Развитие собственной генерации электроэнергии

Факторов со знаком «минус» много

Сегодня многие предприятия задумываются о строительстве объектов собственной генерации, а некоторые уже предприняли шаги в данном направлении.На этом акцентировал внимание вице-президент РАМЭ по науке, руководитель НИК Сб РНКСИГРЭ, проректор по научнойработе ФГАОУ ДПО «ПЭИПК»,к. т. н. Павел Илюшин в ходе выступления на Всероссийской научно-практической конференции «Собственная генерация на предприятии» в рамках HEAT&POWER 2020.

При рассмотрении текущего состояния и факторов, влияющих на надежность электроснабжения потребителей, Павел Илюшин отметил высокий износ генерирующего и электросетевого оборудования в ЕЭС России, особенно в распределительных сетях. Выделение частей энергосистем в зоне централизованного электроснабжения в островной режим работы — в последнее время такая ситуация складывается более 50 раз в год. Кроме того, в России активно развивается возобновляемая энергетика. Минэнерго одобрило продление программы ДПМ ВИЭ на 2025-2035 годы, с объемом финансирования приблизительно 400 млрд рублей, что позволит дополнительно ввести около 6 ГВт объектов ВИЭ. Доля таких объектов в отдельных энергосистемах в структуре генерирующих мощностей к 2035 году достигнет от 15 до 30%.

Также эксперт констатировал рост количества аварий с тяжелыми последствиями для электроснабжения потребителей, а именно массовые отключения промпредприятий. Он напомнил, что 22августа 2016 года на Рефтинской ГРЭС (филиал ПАО «Энел Россия») случилась крупная авария: при коротком замыкании на отходящей ВЛ 220 кВ и шинах 220 кВ произошел отказ основных и резервных защит. Короткое замыкание очень долго ликвидировалось штатными устройствами релейной защиты. Суммарная численность отключенных потребителей составила около 829 тысяч человек, а их мощность — 1377 МВт.

Другой пример. 14 июля 2016года по причине однофазного короткого замыкания на фазе «А» произошло выделение Ириклинской ГЭС и Бурибаевской СЭС в островной режим работы с промышленной нагрузкой. Так как были неправильно параметрированы и настроены уставки на инверторах, находящихся на СЭС, возникли серьезные флуктуации параметров режима, это привело к тому, что диспетчер Башкирского РДУ дал команду на отключение СЭС. Станция была остановлена, а потребители в данном энергоузле погашены.

Ко всему прочему на многих предприятиях сейчас внедряются не отечественные, а зарубежные технологические линии, которые предъявляют достаточно жесткие требования по качеству электроснабжения. На фоне этого промышленные потребители увеличивают долю выработки объектами собственной генерации для снижения себестоимости продукции и повышения надежности электроснабжения.

Кто ответит за надежность?

Напомним, что согласно седьмому изданию «Правил устройства электроустановок», категории электроприемников определяются в процессе проектирования и разделяются на три категории на основании НДТ и особенностей технологии производства.

Независимым может считаться только тот источник электроснабжения, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентируемых пределах при его исчезновении на другом или других источниках. К таким независимым источникам электросетевые объекты, объекты распределенной генерации и комбинированные сетевые накопители электроэнергии, которые начинают получать распространение, в том числе на территории РФ.

К числу независимых источников относятся источники с двумя секциями или системами шин одной или двух электростанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

• Каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания (применение подстанционного или линейного автоматического ввода резерва);

• Секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.

«Самыми распространенными причинами нарушения внешнего электроснабжения являются: короткое замыкание на секции шин, наложение короткого замыкания на фидере и отказ выключателя, наложение вывода в ремонт одного трансформатора и короткое замыкание на другом, наложение вывода в ремонт питающей ЛЭП1 и короткое замыкание на ЛЭП2.

Все это часто приводит к погашению промышленных потребителей, что их, разумеется, не устраивает. Они задумываются над тем, как обеспечить надежное электроснабжение, и начинают развивать распределенную энергетику, — комментирует Павел Илюшин. — На этот фактор невозможность обеспечения надежного электроснабжения накладывается и фактор юридически-правовых отношений, которые сейчас выстроены в электроэнергетике».

По сути, надежность электроснабжения возложена только на электроснабжающие организации. Есть правоприменительная практика, когда промышленные предприятия подают в суд на электросетевые и энергосбытовые компании и выигрывают, потому что те не выполнили свои обязательства по договору и не обеспечили надежное электроснабжение или категорию электроснабжения, которая заявлена в договоре.

Важные нюансы

По мнению Павла Илюшина, строительство объекта распределенной генерации не является гарантией обеспечения надежного электроснабжения всех электроприемников. Он проиллюстрировал свою точку зрения примером, когда после ввода мощного объекта распределенной генерации, а именно электростанции на базе газопоршневых установок, количество аварийных остановов технологического процесса при кратковременных нарушениях электроснабжения первоначально возросло в три раза.

«Это связано с тем, что отклонение параметров режима, пока не было этих генерирующих установок, было недостаточно для того, чтобы остановить технологический процесс. Но когда генерирующие установки зарубежного производства были введены, уставки их защит не были согласованы с уставками защит в прилегающей электрической сети. И при коротких дальних замыканиях в сети 110 кВ сначала отключались ГУ, так как они генерировали большую часть реактивной мощности, «заваливался» режим по напряжению и останавливался технологический процесс, — поясняет эксперт. — То есть самостроительство и ввод в эксплуатацию объектов распределенной генерации еще не гарантирует надежного электроснабжения потребителя.

Справедливо возникает вопрос: а как это можно сделать? Одним из способов является выделение энергорайона при внешних возмущениях с собственной генерацией в островной режим работы».

Кстати, в ряде стран мира такой режим запрещен. В российском законодательстве его в принципе можно реализовать, так как в большинстве случаев у нас энергорынок либо сбалансированный, либо дефицитный, поэтому их выделение не будет приводить к ухудшению схемно-режимной ситуации в электроэнергетической системе.

Запрет выделения в островной режим обоснован тем, что в нормальном режиме энергорайон выдает часть генерируемой мощности в энергосистему. И его отделение будет нежелательным или недопустимым по причине нарушения баланса активной и реактивной мощностей в энергосистеме. Это усугубит процесс развития аварии и повлечет большие последствия от нарушений электроснабжения.

Для обеспечения возможности надежного функционирования в островном режиме требуется реализация дополнительных функций, обеспечивающих контроль конфигурации сети, мониторинг горячего резерва, координация алгоритмов работы и параметров настройки устройств РЗА, выделение в островной режим средствами автоматики. Автоматическая синхронизация с энергосистемой и другие аспекты должны быть заложены в системе автоматического управления.

«Делаем вывод: да, реализовать это можно, но требуется грамотное проектирование и принятие правильных технических решений по автоматике и смежным вопросам», — подчеркнул Павел Илюшин.

Не последнюю роль играет корректное проведение натурных испытаний и измерений, выполнение комплексных расчетов режимов, формирование технических требований к ГУ, реализация технического решения по автоматике выделения в островной режим. Все это позволит обеспечить надежное электроснабжение потребителей от объектов собственной генерации.

«Для проектирования энергорайонов с объектами распределенной генерации расчетов требуется значительно больше. И квалификация персонала, выполняющего их, должна быть выше», — резюмировал Павел Илюшин.