Сборник докладов - Электроэнергетика глазами молодежи 2010

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы»

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

ГЛАЗАМИ

МОЛОДЁЖИ

Научные труды

всероссийской научно-технической

конференции

17-19 ноября 2010

Том 1

Екатеринбург

2010

УДК 621.311(082)

ББК 31.2я43

Э46

Э46 Электроэнергетика глазами молодёжи: научные труды всероссийской

научно-технической конференции: сборник статей. В 2 т. Екатеринбург:

УрФУ, 2010. Т. 1. 433 с.

ISBN 978–5–321–01823–1

В сборник включены статьи, принятые оргкомитетом конференции и

отражающие её основную тематику: управление и оптимизация режимов

электроэнергетической системы в условиях конкурентного рынка;

противоаварийное управление; моделирование и

информационное

обеспечение; развитие и функционирование энергосистем; потери мощности

и электроэнергии; экономика и энергобезопасность; образование и

подготовка специалистов.

В конференции приняли участие инженеры, ученые и специалисты

отраслевых научно-исследовательских, проектных, эксплуатационных

организаций, а также академических и высших учебных заведений

электроэнергетического профиля России и других стран.

Материалы сборника предназначены для научных работников и

специалистов, связанных с управлением электроэнергетическими системами

и формированием рынка электроэнергии.

Ответственный редактор: действительный член Академии инженерных

наук им. А.М. Прохорова, д-р техн. наук, проф. П.И. Бартоломей

Редакционная коллегия:

д-р техн. наук П.М. Ерохин; д-р техн. наук, проф. А.В. Паздерин; канд. техн.

наук, доц

. С.А. Дмитриев; канд. техн. наук, доц. А.А. Суворов; Е.В. Осипова.

УДК 621.311(082)

ББК 31.2я43

ISBN 978–5–321–01823–1 © УрФУ, 2010

ОРГАНИЗАТОРЫ КОНФЕРЕНЦИИ

ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы»

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Кафедра «Автоматизированные электрические системы»

при поддержке:

Регионального Уральского отделения Академии инженерных

наук им. А.М.Прохорова

Благотворительного фонда «Надежная смена»

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ

Сопредседатели:

Ерохин П.М., д-р техн. наук, доцент, генеральный директор Филиала ОАО «СО

ЕЭС» ОДУ Урала (Екатеринбург)

Опарина Н.Н., директор по управлению персоналом ОАО «СО ЕЭС» (Москва)

Паздерин А.В., д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой АЭС УрФУ

(Екатеринбург)

Члены оргкомитета:

Виноградов Е.Н., генеральный директор РУО АИН РФ, действительный советник

Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова (Екатеринбург)

Дмитриев С.А., канд. техн. наук, доцент кафедры АЭС УрФУ (Екатеринбург)

Кокин С.Е., канд. техн. наук, доцент кафедры АЭС УрФУ (Екатеринбург)

Кононенко Е.Ю., начальник отдела протокола ОАО «СО ЕЭС» (Москва)

Чеклецова С.П., начальник службы управления персоналом Филиала ОАО «СО

ЕЭС» ОДУ Урала (Екатеринбург)

Шубин Н.Г., канд. техн. наук, директор филиала ОАО «НИИПТ» «Системы

управления энергией» (Екатеринбург)

ПРОГРАММНЫЙ КОМИТЕТ

Председатель:

Бартоломей П.И., д-р техн. наук, профессор кафедры АЭС УрФУ (Екатеринбург)

Члены программного комитета:

Боровиков Ю.С., канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой ЭС ТПУ (Томск)

Воропай Н.И., чл.-кор. РАН, д-р техн. наук, директор Института систем энергетики

им. Л.А. Мелентьева СО РАН (Иркутск);

Воротницкий В.Э., д-р техн. наук, профессор, заместитель директора по научной

работе Филиала ОАО «НТЦ электроэнергетики» – ВНИИЭ (Москва);

Колосок И.Н., д-р техн. наук, ст. науч. сотр., ведущий научный сотрудник

Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (Иркутск);

Назарычев А.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой ЭС ИГЭУ (Иваново);

