СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РОССИЙСКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.315

Ю.Г. Шакарян, Н.Л. Новиков, А.Н. Новиков1

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РОССИЙСКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

В статье проанализированы основные направления и группы новых технических средств для практической реализации технологий интеллектуальной электроэнергетики и создания активно-адаптивных сетей. Приведен обзор назначений, свойств и технических характеристик основных устройств управляемых систем передачи переменного тока отечественного и зарубежного производства. Даны соответствующие выводы по использованию созданных устройств совместно с информационными технологиями для повышения энергоэффективности российской электроэнергетики.

Ключевые слова: интеллектуальная электроэнергетика, FACTS (управляемые системы передачи переменного ток), активно-адаптивные сети, интерактивные технологии.

Новые технические средства играют решающую роль в реализации технологии интеллектуальной электроэнергетики на практике. Технические средства можно разделить на следующие основные группы:

• устройства регулирования (компенсации) реактивной мощности и напряжения, подключаемые к сетям параллельно;

• устройства регулирования параметров сети (сопротивление сети), подключаемые в сети последовательно;

• устройства, сочетающие функции первых двух групп - продольно-поперечного включения;

• устройства ограничения токов короткого замыкания;

• накопители электрической энергии;

• преобразователи вида тока (переменного в постоянный и наоборот).

• кабельные линии электропередачи постоянного и переменного тока на базе высокотемпературных сверхпроводников;

• информационные технологии;

• программные средства.

Первые три группы устройств относят к технологии управляемых систем электропередачи переменного тока - Flexible Alternative Current Transmission System (FACTS) [1, 4]. Отдельные

типы устройств и технологии FACTS используются также в группах устройств 4, 5 и 6.

FACTS является одной из наиболее перспективных электросетевых технологий, суть которой заключается в том, что электрическая сеть из пассивного устройства транспорта электроэнергии превращается в устройство, активно участвующее в управлении режимами работы электрических сетей. Благодаря этому удается «в темпе процесса» управлять значением пропускной способности линии электропередачи, перераспределять между параллельными линиями электропередачи потоки активной мощности, оптимизируя их в установившихся режимах и перенаправлять их по сохранившимся после аварий линиям электропередачи, не опасаясь нарушения устойчивости, тем самым обеспечивая повышение надежности электроснабжения потребителей.

К устройствам FACTS первого поколения (FACTS-1) относят устройства, обеспечивающие регулирование напряжения (реактивной мощности) и обеспечивающие требуемую степень компенсации реактивной мощности в электрических сетях (статический компенсатор реактивной мощности (СТК), реактор с тири-сторным управлением, стационарный последовательный конденсатор с тиристорным управлением, фазосдвигающий трансформатор и др.).

1 Юрий Гевондович Шакарян - научный руководитель ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», д.т.н., профессор, e-mail: gurinenko@ntc-power.ru; Николай Леонтьевич Новиков - заместитель научного руководителя, начальник отдела новых электросете-вых технологий ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», д.т.н., профессор, e-mail: novikov_nl@ntc-power.ru;

Александр Николаевич Новиков - главный специалист дирекции электрооборудования и ЛЭП ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», e-mail: novikov_an@ntc-power.ru

К новейшим FACTS второго поколения (FACTS-2) относят устройства, обеспечивающие регулирование режимных параметров на базе полностью управляемых приборов силовой электроники (IGBT транзисторы, IGCT-тиристоры и др.). FACTS-2 обладают новым качеством регулирования - векторным, когда регулируется не только величина, но и фаза вектора напряжения электрической сети (синхронный статический компенсатор (СТАТКОМ), объединенный регулятор потоков мощности (ОРПМ) и др.).

Основные устройства управляемых систем передачи переменного тока в электрических сетях

Устройства регулирования (компенсации)

реактивной мощности предназначены для выполнения задачи обеспечения качества электрической энергии по напряжению путем поддержания заданных уровней напряжения в контрольных точках сети. В определенных случаях, особенно для межсистемных и системообразующих связей, при дальнем транспорте электроэнергии к этим устройствам предъявляются

также требования в отношении обеспечения заданных пределов статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем, устойчивости нагрузки. Данные устройства по принципу действия делятся на статические и электромашинные (здесь и далее по тексту см. рисунок).

