие грамотного персонала, налаженная поставка топлива, избыточность установленных генерирующих мощностей способствовали уверенности в том, что такое положение в энергосистеме РМ сохранится и в дальнейшем.

Но в последние годы ситуация изменилась. В энергетической отрасли не вкладываются средства в обновление, модернизацию оборудования, что приводит к его старению, аварийности и снижению эксплуатационной готовности. Реорганизация структуры энергетики привела к возникновению ряда независимых организаций, но с утратой единой координации управления энергокомплексом в целом.

Целью настоящей статьи является рассмотрение положений и методических аспектов и анализ проблемы энергетической безопасности, описание индикаторов, отражающих межсистемные связи, и оценки их роли по повышению уровня энергетической безопасности страны и соседних регионов.

Общие положения и определения.

Понятие энергетической безопасности Республики Молдова, как и других государств, является многогранным и затрагивает явления и процессы не только в энергосистеме, но и в экономике [3-6]. (рис. 1). На настоящий момент развитие экономики достигло уровня, при котором энергетическая сфера по своему влиянию на другие составляющие экономики играет ключевую роль.

Энергетическая безопасность – это состояние защищенности страны (региона), ее граждан, общества, государства и экономики от угрозы дефицита в обеспечении потребностей в энергии экономически доступными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) приемлемого качества в нормальных условиях и при чрезвычайных обстоятельствах, а также от угрозы нарушения стабильности топливо- и энергоснабжения [1-2].

Методические основы.

В методическом плане исследования энергетической безопасности содержат ряд определяющих этапов, а именно:

Требуемый уровень безопасности достигается при условии, что весь комплекс показателей (индикаторов) находится в пределах допустимых границ своих пороговых значений.

В РМ исследования в области энергетической безопасности проводятся в последние годы. В постановке работы большую роль сыграли российские ученые, работающие в этой области (УПИ, Свердловск, ИСЭМ, Иркутск)

В Молдове в 2001 году коллективом авторов подготовлена монография «Анализ состояния энергетического комплекса Республики Молдова и пути обеспечения энергетической безопасности» [3], в которой выполнен качественный анализ энергетической безопасности.

В последующий период был выполнен ряд исследований [4-6], в которых получены теоретические результаты, разработаны методики и выполнены практические расчеты количественных показателей (индикаторов) энергетической безопасности РМ (монография «Методы расчета и анализ показателей энергетической безопасности», 2005).

Для нейтрализации возникающих угроз стабильному энергоснабжению и в качестве конечной цели анализа энергетической безопасности предусматривается разработка комплекса мероприятий, направленных на поддержание энергетической безопасности, в том числе по каждому индикатору в отдельности.

В системе индикаторов имеются индикаторы, отражающие состояние и уровень резерва межсистемных связей, величины потоков мощности, протекающих по межсистемным линиям электропередач.

Электроэнергетическая система Молдовы включает распределительные электросети напряжением до 110 кВ, внутрисистемные высоковольтные линии 110, 330 кВ и межсистемные электропередачи 330, 400 кВ. Энергосистема синхронно работает с энергосистемой Украины по ВЛ 110, 330 кВ, и имеет связи напряжением 110 кВ с энергосистемой Румынии, а по ВЛ-400 кВ – с энергосистемами Румынии и Болгарии

Проблемы электроэнергетической системы Молдовы состоят в недостаточной пропускной способности внутрисистемных и межсистемных высоковольтных связей с Одесской и Винницкой энергосистемами Украины, а также слабые связи с западными странами.

Большая угроза энергетической безопасности Молдовы возникает в связи с отсутствием собственного баланса электрических мощностей в Правобережье, хотя установленных мощностей источников электроэнергии Молдовы достаточно на данный момент. Основной источник электроэнергии Молдавская ГРЭС используется неудовлетворительно. Работа станции ограничивается 1–2 энергоблоками (из 12-ти), причем только для электроснабжения Левобережья.

Роль Молдавской ГРЭС, как опорного узла Молдавской и Одесской энергосистем, исключительно велика в обеспечении баланса мощности, а также статической и динамической устойчивости объединенной энергосистемы Юга. Молдавская ГРЭС имеет важное значение для обеспечения возможностей развития и функционирования объединенной энергосистемы стран Черноморского региона.

