На какую трансформаторную станцию первоначально подают ток с электростанции

Трансформаторная подстанция

В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понижающие трансформаторные подстанции подразделяются на районные, главные понижающие и местные (цеховые).

Районные трансформаторные подстанции принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понижающие трансформаторные ПС, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кВ) — на местные и цеховые ПС, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 В) и распределение электроэнергии между потребителями.

Трансформаторные подстанции изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками.

В таком случае их называют Комплектными Трансформаторными Подстанциями или КТП.

substation transformer 22.jpg

По типу исполнения комплектные трансформаторные подстанции (КТП) разделяются на:

в бетонном корпусе
в панелях типа «сэндвич»
в металлическом корпусе

По типу обслуживания подстанции:

с коридором
без коридора

По типу РУВН:

тупиковые
проходные

Как устроена электрическая подстанция: основные структурные элементы энергосистемы

Электрическая (трансформаторная) подстанция – техническая установка со сложным устройством, которое обеспечивает грамотное распределение электроэнергии между потребителями. Подстанция чаще всего обустраивается в специально возведенных одноэтажных строениях или во вместительных металлических корпусах для безопасности и удобства обслуживания. Независимо от формата конструкции устройство распределительного узла базируется на типовых схемах и включает несколько базовых модулей.

Силовой трансформатор

Трансформатор можно назвать “сердцем” электрической подстанции. Он выступает основным структурным элементом, который преобразует поступающее извне напряжение, повышая или понижая его показатели в диапазоне от 220 кВ до 220В. Устройство расположено в герметичном кожухе и контактирует с внешней средой посредством вводов, которые поставляют первичное напряжение.

Простейший силовой трансформатор состоит из двух обмоток, надетых на стальной сердечник, а работа устройства выглядит так:

Ток поступает на первичную обмотку трансформатора и видоизменяется гармониками.
В магнитопроводах создается мощный поток магнитных полей.
Магнитный поток энергии проникает сквозь витки вторичной обмотки, создавая электродвижущую силу устройства.
С проходных изоляторов вторичной обмотки осуществляется съем энергонагрузки с заданными параметрами напряжения, которое поступает конечному потребителю.

Величина исходящего напряжения напрямую зависит от количества витков первичной и вторичной обмотки устройства. В понижающих трансформаторах вторичная обмотка будет содержать меньше витков, чем первичная, в повышающих – наоборот – число витков вторичной обмотки будет превышать первичные. Путем подбора количества витков удается точно подобрать и рассчитать мощность силового трансформатора электрической подстанции.

В структуру устройства также включены:

магнитопровод из электротехнической стали;
масляная система;
переключатель регулировочных отводов у обмоток;
охладители;
поглотители влаги;
устройства сброса давления;
защитные агрегаты;
детектор горючих газов, воспламенений, задымленности и прочее вспомогательное оборудование.

Поскольку силовой трансформатор выступает ключевым элементом электрической подстанции, его поломка чревата выходом из строя всей энергосистемы, запитанной данным устройством.

Шины подстанции

Шины и ошиновка электрической подстанции предназначены для подведения и отведения преобразованного напряжения без потери мощности. Они изготавливаются из стальных, алюминиевых или медных сплавов и делятся на:

главные;
ответвительные.

Сечение шин подстанции зависит от тока нагрузки – для передачи мощного потока энергии требуется бóльшее поперечное сечение. В зависимости от габаритов подстанции шины могут размещаться внутри сооружения или на открытом воздухе. Наружные шины, как правило, изготавливаются из многожильных алюминиевых проводов, защищенных слоем изоляции.

Для разделения ошиновки и шин используется силовой выключатель, при этом ошиновка подключается к трансформаторным вводам напрямую, минуя коммутационные элементы. Здесь применяют пластины или кабели, закрепленные на медных шпильках трансформаторных вводов через переходники или наконечники.