К статическим устройствам относятся: простейшие батареи статических компенсаторов (БСК) и шунтирующие реакторы (ШР), обеспечивающие ступенчатое регулирование реактивной мощности, реакторные группы, коммутируемые вакуумными выключателями (ВРГ), управляемые шунтирующие реакторы (УШР), статические тиристорные компенсаторы (СТК), статические компенсаторы реактивной мощности, выполненные на базе современной силовой электроники (мощные ЮВТ транзисторы) - СТАТКОМ.

Реакторные группы, коммутируемые выключатели (ВРГ). Ступенчато-регулируемые реакторы, подключаемые к третичной обмотке автотрансформаторов (трансформаторов) посредством вакуумных выключателей с числом коммутаций 5000-10000, временем включения/ отключения выключателя. Применяются для

Структурная иерархия устройств FACTS

компенсации зарядной мощности линий электропередачи и в узлах нагрузки для поддержания напряжения в требуемых пределах в установившихся режимах. ВГР предназначены для ступенчатого регулирования напряжения (реактивной мощности) при мощностях, протекающих по линиям электропередачи, не превышающих натуральную. Предпочтительная область применения - распределительные сети. Возможны комбинации, когда параллельно ВРГ подключаются конденсаторные батареи (КБ).

Отечественной промышленностью освоено производство ВРГ. Мощность одной ступени - от 10 до 60 МВА, номинальное напряжение -10-35 кВ. Производятся и за рубежом.

Управляемый шунтирующий реактор с под-магничиванием постоянным током. Выполняется на основе специального трансформатора с масляным охлаждением, в составе УШР на общем сердечнике содержится сетевая обмотка реактора, компенсирующая обмотка, обмотка управления и вне бака с УШР тиристорное выпрямительное устройство и фильтр. Быстродействие УШР определяется степенью форси-ровки и расфорсировки подмагничивания постоянным током и мощности выпрямительного устройства. УШР предназначены для плавного регулирования напряжения (реактивной мощности) при мощностях, протекающих по линиям электропередачи, не превышающих натуральную, УШР могут устанавливаться как на линиях электропередачи (линейные УШР), так и на шинах подстанции, не предназначены для обеспечения требований по устойчивости. Предпочтительная область применения - распределительные сети. Возможна комбинация, когда параллельно УШР подключается компенсаторная батарея (КБ). ЗПО «Трансформатор» (Украина) освоено производство шинных УШР с подмагничиванием напряжением 110, 220 кВ, 500 кВ. Зарубежные аналоги отсутствуют.

Статические тиристорные компенсаторы (СТК). В составе СТК реактор с воздушным охлаждением и тиристорный вентиль с воздушным или водяным охлаждением, образующие тиристорные группы (ТРГ) с плавным регулированием угла зажигания тиристоров. Параллельно ТРГ подключена конденсаторная батарея (КБ), а иногда и фильтро-компенсирующие

цепи (ФКУ). Подключается к сети ВН через третичную обмотку НН автотрансформатора или через блочный повышающий трансформатор. Минимальная величина постоянной времени регулирования реактивной мощности составляет Tpl =0,01 -0,02 c. Обеспечивают регулирование напряжения (реактивной мощности) при мощностях в линиях электропередачи как ниже, так и выше натуральной. Предназначены также для повышения устойчивости и пределов передаваемой по линиям электропередачи мощности. Предпочтительная область применения: распределительные и магистральные сети, межсистемные связи для целей глубокого регулирования реактивной мощности и обеспечения устойчивости.

Отечественной промышленностью освоено производство СТК мощностью 50, 100, 160 МВА, 11-15.75 кВ. Мировые производители (Siemens, ABB, Areva и др.) выпускают СТК единичной мощностью 50-500 МВА, напряжением до 35 кВ. В мировой практике СТК нашли широкое применение.