Окуловский С.К., канд. техн. наук, доцент, заместитель главного диспетчера

Филиала ОАО «СО ЕЭС» ОДУ Урала (Екатеринбург);

Суворов А.А., канд. техн. наук, доцент кафедры АЭС УрФУ (Екатеринбург);

Фишов А.Г., д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой АЭЭС НГТУ

(Новосибирск)

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ

П.В. Чусовитин

1,2

, С.А. Ерошенко

УрФУ,

Филиал ОАО «СО ЕЭС» ОДУ Урала

Авторы статьи выражают благодарность компаниям, при поддержке которых

стало возможным их участие в 43 сессии CIGRE 2010. Участие Чусовитина П. В. в сес-

сии CIGRE 2010 стало возможно благодаря проводимому Системным Оператором ЕЭС

конкурсу среди молодых специалистов, прошедших целевую подготовку. Автор благода-

рит Системный Оператор за оказанное доверие – представлять компанию среди веду-

щих мировых компаний в области энергетики. Ерошенко С. А. благодарит компанию

ООО «Прософт-Системы» за уникальную возможность приобщиться к актуальным

тенденциям мировой энергетики.

Авторы хотели бы подчеркнуть, что в статье описаны их личные впечатления об

участии в 43 сессии CIGRE в Париже. При написании статьи были использованы мате-

риалы конференции, которые нигде не опубликованы, в том числе личные записи. Поэто-

му список использованных источников не приводится.

Введение. В 2010 году состоялась 43 сессия Международного Совета по пробле-

мам Крупных Энергосистем (CIGRE). Сессия проводится раз в два года в Париже и соби-

рает энергетиков более чем из восьмидесяти стран мира. В 43 сессии CIGRE приняли уча-

стие порядка 4,5 тысяч человек. Интерес вызывает форма проведения конференции – в

формате «специальных докладов». Сами статьи на секциях не обсуждаются, а высказыва-

ются мнения по поводу вопросов, заданных в специальных докладах. В итоге на каждого

человека, желающего сделать свой вклад, приходится не более 4 минут. Такой подход

стимулирует дискуссии в кулуарах.

В статье освещаются актуальные проблемы энергосистем, которые поднимались на

43 сессии CIGRE. Здесь затронуты вопросы, связанные с концепцией «Smart Grid» («ум-

ная сеть»), развитием технологий передачи постоянного тока и гибких систем передачи

переменного тока. Также внимание уделяется технологиям управления энергосистемой,

релейной защите и автоматике и проблемам распределенной генерации.

Умная сеть – энергетика будущего. Появление понятия «умная сеть» связывает-

ся, прежде всего, с усложнением структуры энергоснабжения потребителя. Развитие тех-

нологий возобновляемых источников энергии и малой генерации создает условия для

стимулирования потребителей к установке собственных генерирующих мощностей. При-

мер усложнения схемы электроснабжения предприятия представлен на рисунке 1. Такой

подход, наряду с перспективами, создает и существенные проблемы, требующие решения.

Рисунок 1 – Схема электроснабжения предприятия

С одной стороны, создаются благоприятные условия для частных инвестиций в

электроэнергетику вообще и в возобновляемые источники энергии в частности. Возникает

возможность создания эластичной кривой спроса на рынке электроэнергии. Улучшаются

условия поддержания напряжения в распределительной сети и существенно уменьшаются

потери активной мощности (особенно излишние потери, вызванные передачей реактивной

мощности).

С другой стороны, возникает необходимость пересмотра принципов построения

релейной защиты систем электроснабжения. Также необходимо обсуждать нормативную

базу и условия, на которых потребители смогут выдавать излишки электроэнергии. Кроме

того, возникает задача создания интеллектуальных систем координации накопителей

энергии, возобновляемых источников энергии, традиционных тепловых электростанций,

средств регулирования реактивной мощности и нагрузки. Энергосистема, обладающая та-

кой интеллектуальной системой, и называется «умной». В качестве элементов «умной се-

ти» подразумевают также различные средства диагностики оборудования в реальном вре-

мени (анализ частотного отклика, акустический мониторинг, инфракрасные датчики и

т.п.).

