А. Е. Гольберт, главный энергетик ПЭО «Ветроэнергопром», г. Донецк, Украина
Выявление проблем интеграции ветроэлектростанций в электроэнергетическую систему Украины
Доклад для «круглого стола «Новые вызовы, которые связаны с активным развитием альтернативной энергетики. Ее место и роль в ОЭС Украины» - ежегодного форума «Топливно-энергетический комплекс Украины: настоящее и будущее», проведенного 20 сентября 2011 г*
"Vyiavlenie problem intehratsii vetroelektrostantsii v elektroenerheticheskuiu sistemu Ukrainy", Golbert A. E. Doklad dlia kruhloho stola. "Novye vyzovy, kotorye sviazany s aktivnym razvitiem alternativnoi enerhetiki. Ee mesto i rol v OES Ukrainy" Ezhehodnyi forum "Toplivno-enerheticheskii kompleks Ukrainy: nastoiashchee i budushchee"
Замечу сразу, что ни в коей мере не претендую на полноту и общность высказанных рекомендаций, скорее наоборот – хотел бы услышать самые разные точки зрения.
Приведу только одну цитату: «Широкомасштабному использованию ветроэлектростанций в электроэнергетических системах препятствуют проблемы обеспечения приемлемого качества генерируемой электроэнергии, несовпадение режима выработки энергии ветроэлектростанций с графиком электропотребления и необходимость резервирования мощности ветроэлектростанций в энергосистеме». Точку зрения автора, к.т.н. С. В. Жаркова из Иркутского института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, я полностью разделяю. Она сжато формулирует почти все основные проблемы.
Теперь обращусь к собственным наблюдениям. Впервые я познакомился с Новоазовской (Донецкая обл.) строящейся и одновременно действующей ветроэлектростанцией (ВЭС) в 2000-м году. Уже тогда я был озадачен «сыростью» решений ряда технических вопросов. Дело в том, что устанавливаемые на восемнадцатиметровые мачты ветроагрегаты типа USW 56 - 100, созданные по лицензии на базе асинхронных генераторов с КЗ ротором мощностью 107,5 кВт, были к тому времени морально устаревшими и, я бы даже сказал, примитивными… Простое увеличение высоты башни вдвое, предложенное в качестве эксперимента строительно-монтажной организацией, занимавшейся их строительством, дало рост выработки электроэнергии приблизительно на 30%. Коэффициент использования установленной мощности таких машин не дотягивал до 4%. Их надежность была и остается весьма низкой. На электростанции перманентно ведутся восстановительные и ремонтные работы. Можно предположить, что строительство ВЭС имело не столько коммерческое, сколько политическое значение: дескать, теперь и в Украине, так же как и во всем цивилизованном мире, есть альтернативная энергетика.
Ветроэлектроустановки (ВЭУ) типа FL 2500-100 фирмы «Фурлендер», которые сегодня устанавливаются на ветрополях Новоазовской ВЭС, это ветряки нового поколения. В них применена электрическая машина переменного тока двойного питания, силовой трансформатор расположен в гондоле на стометровой высоте. Установленная мощность такого ветряка, стартующего при скорости ветра 3,5 м/с, составляет 2,5 мВт, а коэффициент использования установленной мощности – около 35% или даже выше. Действительно, строительство ВЭС на базе новых ветряков фирмы «Фурлендер» в условиях, определенных ныне существующими льготами для инвесторов, имеет коммерческое значение. Такие ВЭС при сколько-нибудь значительной скорости и плотности ветра способны регулировать собственный коэффициент мощности и таким образом влиять на сеть. При использовании морально устаревших ВЭУ, где в качестве генератора применена асинхронная машина с короткозамкнутым ротором, может возникнуть необходимость в приобретении дорогостоящих управляемых шунтирующих реакторов. Другими словами, очень важно понимать преимущество современных установок, с тем чтобы, не прельстившись дешевизной устаревших ветроагрегатов, дополнительно не платить за их эксплуатацию и за дорогостоящее оборудование, необходимое для поддержания в пределах ГОСТов основных параметров связанных с ними электрических сетей.
В местах, пригодных для установки ветряков, там, где «стабильный» ветер, не всегда присутствует потребитель и электроэнергетическая инфраструктура. Чаще всего она там имеется, но находится в неудовлетворительном состоянии. Потери при передаче электроэнергии в этом случае весьма высокие. Приведу для сравнения значения усредненных потерь в электрических сетях Германии и Украины. Так, в Германии они составляют около 6% от величины передаваемой энергии, в Украине принято считать, что это значение составляет 12 - 14%, но реально оно значительно выше.
Ветряки, как известно, нередко приходится ставить на сельскохозяйственных угодьях, имеющих коммерческое значение. Размещение их относительно друг друга на небольшом расстоянии, а также в районах урочищ и т.п. делает целесообразным применение кабелей, что в свою очередь приводит (при использовании напряжения при передаче электроэнергии 35кВ) к проблемам, связанным с компенсацией емкостных токов. А эта задача решена в нашей стране неудовлетворительно. Кабели, бывает, горят от возникающих высокочастотных токов. Вначале - это замыкание одной фазы на землю, а затем – полномасштабная авария от межфазного КЗ. Некоторые специалисты предлагают в качестве решения этой задачи замену изолированной и компенсированной нейтрали трансформаторов на эффективно заземленную. Предлагаются также интересные варианты применения комбинированной (RL) нейтрали. Однако все эти идеи не согласуются с законодательными нормами действующих ПУЭ и ПТЭ.