Статический компенсатор реактивной мощности на базе преобразователя напряжения (СТАТКОМ). Состоит из выполненного на силовых транзисторах преобразователя напряжения, обеспечивающего генерацию и потребление реактивной мощности в диапазоне 100% установленной мощности устройства, без дополнительных силовых реакторов и конденсаторных батарей. Подключение к сети ВН через третичную обмотку НН автотрансформатора или через отдельный повышающий трансформатор НН/ВН. Применяются для динамической стабилизации напряжения, увеличения пропускной способности электропередачи, уменьшения колебаний напряжения, повышения устойчивости при электромеханических переходных процессах, улучшения демпфирования колебаний в энергосистеме. Используются в любых электрических сетях, особенно эффективно в «слабых».

Разработан и создан первый в России образец мощностью 50 МВАр, 15,75 кВ, компания АВВ выпустила СТАТКОМ мощностью до 150 МВАр, напряжением до 35 кВ. Siemens, ABB, Areva производят СТАТКОМ на запираемых тиристорах. В мировой практике наблюдается тенденция увеличения масштабов практического применения СТАТКОМов.

СТАТКОМ является преобразователем напряжения, выполнен на силовых транзисторах, обеспечивающих 100-процентную генерацию и потребление реактивной мощности без дополнительных силовых реакторов и конденсаторов. Отличается высоким быстродействием и малыми габаритами. Принципиально способен регулировать не только величину, но и фазу напряжения в электрической сети, к которой он подключен. При наличии в звене постоянного тока накопительного устройства (аккумулятор и др.) способен также обеспечить регулирование активной мощности.

Электромашинные устройства. Синхронные компенсаторы (СК). Являются комплексом состоящим из синхронных машин и возбудителя. Имеется модификация СК с бесщеточным возбуждением. Способны обеспечить регулирование реактивной мощности в пределах 100%, выдача 30-50% потребления. Обладают высокой перегрузочной способностью 2-3 кратная перегрузка по току в течение 30 секунд.

Применяются для регулирования напряжения и повышения пределов статической и динамической устойчивости, увеличения пропускной способности электропередачи. Имеют ограничение по применению в сетях, требующих глубокого (± 100%) регулирования реактивной мощности. Применимы в любых электрических сетях.

Асинхронизированные компенсаторы (АСК). Являются комплексом, состоящим из асинхро-низированных электрических машин переменного тока и статических преобразователей частоты. Содержат на роторе две и более обмоток возбуждения, благодаря чему обеспечивается возможность регулирования реактивной мощности в пределах колебания. Обеспечивается также возможность регулирования не только величины, но и фазы вектора напряжения в энергосистеме. Обладают высокой перегрузочной способностью (двух-трех кратная перегрузка) по току в течение 300 секунд. Возможна работа с переменной частотой вращения с маховиком на валу с целью повышения пределов динамических характеристик энергосистем.

Применяются для регулирования напряжения и повышения пределов статической и динамической устойчивости, увеличения пропуск-

ной способности электропередачи, улучшения демпфирования энергосистемы в любых электрических сетях, особенно эффективны в «слабых».

АСК является электромашинным аналогом СТАТКОМа. Отечественной промышленностью освоено производство компенсаторов 50, 100 МВА, 11кВ. Фирмой Hitachi изготовлен АСК мощностью 60 МВА с маховиком на валу.

Устройства регулирования параметров сети предназначены для изменения сопротивления элементов сети (управления топологией сети), изменения пропускной способности сети, в том числе увеличения вплоть до ограничения по нагреву без нарушения условий устойчивости, перераспределения потоков мощности по параллельным линиям при изменении режимной ситуации. К таким устройствам относятся: неуправляемые устройства продольной компенсации (УПК); управляемые устройства продольной компенсации (УУПК); фазоповоротные устройства (ФПУ); асинхронизированные компенсаторы (АСК).

Управляемые устройства продольной компенсации (УУПК). Конфигурации УУПК включают в себя реакторы и тиристоры, соединенные параллельно с секциями батареи конденсаторов, включенных в линию электропередач последовательно. Такая комбинация позволяет обеспечивать плавное управление емкостным сопротивлением и тем самым плавное изменение реактивного сопротивления линии. Возможное выполнение: последовательное включенние в линию СТАТКОМа или АСК. Регулирует сопротивление ЛЭП, увеличивает пропускную способность, обеспечивает регулирование, плавное перераспределение мощностей по параллельным линиям электропередачи, демпфирует низкочастотные колебания мощности.