Кроме схем электроснабжения крупных узлов нагрузки концепция умной сети за-

трагивает и отдельных частных потребителей. На рисунке 2 показана схема электроснаб-

жения «дома будущего».

Рисунок 2 – Энергоснабжение дома будущего

Автоматизация работы устройств потребителя осуществляется вплоть до того, что

контроллер получает через интернет цены рынка на сутки вперед и оптимизирует энерго-

потребление дома.

Проблемы распределенной генерации тесно связанны с задачами ставящимися пе-

ред «умной сетью». На конференции происходило формирование общего представления о

распределенных энергоресурсах, как одной из составных частей средне- и долгосрочного

развития распределительных сетей. Введено обобщенное определение для активных рас-

пределительных систем: «Активные распределительные сети имеют сосредоточенные

системы контроля распределенных энергоресурсов, включающих в себя генерацию, на-

грузки и аккумулирование электрической энергии. Операторы распределительных систем

(ОРС) имеют возможность управлять потоками мощности при помощи

гибкой топологии

распределительных сетей. Источники распределенной генерации в некоторой степени

также ответственны за поддержку рабочих параметров системы, что в свою очередь зави-

сит от соответствующего законодательства и соглашений на присоединение к сети». Так-

же актуальны вопросы взаимодействия поставщиков и потребителей (управление потреб-

лением). Обсуждались способы и средства реализации эластичности спроса на электриче-

скую энергию. Поднимались вопросы ценообразования для поставщиков-потребителей в

рамках программы интеграции управления на стороне потребления, а также разработки

необходимых для этого информационных систем. На рисунке 3 показан пример организа-

ции взаимодействия между поставщиком, потребителем и системным оператором.

Необходимость создания такой структуры, как оператор распределительной сети вызвана

сложностью структуры активных распределительных сетей и рыночной организации

отрасли в целом. Поэтому необходима разработка новых систем взаимодействия между

поставщиками и потребителями, что требует развития «умных», адаптированных к

рыночной системе, измерительных систем, нацеленных на реализацию динамической

реакции потребителя на изменение цен на рынке электрической энергии, а также на

поддержание безопасности информации о потреблении.

Рисунок 3 – Структура взаимодействия на рынке электроэнергии

Силовая электроника. Наиболее актуальной темой в области силовой электрони-

ки стало применение вставок постоянного тока высокого напряжения. Для стран Европы

применение этой технологии интересно с точки зрения экологии. При той же передавае-

мой мощности полоса отчуждения линии постоянного тока гораздо меньше, чем линии

переменного тока. Кроме того, эта технология актуальна для связи национальных энерго-

систем. Для стран Азии и Латинской Америки передачи постоянного тока применяются

для передачи больших мощностей на большие расстояния.

В частности, в Китае подключена на напряжение, но еще не введена в эксплуата-

цию, передача постоянного тока напряжением ±800 кВ для передачи 6400 МВт на рас-

стояние

1500 км. При таком напряжении существенными становятся проблемы, связанные

с изоляцией. В ходе проекта были разработаны инновационные решения в части изоляции

тиристорного клапана, обмоток трансформатора, трансформаторных вводов. Были разра-

ботаны коммутационные аппараты на стороне постоянного тока. Здесь интересен тот

факт, что хотя практически все оборудование было уникальным (несерийным), этот про-

ект

все же экономически выгоден. Многие инженеры считают, что и это не предел, а про-

ект открывает дорогу к разработке связей напряжением ±1000 кВ. Предполагается, что

такие системы будут экономически оправданы для передачи более 7000 МВт на расстоя-

ния более 1500 км.

Еще одна актуальная тема – передачи постоянного тока на конвертерах с источни-

ком напряжения

. Конвертеры с источником напряжения давно применяются в технологии

гибких передач переменного тока, однако передачи постоянного тока с такими конверто-

рами только появляются. Конвертеры с источником напряжения обладают рядом преиму-

ществ, главными из которых являются возможность подержания напряжения на стороне

переменного тока, меньшие габаритные размеры, меньшая генерация гармоник. Способ-

ность такого конвертера поддерживать напряжение иллюстрируется рисунком 4. Из ри-

сунка видно, что PQ–диаграмма такого конвертера сходна с диаграммой генератора.