Качественные показатели электроэнергии, вырабатываемой ВЭС, как было указано выше, не отвечают требованиям (допустимым значениям отклонений показателей качества электроэнергии) действующего ГОСТа. Причем разница между требуемыми и реальными значениями весьма существенная – в 2 – 4 раза. В России в марте 2003 года впервые введен Государственный стандарт для ветроустановок. Однако его требования к ВЭУ и вырабатываемой ими электроэнергии не могут быть реализованы даже современными агрегатами. Ведь принятие ГОСТа было вызвано стремлением приблизить «синусоиду» и др. качественные показатели генератора ВЭУ к «синусоиде» и др. параметрам, скажем, генератора турбины тепловой электростанции…
Ученые Донецкого Национального технического университета определили максимально допустимое процентное соотношение между количеством электроэнергии, выработанной ветроэлектростанциями и традиционными электростанциями в единой электроэнергетической системе, с тем, чтобы качество электроэнергии интегрированной сети не приводило к негативным последствиям у потребителей. При этом был получен ответ: количество «ветроэлектроэнергии» в системе не должно превышать 25%. Эта цифра, конечно, может вызывать оптимизм, но только при первом знакомстве с нею. Оказывается, распределение электроэнергии ВЭС в системе чаще всего неравномерное, и эта пропорция весьма непостоянная (изменяется во времени). Более того, негативные последствия такой неравномерности и нестабильности усугубляются на практике неудовлетворительным техническим состоянием ЛЭП и подстанций…
Проблема присоединения ВЭС к существующей электроэнергетической системе страны требует специального научного рассмотрения. В рамках такого исследования должны быть выработаны конкретные рекомендации директивным, контролирующим и проектным организациям. Целью таких рекомендаций должна быть минимизация ущерба, вызванного низким качеством электроэнергии, вырабатываемой ВЭС, и др.
Сегодня, по моему мнению, вкладывая гривну в строительство ВЭС, инвестору необходимо вкладывать 50 коп. в электроэнергетическую инфраструктуру, дополнительное электрооборудование и отраслевую науку с тем, чтобы успешно интегрировать строящиеся ВЭС в существующую электроэнергетическую систему страны. Конечно, это срез на сегодня, а завтра, если следовать верным рекомендациям, ситуация, возможно, будет меняться к лучшему…
Есть некоторые риски, которые необходимо учесть или исключить при использовании новых импортных ветряков, как, впрочем, и других достижений в области техники и технологии. Эти риски весьма специфические. Речь идет о вероятности стать жертвой кибератаки. Компьютерная программа (вирус), разработанная враждебным государством, крупной компанией, может быть предназначена для кибератаки. Существуют сложнейшие программы – вирусы, способные встраивать свои коды в операционные системы компьютеров, управляющих промышленными объектами, невидимо внедряться в дыры применяемых там систем защиты. Они представляют реальную угрозу для современных промышленных предприятий, управляемых (частично управляемых) SCADA - системами (особенно через Интернет), в том числе и для электростанций, в том числе и для ветровых... Эти сложнейшие вирусы имеют очень "умный" механизм постепенного многоэтапного внедрения и распространения. Они способны нанести удар неожиданно и точно (по заданному заранее «адресу»). Таким образом могут быть мгновенно выведены из строя государственные инфраструктуры...
К сожалению, у меня нет заранее подготовленного рецепта, пригодного для устранения такого рода опасностей.
19.09.2011.
*«Изобретатели – машиностроению» ISSN 2074-6954 // Информационно-технический журнал
Издается с 1997 г. Выпуск 2 (89) – 2012 г. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА; Гольберт А.Е., главный энергетик ПЭО «Ветроэнергопром» (Украина); "Выявление проблем интеграции ветроэлектростанций в электроэнергетическую систему Украины" - Доклад для круглого стола «Новые вызовы, которые связаны с активным развитием альтернативной энергетики. Её место и роль в ОЭС Украины» - ежегодного форума «Топливно-энергетический комплекс Украины: настоящее и будущее» (с. 2-3);
см. также статью автора в белорусском научно-производственном журнале "Энергетика и ТЭК" № 9/10 за 2011г. - А. Гольберт, "Интеграция ВЭС в электроэнергетическую систему Украины"
Гольберт А.Е.
К проблеме интеграции ветроэлектростанций в электроэнергетическую систему Украины Доклад для круглого стола «Новые вызовы, которые связаны с активным развитием альтернативной энергетики. Ее место и роль в ОЭС Украины» – ежегодного форума «Топливно-энергетический комплекс Украины: настоящее и будущее» 20 сентября 2011 г. // Механизация строительства. — 2014. — № 6. — c. 49-50
_________________________
Информация из Интернета (из соответствующей дате сводки новостей - "Новости энергетики")
Новоазовский ветропарк попал под обстрел
29.09.2014 14:40
В следствии обстрелов из артиллерии в с. Безымянное Новоазовского района Донецкой области разрушено генераторную подстанцию Новоазовской ветроэлектростанции, которую эксплуатирует «УК «Ветропарки Украины»».
Об этом сообщает пресс-центр РНБО.
«Вследствие артобстрелов разрушено генераторную подстанцию Новоазовской ветроэлектростанции в с. Безымянное Новоазовского района», — говорится в сообщении.
Напомним, мощность первой очереди Новоазовской ВЭС составляет 25 МВт (10 ветроустановок), второй — 32,5 МВт (13 ветроустановок). ООО «Ветропарк «Новоазовский» использует ветрогенераторы типа FL-2500-100 мощностью 2,5 МВт, изготовленные немецкой фирмой Fuhrlaender.
Новоазовская ВЭС была запущена в марте 2012 года в Донецкой области.
Fuhrlaender, Ветропарки Украины, Новоазовская ВЭС,
Новости