Массово производятся зарубежными фирмами. В мировой практике нашли широкое применение. Отсутствует отечественное производство.

Фазоповоротные устройства (ФПУ). Устройства переключающие посредством выключателей или тиристорных ключей отпайки трансформатора, обеспечивающие регулирование фазы напряжения. Применяются для оптимизации в установленных режимах потоков мощности по параллельным ЛЭП, повышения

пропускной способности. Как правило, не предназначены для динамической стабилизации режимов работы электропередачи.

Отсутствует отечественное производство. Массово производятся зарубежными фирмами. Мощность ФПУ достигла 2000 МВт. В мировой практике нашли широкое применение.

Устройства продольно-поперечного включения обеспечивают заданное регулирование величины и фазы вектора напряжения в местах их подключения (векторное регулирование), изменяя (оптимизируя) за счет этого управление потоками мощности как в статических, так и в динамических режимах. Эти устройства создаются либо на базе двух СТАТКОМов, либо двух АСК, соединенных параллельно-последовательно.

Преобразователи вида тока предназначены:

• для согласованной работы электрических сетей переменного и постоянного тока в случаях их совместного использования, когда применение фрагмента постоянного тока в конкретном сечении (линии) электропередачи является экономически и технически целесообразным;

• согласования работы сетей с различной частотой электрического тока, в том числе при возникновении аварийных ситуаций и восстановления электроснабжения после ликвидации нарушений;

• повышения пропускной способности элементов сети, содержащих «слабые» связи.

Технические устройства для решения этих задач выполняются на основе традиционных вставок постоянного тока (вставки на тиристорах), вставок на базе СТАТКОМов, асинхронизиро-ванных машин.

Вставки постоянного тока на обычном тиристоре (ВПТ). Требуются для работы источники реактивной мощности от 50 до 100% установочной мощности ВПТ. Применяются для несинхронного объединения энергосистем. Неэффективны в электрических сетях, имеющих дефицит реактивной мощности. Невозможен автономный режим работы.

Вставки постоянного тока на основе СТАТКОМов (ВПТН). Вставки на базе двух СТАТКОМов, объединенных общим звеном постоянного тока и включаемых в рассечку линий электропередачи, связывающие две электрические

системы, обеспечивают регулирование как активной, так и реактивной мощности в широких пределах. ВПТН широко применяются для несинхронного объединения любых энергосистем, в том числе и по межсистемным связям, относящих к категории «слабых». Обеспечивается возможность работы в автономном режиме. Применяются в любых сетях.

В настоящее время на базе отечественного СТАТКОМа ведется проектирование ВПТН единичной мощностью 100 МВт, 35 кВ. Фирмой АВВ освоено производство ВПТН единичной мощностью до 300 МВт, напряжением 345 кВ. В мировой практике наблюдается тенденция широкого применения ВПТН для связи электрических систем.

Электромашинные преобразователи частоты. Две асинхронизированные машины с жестко связанными валами, работающие в общем случае при различных частотах энергосистемы. Являются электромеханическим аналогом вставки постоянного тока, состоящей из двух СТАТКОМов. Обладают высокой перегрузочной способностью. В отличие от ВПТН обе части энергосистемы электрически не связанны. Область применения АС ЭМПЧ такая же, что и ВПТН. Особенно эффективен АС ЭМПЧ при питании нагрузок чувствительных к подениям напряжения и потребителей с импульсной нагрузкой. В России выполнен проект АС ЭМПЧ единичной мощностью 70-200 МВт. Siemens, ABB выпустили агрегаты АС ЭМПЧ мощностью 60 МВт для питания импульсных нагрузок и для связи сетей промышленной частоты с сетями железных дорог (16 2/3 Гц).

Устройства ограничения токов короткого замыкания предназначены для ограничения уровней токов к.з. и сохранения живучести электроэнергетической системы. В схемах питания мегаполисов эти проблемы особо актуальны в связи с высокой плотностью нагрузки, значением токов к.з., превышающих предельно коммутационные способности существующих выключателей.