Силовые коммутационные аппараты

В аварийных ситуациях и при обнаружении неполадок электрическая подстанция нуждается в безопасном отключении и последующем подключении после ремонта, диагностики или профилактики. Для решения этих задач трансформаторные подстанции снабжаются коммутационными аппаратами. Они отключают линии, проводящие максимальное напряжение, ликвидируют короткие замыкания и обеспечивают разрыв участка электросети при снятом с устройства подстанции напряжении.

Для быстрого реагирования в аварийных ситуациях используются коммутационные аппараты автоматического типа – автоматические переключатели. Конструктивные особенности этих элементов позволяют обеспечивать разные режимы и способы коммутации.

В классификации защитных устройств выделяют 2 группы:

по принципу применения запасенной энергии – аппараты давления, электромагнитные, грузовые, пружинные переключатели;
по методам гашения электродуги – масляные, вакуумные, автопневматические, воздушные, электромагнитные аппараты.

В штатном режиме работы электрической подстанции для управления базовыми параметрами используются выключатели нагрузки, но короткие замыкания эти устройства ликвидировать не способны.

В случаях, когда нужно разъединить определенные участки цепи в сети без нагрузки, используются простые устройства, такие как отделители и разъединители.

Измерительные трансформаторы

От стандартных трансформаторов электрической подстанции измерительные отличаются возможностью снимать показатели токов при сверхвысоком напряжении – до нескольких сотен киловольт. Обычные измерительные приборы в таких условиях неприменимы, а их эксплуатация сопровождается огромными рисками для обслуживающего персонала.

Измерительные трансформаторы служат промежуточным звеном между поступающим напряжением и стандартными приборами фиксации параметров электросети. Они снижают первичное напряжение до оптимального уровня, позволяющего подключать унифицированные измерительные устройства – электросчетчики, амперметры. К тому же использование трансформаторов этого типа минимизирует риски, связанные с обслуживанием электрической подстанции.

Типы конструкций измерительных трансформаторов:

катушечная – в структуру включены первичная и вторичная обмотки;
стержневая – одновитковое электрическое устройство;
шинная – с токопроводящей шиной в качестве первичной обмотки;
разъемная – магнитопровод, разделенный на две части и стянутый специальными шпильками.

Показания, которые снимают измерительные трансформаторы, тут же интерпретируются и сверяются с базовыми физическими параметрами системы. Значительные отклонения от номинальных значений расцениваются как неисправность или аварийная ситуация. В ответ запускаются автоматические выключатели, которые размыкают электрическую сеть.

Системы защиты, автоматики и управления

Оборудование, которым оснащена электрическая подстанция, функционирует в автоматическом режиме, при этом работа блока контролируется специалистами дистанционно. Основным типом агрегатов, которые предотвращают серьезные поломки внутри распределительной подстанции, выступают автоматические защитные устройства. Их конструкция включает сверхчувствительные датчики, которые реагируют на малейшие изменения в работе электрической системы и передают сведения на защитное устройство.

Датчики приборов способны распознавать:

изменения температуры;
задымленность;
световые вспышки, искрения;
резкое повышение давления в замкнутых полостях;
газообразование в жидких средах.

Одним из таких защитных устройств выступает измерительный трансформатор электрической подстанции, рассмотренный выше. В группу защитных агрегатов также входят:

нелинейные ограничители перенапряжения – предотвращают нарастание напряжения с последующим переводом электроразряда на землю, также выступают в роли молниезащиты;
высоковольтные разрядники – защищают оборудование электрической подстанции от импульсных всплесков напряжения и предупреждают пробои изоляции с последующим коротким замыканием;
заземляющие устройства – предотвращают нанесение травм обслуживающему персоналу подстанции, связанных с пиковыми значениями токов при коротком замыкании;
плавкие высоковольтные предохранители – обеспечивают надежное гашение электродуги и снижение перенапряжений в электросети;
токоограничивающие реакторы – устраняют действие ударного тока при возникновении короткого замыкания, противодействуют формированию электродуги при появлении внештатной ситуации на электрической подстанции;
системы телемеханики – отвечают за прием и передачу сигналов, поступающих от датчиков и измерительных приборов, обеспечивают управление электрооборудованием трансформаторного пункта;
системы сигнализации – оповещают о возникновении внештатных ситуаций на электрической подстанции, показывают положения выключателей и разъединителей, обеспечивают передачу стандартных команд дежурному персоналу.