Имевшие место аварийные погашения энергосистем Молдовы и Одесской области в последнее время происходили из-за того, что в работе находились только 1–2 энергоблока МГРЭС с генерацией 250–350 МВт, В это же время по одноцепной ВЛ-330 кВ Днестровская ГЭС – Бельцы – Страшены – Кишинев имели место предельные по величине перетоки мощности (300–400 МВт) из энергосистемы Украины и при неблагоприятном состоянии сетей 330 кВ примыкающих к Молдове со стороны Украины.

Выполненные исследования и расчеты, а также моделирование аварийных ситуаций выявили ряд «узких» мест энергосистемы. Они дали основание внести ряд предложений по развитию межсистемных и внутрисистемных линий электропередач напряжением 330, 400 кВ, в том числе с учетом перспектив синхронной работы энергосистем Молдовы – Украины (в составе объединенной энергосистемы стран СНГ) – Румынии и других стран, а также при создании объединенной, синхронно работающей, электроэнергетической системы «Восток-Запад».

Для усиления связей энергосистем и увеличения предела мощностей сечений энергосистем Молдова – Украина и Молдова – Румыния целесообразно строительство следующих ВЛ:

- ВЛ-330 кВ Бельцы (Молдова) – Днестровская ГЭС – Барская (Украина);

- ВЛ-330 кВ Бельцы – Страшены – Кишинев (Молдова);

- ВЛ-330 кВ Бельцы – Рыбница (Молдова);

- ВЛ-330 кВ Страшены – Рыбница (Молдова);

- ВЛ – 330 кВ Рыбница – Молдавская ГРЭС;

- ВЛ-330 кВ Усатово – Аджалык (Украина);

- ВЛ-330 кВ Страшены (Молдова) – Яшь (Румыния);

- ВЛ-400 кВ Бельцы (Молдова) – Сучава (Румыния).

Для развития связей энергосистем Молдовы, Украины, Румынии, Болгарии, стран Балканского и Черноморского регионов весьма важно введение в работу ВЛ-750 кВ ЮАЭС (Украина) – Исакча (Румыния) – Варна (Болгария) и строительство нового ее участка до Стамбула (Турция).

Важную роль в транзите электроэнергии может играть ВЛ-400 кВ – Молдавская ГРЭС – Вулканешты (Молдова) – Исакча (Румыния) – Добружа (Болгария) и загрузка на полную мощность Молдавской ГРЭС.

Обеспечить лучшие значения индикаторов, отражающих состояние межсистемных связей, и, следовательно, повысить энергетическую безопасность, можно при использовании управляемых самокомпенсирующихся линий электропередачи (УСВЛ) на основе разработок Института Энергетики АН Молдовы в области электропередач повышенной пропускной способности и средств фазового регулирования, которые в комплексе с применением обычных средств позволяют получить заданные параметры режимов энергосистем.

Главные достоинства УСВЛ состоят в том, что по сравнению с обычными линиями электропередачи они имеют более высокую пропускную способность и позволяют регулировать параметры режимов в соответствии с изменениями величины передаваемой мощности, что позволяет достичь при этом минимума потерь мощности, заданное распределение уровня напряжения, ограничение величины сквозных токов короткого замыкания и высокую надежность.

Двухцепная СВЛ-110 кВ, обладающая по сравнению с обычными ВЛ – 110 кВ повышенной пропускной способностью, построена и успешно работает в Молдавской энергосистеме в течение 20 лет. По своим параметрам и пропускной способности она приближается к характеристикам одноцепной ВЛ класса напряжения 330 кВ.

В Институте Энергетики АНМ выполнены исследования и разработки УСВЛ и на более высокие классы напряжения, в том числе на 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Элементы конструкций и изоляции двухцепных УСВЛ-220, 500 кВ испытаны на полигонах в г. Хотьково (Московская обл.) и на высоковольтных испытательной станции Института энергетики АНМ. Выполнено ТЭО ряда электропередач указанного типа напряжением 220–1150 кВ.