Устройства ограничения токов к.з. можно разделить на две группы:

- ограничение уровня токов к.з. на сравнительно небольшую степень;

- глубокого ограничения токов к.з., об-

ладающие высоким быстродействием и большим сопротивлением в режимах к.з. К первой группе устройств относятся стандартные токоограничивающие реакторы, включаемые в электрическую сеть последовательно, допускающие сравнительно небольшую степень токоограничения, обладающие сравнительно низкой стоимостью и нашедшие широкое практическое применение.

В последнее время большое значение приобретают быстродействующие устройства глубокого токоограничения, обладающие в нормативных режимах малым (в идеале нулевым) сопротивлением, а при к.з. - требуемым. К этим устройствам относятся устройства глубокого токоограничения на базе силовой электроники, быстродействующих коммутационных элементов взрывного действия, использования высокотемпературных сверхпроводников.

Устройство на базе силовой электроники состоит из последовательно включенных индуктивности и емкости равной величины. В нормальном режиме ключ разомкнут. Падение напряжения равно нулю. При к.з. ти-ристорный ключ замыкает емкость и индуктивность L ограничивает ток к.з.

Токоограничитель на основе быстродействующих коммутационных элементов (БКЭ).

Специальный реактор с коммутационным элементом взрывного типа во вторичной обмотке включается последовательно в сеть и имеет в нормальном режиме малое сопротивление. Автоматическое повышение сопротивление при к.з. Возможно глубокое токоограничение ударного и установившегося тока к.з. Основу токо-ограничителя составляет быстродействующий коммутационный элемент, состоящий из трех основных элементов: быстродействующее разъединительное устройство, плавкий предохранитель, включенный параллельно, блок логических схем с трансформатором тока.

Токоограничительное устройство (ТОУ) предназначено для ограничения ударных и установившихся значений токов коротких замыканий. Применение токоограничивающих устройств на основе взрывных коммутаторов, после внедрения в сети ЕНЭС, предполагает получение следующих эффектов:

• сохранение существующего на станциях и подстанциях коммутационного обору-

дования при подключении дополнительных мощностей или новых линий;

• снижение затрат на коммутационное оборудование на вновь строящихся объектах;

• отказ от секционирования электрических сетей 110-500 кВ, обеспечивающий повышение надежности работы системы;

• повышение надежности питания потребителей;

• повышение качества электроэнергии за счет уменьшения эквивалентного индуктивного сопротивления сети;

• повышение надежности работы электрооборудования за счет снижения электродинамических и тепловых воздействий при ограничениях ударных и установившихся токов короткого замыкания;

• особый эффект токоограничивающие устройства на основе взрывных коммутаторов для сетей 110 кВ и выше могут дать при их применении в мегаполисах и крупных городах, в первую очередь в Москве и Санкт-Петербурге, где наблюдаются наиболее высокие уровни короткого замыкания.

За рубежом и в России проводятся многочисленные исследования создания токоограничите-лей на базе сверхпроводимости, созданы макеты и опытные образцы этих устройств, коммерческое использование которых по различным оценкам возможно к 2020 году.

Способностью ограничения токов обладают также и вставки постоянного тока, однако их предназначение значительно шире и их использование только для целей токоограничения экономически вряд ли выгодно.

Накопители электрической энергии являются важнейшим элементом будущих активно-адаптивных сетей. Накопители энергии выполняют ряд функций: выравнивание графиков нагрузки в сети (накопление электрической энергии в периоды наличия избыточной (дешевой) энергии и выдачу ее в сеть в периоды дефицита, обеспечение в сочетании с устройствами FACTS повышения пределов устойчивости, бесперебойного питания особо важных объектов, собственных нужд электростанций и подстанций, демпфирование колебаний мощности, стабилизации

Основные показатели ТОУ

Параметр СП токоограничения ПП токоограничения КЭ токоограничения

и ном 3,6 - 154 110 кВ 6 - 220

I ном кА До 4 4 10

1 сраб. С 0,001 - 0,002 0,005 0,001 - 0,002

1 восст. С 1 - 2 0,001 0,001 - 0,002

Принцип действия Рост сопротивления Включение сопротивления Включение сопротивления

Запуск при КЗ Свойства материала Система управления Система управления

Состояние Создаются Выпускается Создан и испытан опытный

макетные фирмой образец напряжением 20 кВ.