В современных электрических подстанциях вместо систем автоматической релейной защиты все чаще используются микропроцессорные малогабаритные модули и системы управления на основе программного обеспечения.

Наиболее совершенным типом устройств электрических подстанций считается комплектная трансформаторная подстанция, предназначенная как для наружной, так и для внутренней установки. Она состоит из полностью укомплектованного оборудования, которое остается только смонтировать на месте и подключить к сети.

Заказать расчет и разработку электрических подстанций вы можете на нашем предприятии. Мы располагаем собственной производственной и испытательной базой, позволяющей выполнять все типы работ по энергообеспечению объекта заказчика в кратчайшие сроки.

Трансформаторные подстанции

В целях минимизации потерь электроэнергии передача ее на дальние расстояния осуществляется при повышенном напряжении. Трансформаторная подстанция обеспечивает преобразование тока и снижение напряжения до рабочих показателей конечных потребителей. Далее электрическая энергия подается в распределительные сети бытового или промышленного назначения.

Подстанция трансформаторная представляет собой электроустановку, состоящую из устройств преобразования электрической энергии, средств управления, распределительной и вспомогательной аппаратуры. Она предназначается для приема, изменения параметров электрического напряжения и тока для последующего распределения между потребителями через электрические сети.

Назначение трансформаторных подстанций

Потери электроэнергии при передаче по проводам обратно пропорциональны квадрату напряжения. Для их уменьшения используются ЛЭП сверхвысокого напряжения, по которым ток передается от генерирующих мощностей – электростанций (тепловых, гидравлических, атомных и других) к узлам распределения. Преобразования электроэнергии осуществляется подстанциями двух типов:

Повышающие. Оснащаются трансформаторами, которые увеличивают напряжение при пропорциональном уменьшении силы тока.
Понижающие. Комплектуются трансформаторами, обеспечивающими снижение напряжения на выходе при одновременном повышении силы тока.

Необходимость в преобразовании электроэнергии для передачи по линиям большой протяженности обусловлена многократной экономией цветных металлов. В ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения используются преимущественно алюминиевые провода, сечение которых зависит от силы пропускаемого тока. Данное техническое решение позволяет избежать явления коронного разряда.

Устройство подстанций трансформаторных

Состав электротехнического оборудования трансформаторных подстанций определяется исходя из ее назначения, функционала и места установки в системе энергоснабжения. Основными компонентам ТП являются:

Трансформаторы силовые. Обычно на подстанциях устанавливаются два и более трехфазных трансформатора.
Автотрансформаторы. Обеспечивают автотрансформаторную связь между распределительными устройствами высокого, среднего и низкого напряжения.
Реакторы шунтирующие. Шунтирующие реакторы с отбором мощности подсоединяются к началу и концу ЛЭП высокого напряжения для компенсации емкостного сопротивления.

Трансформаторные подстанции помимо основного оборудования имеет следующие элементы:

Вводные устройства для кабельных или воздушных линий электропередач.
Распределительные устройства открытого и закрытого типа, в состав которых входят токоведущие шины, выключатели и разъединители силовые, измерительные приборы, токоограничивающие и преобразующие устройства.
Оборудование обеспечения питания собственных нужд: трансформаторы, переменного и постоянного тока, а также при необходимости источники гарантированного питания (дизель-генераторы, аккумуляторные батареи).
Системы автоматики и защиты: противоаварийные для силовых цепей и токоведущих шин, приборы автоматизированного и телемеханического управления, оборудование учета электроэнергии коммерческого и технического, комплексы связи внутренней и технологической в рамках энергосистемы.
Контуры заземления и сооружения грозо- и молниезащиты.