Данные исследований и разработок показывают, что УСВЛ по сравнению с обычными ВЛ при прочих равных условиях обеспечивают на 20–40% большую величину пропускной способности, создают новые возможности управления потоками мощности, улучшения параметров режимов энергосистем, снижения потерь и уменьшения электромагнитного влияния в окружающем пространстве.

На базе УСВЛ могут быть успешно решены проблемы системообразования и достигнута заметная экономия капитальных вложений и текущих затрат на транспорт и распределение электроэнергии.

Указанные достоинства достигаются за счет изменения конструкции линий, реализующих сближение фаз линии — в случае трехфазных одноцепных линий и сближения цепей — в вариантах многоцепных линий, применения средств регулирования реактивной мощности и фазорегулирующих устройств.

Для УСВЛ изменение конфигурации расположения проводников приводит к изменению величины мощности. В ранее проводившихся исследованиях рассматривались различные варианты конструкций при сближении фаз до 1,1 м. Дальнейшие исследования показали, что сближение можно осуществить на еще большую величину, в частности, до 0,4 м при применении изолированных проводов, [3,4,5 ]. Покрытие проводов слоем изоляции позволяет еще более усилить преимущества УСВЛ по сравнению с обычными линиями. Из всех преимуществ изолированных проводов можно отметить следующие:

Указанные достоинства позволяют сделать УСВЛ с изолированными проводами в виде многоцепных сеточных конструкций (проработано для класса напряжений до 110 кВ).

УСВЛ и повышение энергетической безопасности

Как видно из проведенного анализа, УСВЛ и УСВЛИ обладают лучшими характеристиками, чем обычные ЛЭП..

Благодаря повышенной пропускной способности, УСВЛ позволяют улучшить индикаторы блока распределения и транспорта электроэнергии Применение УСВЛ обеспечивает возможность передавать увеличенные объемы импорта электроэнергии, что особенно актуально в аварийных ситуациях. При модернизации сетей путем замены существующих линий на УСВЛ возможно увеличение резерва сетей по пропускной способности на 10-30%, что позволяет улучшить индикатор внутрисистемного резерва и при необходимости решить вопросы транзита мощности и энергии.

УСВЛ, благодаря их улучшенным параметрам, облегчают решение проблем системообразования, формирования протяженных энергообъединений.

Кроме того, УСВЛ позволяют улучшить индикаторы экологического блока. Данные линии создают меньшие величины напряженности электрического поля в окружающем пространстве (на 15-40%), в том числе у поверхности земли и требуют для строительства меньшей полосы отчуждения земельных угодий в расчете на единицу мощности (на 40-35).

Также обеспечивается улучшение параметров режима электрических систем, в частности, меньшие потери напряжения, возможность регулирования перетоков мощности; уменьшение количества отказов и другие. Это способствует более стабильному электроснабжению потребителей, что находит свое отражение в соответствующем индикаторе блока потребителей.

Выполнение УСВЛ с изолированными проводами существенно повышает надежность распределительных сетей. В частности, это выражается в меньшем гололедообразовании и, соответственно, приводит к уменьшению аварийности; в повышении механической устойчивости за счет уменьшения пляски и схлестываний проводов; в снижении динамических механических воздействий на провода. Кроме того, выполнение УВСЛ с изолированными проводами способствует уменьшению электрического травматизма и снижению коммерческих потерь.

Учитывая, что УСВЛ требуют меньших капитальных вложений (на 10-30%) и на 10–20% снижения приведенных затрат на единицу передаваемой мощности, в целом по энергосистеме это может создать значительную экономию финансовых средств, что отражается в финансовых индикаторах.

В последние годы возросло значение межсистемных линий электропередач, рассматриваемых совсем с иной точки зрения — в качестве источников поступления электроэнергии в странах с дефицитом собственных генерирующих мощностей. В Правобережной части Республики Молдова как раз имеется такая ситуация, и роль межсистемных линий, их количество и пропускная способность приобретают существенно более важное значение для обеспечения устойчивого электроснабжения страны и обеспечения энергетической безопасности. Похожая ситуация имеется и для других стран.

Литература

Источник: Третий международный электроэнергетический семинар