и опытные «Siemens» Промышленное производство

образцы не освоено

* Имеется в виду время действия собственно устройства

работы малоинерционных децентрализованных источников электрической энергии.

Накопители энергии делятся на электростатические, к которым относятся аккумуляторные батареи большой энергоемкости (АББЭ), накопители энергии на основе молекулярных конденсаторов, накопители энергии на основе низкотемпературных (охлаждение жидким гелем) сверхпроводников.

Все типы электростатических накопителей связываются с сетью через устройства силовой электроники - преобразователи тока или напряжения.

В настоящее время рядом зарубежных фирм начат выпуск и осуществляется довольно масштабное практическое применение АББЭ. Молекулярные накопители проходят стадию создания и испытания опытных образцов.

Сверхпроводниковый индуктивный накопитель энергии (СПИНЭ) - это одно из применений сверхпроводимости. Практическое применение в настоящее время нашли передвижные СПИНЭ сравнительно небольшой энергоемкости (до 106 Дж), широкое применение СПИНЭ возможно после разработки и создания СПИНЭ на базе высокотемпературных сверхпроводников. Ожидаемое время их практического применения 2015-2020 годы.

К электромагнитным накопителям электроэнергии относятся два вида комплексов:

- синхронные машины с преобразователями частоты в первичной цепи маховиками на валу;

- асинхронизированные машины с маховиками на валу.

В настоящее время нет практических ограничений по созданию агрегатов первого типа мощности до 300-400 МВт и второго типа мощности 800-1600 МВт. Первый тип агрегатов имеет больший диапазон изменения скорости и большую способность использования кинетической энергии вращающихся машин. Второй тип способен работать в диапазоне регулирования частоты вращения ± 50% от синхронной, имеет меньшую мощность преобразовательного устройства, чем в первом случае, обладает меньшей стоимостью и может быть выполнен на большую мощность. В России был разработан эскизный проект маховикового накопителя на основе асинхронизированной машины вертикального исполнения мощностью 200 МВт.

Возможно выполнение накопителя энергии на основе супермаховиков. Супермаховик изготавливается из сверхпрочного углеродного волокна, получаемого на основе нанотехнологий и имеет удельную энергоемкость 5-15 МДж/кг, что недостижимо для всех известных накопители энергии - электрохимические аккумуляторы, конденсаторы, пружины. Это объясняется тем, что супермаховик можно разогнать до огромных скоростей.

Кабельные линии электропередачи постоянного и переменного тока на базе высокотемпературных сверхпроводников. Концепция применения ВТСП-кабелей в электрических сетях исходит из того, что выполненные на основе высокотемпературных сверхпроводящих материалов они доказали свою техническую осуществимость на примерах их прототипов, опробованных в разных странах (США, Дания,

Япония, Южная Корея, Китай, Мексика). Эти прототипы имели длину от 30 до 600 м, напряжение до 136 кВ, различную пропускную способность и использовали высокотемпературные сверхпроводниковые материалы как первого, так и второго поколения. Указанный выше опыт испытаний и использования ВТСП-кабелей дает основания для начала проведения широкомасштабных работ по применению сверхпроводящих кабелей в электрических сетях. Расчеты показывают, что использование сверхпроводящих кабелей переменного тока в электрических сетях целесообразно не только с технической, но и с экономической точки зрения.