Для обеспечения функционирования трансформаторные подстанций оснащаются различными вспомогательными системами. Устанавливается оборудование для поддержания заданного температурно-влажностного режима, датчик системы оповещения о возгораниях и задымлениях, комплексы автоматического пожаротушения и видеонаблюдения. В сооружениях ТП обустраиваются помещения для обслуживающего персонала, склады и ремонтные мастерские.

Классификация и основные типы ПС

В современных системах энергоснабжения используется множество разновидностей трансформаторных подстанций. Классификация электрических ПС построена на принципах, определяемых действующей нормативно-технической документацией. Подстанции подразделяются по ряду признаков:

Уровень в системе энергоснабжения: ГПП (главные понижающие подстанции), ПГВ (подстанции глубокого ввода), тяговые, цеховые и городские КТП.
Место установки и способ подключения: тупиковые, ответвительные, проходные и узловые.
По способу установки: открытые и закрытые электроподстанции.
Отдельные типы: комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и мачтовые.

Трансформаторные подстанции, применяемые в системах электроснабжения, различаются по назначению:

Главные понижающие подстанции подключатся непосредственно к районной энергосистеме и рассчитаны на входное напряжение 35-220 кВ, ГПП обеспечивает преобразование и распределение электроэнергии в сетях предприятий или населенных пунктов.
Подстанции глубокого ввода подсоединяются к центральному распределительному пункту или напрямую к магистральным ЛЭП. ПГВ применяется для запитывания группы ТП или крупных промышленных предприятий.
Тяговые подстанции используются для преобразования электроэнергии в соответствии с параметрами контактных сетей железнодорожного и городского электротранспорта.
Цеховые и городские. Первые применяются в промышленных, вторые – в бытовых электросетях.

По месту установки и способу присоединения трансформаторные электроподстанции подразделяются на:

Тупиковые. Подсоединяются к сети по одной или двум линиями.
Ответвительные. Запитываются от одной или двух проходящих линий электроснабжения.
Проходные. Подключаются к промышленной или бытовой сети по одной двухсторонней линии.
Узловые. Подсоединяются минимум по трем независимым линиям электропередач.

Классификация по способу установки подразделяет ТП на открытые, которые размещаются на огороженных площадках вне сооружений, и закрытые – размещаемые в помещениях. Внутренние электроустановки в свою очередь могут быть пристроенными к электростанции или производственным сооружениям, внутрицеховыми и встроенными в здания различного назначения.

Особенности устройства мачтовых и комплектных подстанции

Мачтовые трансформаторные подстанции относятся к электроустановкам открытого типа, которые устанавливаются на опорах на безопасной высоте. В состав оборудования МТП входит: однофазный трансформатор сухого или маслонаполненного типа на 10 кВА и более, распределительные щиты, аппаратура защиты и автоматики, а также разрядники.

Подстанция трансформаторная комплектная (КТП) поставляется заказчику в полностью собранном и готовом к применению виде. Такая электроустановка помимо основного оборудования оснащается высоко- и низковольтной аппаратурой. Выпускаются в двух вариантах исполнения: внутренняя — КТП и наружная — КТПН. У них монтируются один или два трансформатора номинальной мощностью от 250 до 2500 кВА при рабочем напряжении от 6 до 10 кВ.

Комплектные трансформаторные электроподстанции выпускаются в нескольких модификациях: киосковые (блочные) и шкафные. В зависимости используемого способа присоединения КТП могут быть: тупиковыми или проходными. Первые применяются для электроснабжения населенных пунктов и сельскохозяйственных предприятий, другие — для распределения электроэнергии между потребителями на крупных и средних промышленных объектах.

Критерии выбора трансформаторной подстанции

Компания «ЭНЕРГОПРОМ-АЛЬЯНС» является производителем и поставщиком современного электротехнического оборудования. Предприятие серийно выпускает трансформаторные электроподстанции и реализует их на исключительно выгодных условиях. При выборе таких электроустановок исходят из следующих критериев:

Тип: повышающая или понижающая ТП, а также назначение в системе энергоснабжения.
Технические характеристики: входное и выходное напряжение, номинальная мощность, рабочие токи и частота.
Сфера применения: для электроснабжения промышленного объекта или населенного пункта.

Наша компания предлагает мачтовые и комплектные трансформаторные подстанции разных модификаций, купить которые можно по конкурентным ценам. Заказ на приобретение электрооборудования можно оформить на сайте или позвонив на контактные номера +7 (800) 500 49 69, +7 (495) 150 72 22.

Трансконтинентальные суперсети постоянного тока

22 февраля 2017 года в Пекине рабочая группа по развитию глобального энергетического Интернета опубликовала результаты трёх исследовательских проектов: «Белую книгу о стратегии развития глобального энергетического Интернета», «Технологии и перспективы трансграничной и трансконтинентальной электронной межсистемной связи» и «Развитие и будущее глобального энергетического Интернета (2017)», в которых была предложена система стратегии глобального энергетического Интернета, идеи и пути развития, описаны перспективы строительства экологически чистой, низкоуглеродной, взаимосвязанной и совместно используемой глобальной энергетической общности. В статье отмечается, что обсуждение строительства глобального энергетического Интернета — инициатива, выдвинутая председателем КНР Си Цзиньпином на саммите ООН по глобальному развитию 26 сентября 2015 года, направленная на содействие удовлетворения глобального энергетического спроса чистыми и зелеными способами. Эта инициатива получила широкое одобрение и позитивные отклики со стороны международного сообщества. В марте 2016 года в Пекине была официально создана рабочая группа по развитию глобального энергетического Интернета, став первой международной организацией в сфере энергетики в Китае, первая партия членов включает 80 стран c пяти континентов. Энергетическая, информационная и транспортная сеть — интеграция этих трёх сетей рассматривается как неизбежная тенденция современного глобального развития. Информационная и транспортная сети уже реализуют глобальную связь, развитие энергетической сети заметно отстает.

С тех пор Китай пытается убедить мир построить высоковольтные магистрали, которые составят основу глобального энергетического интернета. Этот план обернуть планету сетью межконтинентальных линий электропередач практически ни к чему не привёл. Тем не менее, судьба так называемых суперсеток, меняется, пусть и не в том впечатляющем масштабе, который первоначально предполагался.

Highway to high voltage

Идея создания международных энергетических сетей для использования удалённых возобновляемых источников энергии не нова. В США в 1930-х годах было предложение построить электросеть от дамб на тихоокеанском северо-западе до потребителей в Южной Калифорнии, но проект был раскритикован и отвергнут. В 1961 году президент США Джон Кеннеди поручил реализовать масштабный проект с использованием новой шведской технологии HVDC (high-voltage direct current). Проект был реализован в тесном сотрудничестве General Electric со шведской ASEA и получил название Pacific DC Intertie.
Европа начала унифицировать свои энергосети в 1950-х годах, а в настоящее время крупнейшая унифицированная энергосеть UCTE обслуживает 24 страны.

Проводится серьёзная работа по унификации европейской сети UCTE с соседней Единой энергетической системой России и стран бывшего СССР. Если эта работа будет завершена, то эта масштабная энергосеть охватит 13 временных зон от Атлантического до Тихого океана.

Поскольку подобные энергосети охватывают огромные расстояния, а также из-за проблем с контролем, мощности для передачи больших объёмов электроэнергии остаются ограниченными. В концепциях SuperSmart Grid (Европа) и Unified Smart Grid (США) указываются основные технологические улучшения, необходимые для обеспечения стабильной работы и прибыльности таких трансконтинентальных мегасетей.

Китай обладает производственными и технологическими преимуществами в линиях электропередачи постоянного тока сверхвысокого напряжения и стал лидером в предложении глобальных технических стандартов. Если планы когда-либо будут реализованы, это даст преимущества, которые могут иметь большие геополитические последствия, предоставляя Китаю власть и влияние, аналогичные тем, которые получили США, сформировав глобальную финансовую систему после Второй мировой войны.