Перспективным направлением является использование сверхпроводящих кабелей для передачи энергии на постоянном токе. В этом случае расход сверхпроводника уменьшается практически в полтора-два раза, отсутствуют электрические потери в жиле и снижаются требования к криогенной системе. Область применения ВТСП кабельной линии постоянного тока:

- передача электроэнергии через большие водные пространства;

- глубокие вводы большой мощности в центры крупных городов, что позволит не только увеличить передаваемую мощность, но и отказаться от подстанций высокого напряжения в пользу среднего;

- связь систем переменного тока с различной номинальной частотой;

- несинхронные связи систем одной номинальной частоты, что позволит повысить живучесть объединенной системы;

- создание шин постоянного тока, к которым могут подсоединяться электроэнергетические системы различных районов или стран, работающие несинхронно или с различной частотой и не выполняющие требования единства законов регулирования частоты;

- подключение к системе электростанций, работающих с переменной частотой вращения агрегатов, что позволяет обеспечить большую эффективность работы этих агрегатов;

- развязка колец, возникающих при развитии объединенной системы, в которых могут циркулировать большие неуправляемые потоки мощности.

Выводы

В настоящее время основные средства активно-адаптивных сетей в основном разработаны. В России разработаны и созданы новые оригинальные устройства и технологии, являющиеся элементами активно-адаптивной сети. Это устройства регулирования напряжения на базе современной силовой электроники, принципиально нового типа асинхронизированные турбогенераторы и компенсаторы реактивной мощности, кабельные линии на основе высокотемпературной сверхпроводимости, устройства ограничения токов к.з. коммутационного типа, не имеющие мировых аналогов.

Таким образом, для решения качественно новых задач - управления «в темпе процесса» в условиях неполной информации о параметрах энергосистемы и возмущающих воздействий необходимо использование единых принципов управления и качественно новых техники и технологий, в том числе средств и систем: управления и регулирования активной и реактивной мощности с применением силовой электроники; ограничения токов к.з.; накопления электроэнергии; прогнозирования и интеллектуального анализа аварийных ситуаций; поддержки оперативных решений, выдачи рекомендаций и управляющих воздействий по локализации и ликвидации аварий; контроля и анализа технического состояния и остаточного ресурса технологического оборудования; высокоскоростной, полностью интегрированной, двухсторонней технологии связи и коммутаций между субъектами ИЭС для интерактивного обмена информацией, энергией и денежными потоками между ними в режиме реального времени; интеллектуального учета электроэнергии и управления электропотреблением.

Использование созданных устройств совместно с информационными технологиями позволит начать поэтапную практическую работу по созданию активно-адаптивных сетей. Внедрение интеллектуальных интерактивных технологий в развитие электрической сети (технологии интеллектуальной сети) должно явиться одним из важных направлений в области энергетической политики России.

ЛИТЕРАТУРА

1. Основы современной энергетики /под общ. ред. Е.В. Аметистова. 4-е изд., в 2 т. М.: МЭИ, 2008.

2. Grid 2030: A National Version for Electricity's Second 100 Years. Office of Electric Transmission and Distribution, United State Department of Energy, July 2003.

3. European Smart Grids Technology Platform: Vision and Strategy for Europe's Electricity Networks of the Future. European Commission, 2006.

4. Hingorani, Narain G. Understanding FACTS. IEEE Press, 1999.

Поступила в редакцию 06.08.2015 г.

Y. Shakaryan, N. Novikov, A. Novikov2

UP-TO-DATE TECHNOLOGIES OF RUSSIAN ENERGY SECTOR'S ENERGY EFFICIENCY INCREASE

The paper analyses the main directions and groups of new technical solutions for the practical realization of intellectual power sector technologies and the creation of active-adaptive grids. The paper presents the usage, particularities and technical characteristics of the main appliances of local and imported flexible AC transmission systems. The authors give the conclusions on the use of these appliances together with the information technologies to increase the energy efficiency of Russian power sector.

Key words: intellectual power sector, FACTS (Flexible AC Transmission System), active-adaptive grids, interactive technologies.

2 Yury G. Shakaryan - Research Head of OJSC «NTC FSK EES», Doctor of Engineering, Professor, e-mail: gurinenko@ntc-power.ru; Nikolay L. Novikov - Deputy Research Head, Head of New Energy Grid Technologies OJSC «NTC FSK EES», Doctor of Engineering, Professor, e-mail: novikov_nl@ntc-power.ru;

Alexander N. Novikov - Leading Specialist in Directorate of Energy Machinery and Grid OJSC «NTC FSK EES», e-mail: novikov_an@ntc-power.ru