Суперсети до этого не были построены потому, что они дорогие, политически сложны и непопулярны — им приходится пересекать множество «дворов». Например, японские политики до сих пор не осмеливаются даже намекать на возможность того, что они могут добровольно подключить национальную энергетическую систему к китайской. Текущий японский энергетический план удвоит потоки электроэнергии между всё ещё изолированными внутренними сетями страны — потенциальное начало — но мало говорит о подключении к другим странам.

Климатические цели

И всё же не Китай вызывает возобновление интереса к ЛЭП, которые могут обеспечивать потребителей в одной стране электричеством, вырабатываемым за сотни, даже тысячи километров, в другой. Это связано с тем, что обязательства по обеспечению углеродной нейтральности, технологический прогресс и улучшенные стимулы к снижению затрат ускоряют широкое расширение производства возобновляемой энергии.

Прогнозируемые инвестиции

Угольные, газовые и даже атомные электростанции можно построить рядом с потребителями, которых они обслуживают, но солнечные и ветряные электростанции, которые, необходимы для достижения климатических целей — нет. Их нужно размещать там, где сильнее всего ветра и солнце, в сотнях или тысячах километров от городских центров.

Протяженные ЛЭП могут соединять пиковую дневную солнечную энергию в одном часовом поясе с пиковым вечерним спросом в другом, уменьшая волатильность цен, вызванную несоответствием спроса и предложения, а также потребность в резервных мощностях на ископаемом топливе, когда солнце или ветер исчезают.

По мере того, как развитые страны постепенно отказываются от углерода для достижения климатических целей, им придётся потратить не менее 14 триллионов долларов на укрепление энергосетей к 2050 году. Это лишь немного меньше прогнозируемых расходов на новые возобновляемые генерирующие мощности, и становится всё более очевидным, что линии постоянного тока высокого и сверхвысокого напряжения будут играть важную роль. Вопрос в том, насколько они будут интернациональными?

В апреле Европейский Союз создал рабочую группу, чтобы расширить свою сеть, которая уже является самой развитой международной системой торговли электроэнергией в мире. В феврале Дания объявила о планах построить искусственный энергетический остров стоимостью 34 миллиарда долларов, с конечной целевой мощностью в 10 ГВатт. Проект добавит две трети к общей существующей генерирующей мощности Дании, что слишком много для обслуживания только её внутреннего рынка.

Суперсеть Европы

Даже в США, которые среди развитых стран отстают от интеграции энергосистемы — как показало смертельное многодневное отключение электроэнергии в Техасе в феврале — интерес растёт. Предлагаются сценарии для трансконтинентальных линий HVDC для объединения трёх, всё ещё отдельных сетей США. При правильной инфраструктуре Нью-Йорк мог бы использовать богатые солнцем и ветром ресурсы Юга и Среднего Запада. Еще более амбициозная идея заключается в получении доступа к электроэнергии даже из Канады или чилийской пустыни Атакама, которая имеет самый высокий в мире уровень солнечной энергии на квадратный метр.

На развитие американской энергетической инфраструктуры выделены 100 миллиардов долларов для создания нового Управления по развертыванию сетей, «чтобы стимулировать дополнительные высокоприоритетные высоковольтные линии электропередачи» вдоль федеральных автомагистралей.

Обернуть планету проводами

На протяжении десятилетий Европа строила линии HVDC, чтобы обеспечить контролируемую подачу электроэнергии из сети переменного тока одной страны в другую: в 2018 году европейские страны продавали через границы 9% своей электроэнергии по сравнению с 2% в Северной и Южной Америке и 0,6% в Азии. Торговля имеет тенденцию к снижению цен за счёт усиления конкуренции. Это также повышает устойчивость, гарантируя, что в случае катастрофического выхода из строя энергосистемы одной страны она может просто использовать энергию других.

Но именно потребность в передаче электричества на большие расстояния сейчас вызывает большой интерес к суперсетям, поскольку стремление заменить ископаемое топливо возобновляемой энергией набирает обороты. Это особенно верно для морских ветряных электростанций, которые рассматриваются как ключевая область роста для возобновляемых источников энергии. Хотя преобразование переменного тока в постоянный и обратно на каждом конце кабеля является дорогостоящим, более низкие коэффициенты потерь означают, что линии электропередач постоянного тока высокого напряжения становятся экономичными на расстояниях более 500 миль (800 км) над землей и 31 мили (50 км) под землей (водой).

Hornsea 1, крупнейшая в мире оффшорная ветряная электростанция, находится в 120 километрах (75 милях) от побережья Великобритании. Dogger Bank, еще более крупный британский проект после завершения, будет на 5 миль дальше. А с развитием турбин на плавучих платформах есть несколько ограничений на то, насколько далеко ветряные электростанции могут быть выведены в море. В июне 2021 года Hitachi ABB Power Grids Ltd., крупный поставщик технологий HVDC, запустила новую линейку трансформаторов, разработанных специально для плавающих турбин.

В Hitachi ABB Power Grids, компании созданной в 2020 году, когда японская Hitachi купила 80% шведско-швейцарского электросетевого бизнеса ABB за 6,85 миллиарда долларов, не сомневаются, что спрос на преобразователи переменного тока в постоянный, производимые компанией, будет расти. «Нам нужно активно идти навстречу ветру, и в лучшие солнечные места — в пустыню в Чили или на север России в арктические ветровые зоны, где сильный ветер дует круглый год». В Великобритании ABB Hitachi прокладывает кабель из Йоркшира к одной из ветряных электростанций Доггер-Бэнк.

Пустыня Гоби в Монголии находится в центре суперсетевого проекта Северо-Восточной Азии, продвигаемого как Китаем, так и японским Институтом возобновляемой энергии. Теоретически Гоби может поставлять 2,6 ТВатт ветровой и солнечной энергии, что вдвое превышает установленную мощность генерирующих мощностей США. Потенциал Гоби остается в значительной степени нереализованным, отчасти потому, что в настоящее время слишком мало средств вложены для доставки производимой там электроэнергии за пределы крошечного рынка Монголии.

Чтобы суперсеть начала развиваться, Монголия должна показать, что может создавать возобновляемые источники энергии, может привлекать инвестиции и имеет соответствующую нормативно-правовую среду. Монголия ещё не прошла эти испытания. В 2020 году начались разработки новых мощностей по выработке электроэнергии для экспорта в Китай — но путем строительства новой угольной электростанции.

Солнечные станции в Гоби

В декабре Китай завершил строительство линии сверхвысокого напряжения постоянного тока протяженностью 970 миль и напряжением 800 киловольт за 3,45 миллиарда долларов, которая будет передавать солнечную и ветровую энергию с высокогорных равнин Тибета в центральную часть Китая. Это последовало за строительством ЛЭП на 1,1 Мегавольт, которые могут передавать до 12 ГВатт электроэнергии — больше, чем вся установленная генерирующая мощность Ирландии — от пустынь и гор провинции Синьцзян до порога Шанхая (2000 миль). (Высоковольтные кабели классифицируются от 500 кВ и выше, а сверхвысоковольтные — от 800 кВ и выше.)

Глобальные усилия по созданию суперсетей были возглавлены Глобальной организацией по развитию и сотрудничеству в области энергоснабжения (Geidco, Global Energy Interconnection Development and Cooperation Organization), поддерживаемой ООН организацией, базируемая в Пекине. Поэтапный план начинается с укрепления национальных сетей и переходу к созданию региональных сетей, прежде чем, наконец, примерно в 2070 году, завершится строительство полной 18-канальной сети, охватывающей всю Землю.

Государственная электросетевая корпорация Китая SGCC (State Grid Corp. of China), крупнейшая в мире энергокомпания, активно покупает зарубежные сети, что позволяет ей частично укрепить свои позиции на первом этапе. С 2008 года она приобрела до 85% акций компаний по распределению электроэнергии на Филиппинах, в Португалии, Австралии, Гонконге, Бразилии, Греции, Италии и в прошлом году в Омане. Другие китайские компании также покупают акции зарубежных сетей.

Если США ещё не озвучивали тех опасений по поводу безопасности, которые вызывают глобальные сетевые усилия, это связано с тем, что из 125000 км высоковольтных сетей Geidco, нанесённых на карту в отчете за 2019 год, построено очень мало. Исключением является первый этап соединения Пакистан-Китай, который должен быть запущен в конце 2021 года.

Суперсеть Северо-Восточной Азии пока остается настольным проектом. Инициатива Азиатского банка развития, охватывающая семь стран субрегиона Большого Меконга по торговле электроэнергией и межсетевым соединениям, с момента своего запуска в 1992 году продвигается медленно.

Выгода для России и СНГ

По подсчётам учёных, построение в Евразии системы, на 100% использующей «чистую» энергию, будет стоить примерно в два раза дешевле, чем постройка нужного количества атомных электростанций аналогичной суммарной мощности.

По утверждению специалистов, наиболее эффективной система будет при объединении как можно большего числа регионов Евразии в единую энергетическую систему. Чем больше энергосетей будут объединены в одну суперсеть, тем меньше будет потребность в буферных устройствах, предназначенных для накопления и хранения избыточной энергии.

По данным исследователей, мощность объединённых энергетических систем России и Центральной Азии составляет 388 ГВт, из которых на долю ветряной и солнечной энергии приходится всего 1,5 ГВт (менее 0,4%). По данным от 2008 года, суммарная мощность, на которую способны энергетические системы стран СНГ, находилась в районе 300 ГВт.

По расчётам учёных, кроме уменьшения общей стоимости системы по сравнению с использованием АЭС, примерно на 20% должна будет снизиться и конечная стоимость электроэнергии.

В настоящее время основу российской электроэнергетики составляют 600 электростанций суммарной мощностью 210 ГВт, работающих в составе ЕЭС России. Около 61% мощности обеспечивают тепловые электростанции, 21% — гидроэлектростанции, 17% — атомные. Менее 1% приходится на экспериментальные солнечные и ветряные электростанции.

Fiat Lux

Основным недостатком высоковольтной ЛЭП постоянного тока является необходимость преобразования типа тока из переменного в постоянный и обратно. Используемые для этого устройства требуют дорогостоящих запасных частей, так как, фактически, являются уникальными для каждой линии. В отличие от ЛЭП переменного тока, реализация мультитерминальных ЛЭП постоянного тока крайне сложна, так как требует расширения существующих схем до мультитерминальных. Управление перетоком мощности в мультитерминальной системе постоянного тока требует наличия хорошей связи между всеми потребителями.

Трансформатор сверхвысокого напряжения постоянного тока

Основным преимуществом высоковольтных ЛЭП постоянного тока является возможность передавать большие объёмы электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями, чем у ЛЭП переменного тока. В зависимости от напряжения линии и способа преобразования тока потери могут быть снижены до 3 % на 1000 км. Передача энергии по высоковольтной ЛЭП постоянного тока позволяет эффективно использовать источники электроэнергии, удалённые от энергоузлов нагрузки.

Линии электропередачи переменного тока могут связывать только синхронизированные электрические сети переменного тока, которые работают на той же самой частоте и в фазе. Много зон, которые желают поделиться энергией, имеют несинхронизированные электрические сети. Энергосистемы Великобритании, северной Европы и континентальной Европы не объединены в единую синхронизированную электрическую сеть. У Японии есть электрические сети на 60 Гц и на 50 Гц. Континентальная Северная Америка, работая на частоте 60 Гц, разделена на области, которые несинхронизированы: Восток, Запад, Техас, Квебек и Аляска. Бразилия и Парагвай, которые совместно используют огромную гидроэлектростанцию Итайпу, работают на 60 Гц и 50 Гц соответственно. Устройства HVDC позволяют связать несинхронизированные электрические сети переменного тока, а также добавить возможность управления напряжением переменного тока и потоком реактивной мощности.

На правах рекламы

Закажите сервер и сразу начинайте работать! Создание сервера в течение минуты!