Статия на проф. д-р инж. Валентин Колев – декан на

...
Статия на проф. д-р инж. Валентин Колев – декан на
Коментари Харесай

Предизвикателствата пред електропреносната система диктувани от целите на зеления преход

Статия на проф. доктор инж. Валентин Колев – декан на Електротехническия факултет на Технически университет – София и гл. ас. доктор инж. Ива Драганова – Златева за В осъществяване на задачите за прекосяване към нисковъглеродна, сигурна и конкурентоспособна стопанска система в края на 2018 година Европейският парламент одобри нови цели за потребление на възобновими източници на сила и енергийна успеваемост. До 2030 година енергийната успеваемост на Европейския съюз (ЕС) би трябвало да се усъвършенства най-малко до 32,5%, до момента в който делът на силата от възобновими източници би трябвало да е минимум 32% от крайното енергийно ползване на Европейски Съюз. Възобновяеми енергийни източници са водната сила, вятърната сила, слънчевата фотоволтаична сила, слънчевата топлинна сила, геотермалната сила, твърдите биогорива, дървените въглища, биогазовете, сметищните възобновими боклуци, течните биогорива и топлината от околната среда. За осъществяването на задачите и ръководството на Енергийния съюз страните членки на Европейски Съюз създават 10-годишен проект за „ интеграция на националната сила и климат “ с национални цели, принос, политики и ограничения. В плана за „ Интегриран проект в региона на енергетиката и климата на Република България “ за интервала до 2030 година [1] са избрани политиките и ограниченията за производството и потреблението на сила от възобновими източници и са заложени следните цели: делът на възобновимата сила в брутното извънредно ползване на сила да доближи 16% през 2021 година, а към 2030 година - 25%. Още по тематиката АЕЦ 30 юни 2023 Индустрия на фокус 20 юни 2023 20 юни 2023 През последните години се следи забележителен растеж на възобновимата сила в България. Първичното произвеждане на възобновима сила през 2017 година е 1 938 хиляди тона нефтен еквивалент (т.н.е.), като количеството се е нараснало общо с 90,1%, или 1,9 пъти по отношение на 2007 година. Това съставлява приблизително нарастване със 7,1% на година. Производството на първична сила от възобновими източници в страната изпреварва общия ритъм на напредък в ЕС-28. През 2017 година страните членки са нараснали производството с 65,6% по отношение на 2007 година, или средногодишно с 5,2%. Основна стратегическа цел за развиване на енергийния бранш е надеждно обезпечаване на чиста и налична сила за всички консуматори. Това може да се реализира посредством: Гарантиране на енергийната сигурност в страната и района и одобряване на ролята на България като енергиен стожер; Устойчиво потребление на локалните енергийни ресурси; Постигане на общоевропейските цели за декарбонизация; Повишаване на енергийната ефективност; Осигуряване на обективен преход на засегнатите региони.
Устойчивата промяна към нисковъглеродна енергетика изисква дълготрайна тактика, предвидимост и етапност без да бъде изложена на риск систематичната адекватност на електроенергийната система (ЕЕС) на страната. Гарантирането на адекватността и сигурността на ЕЕС на България, както и балансирането и регулирането в изискванията на Зелената договорка би трябвало да се обезпечи с надеждни нискоемисионни технологии, които имат разполагаемост за застраховане на потреблението на електрическа сила и еластичност за балансиране. Заедно с навлизането на електромобилността и развиването на технологиите за произвеждане на водород ще възникне нужда от увеличение каузи на генериращи мощности с висока разполагаемост. Необходимо е да се има поради, че ЕЕС на България не би могла да разчита на базова електрическа енергия от района, а би трябвало да търси решение на енергийната и националната си сигурност само на национално равнище. Към сегашния миг в ЕЕС на страната е разполагаем енергиен микс от генериращи източници, в които сигурността и устойчивостта се обезпечават най-вече от синхронните генератори от редовно значение в стандартните електроцентрали. Термичните блокове, разказани в Реформа 10 на План за възобновяване и резистентност, са с обща конфигурирана брутна мощ 4 874 MW, от които 3 648 MW са базова генерираща мощ, а 2 686 MW с опция за контролиране в денонощен прорез, употребяват се като базови или подвърхови мощности, както и за реализация на следните изключително значими и наложителни задания: - За първично контролиране на честотата и обменните мощности в границите на синхронната зона „ Континентална Европа “ на ENTSO-E; -  За присъединяване във вторичното контролиране на честотата и обменните мощности на ЕЕС на България; -  За поддържане на равнищата на напрежение в главните възли на ЕЕС; -  За поддържане на запаса по резистентност на ЕЕС; -  За поддържане на общия ресурс по инерция на ЕЕС; -  За присъединяване в защитния проект и проекта за възобновяване на ЕЕС след тежки повреди. Поради градивни и софтуерни особености на този стадий на развиването на науката и технологиите ВяЕЦ, ФЕЦ, ТФЕЦ, дребни Водноелектрическа централа, БиоЕЦ и фабричен Топлоелектрическа централа не могат да обезпечават запас за първично контролиране на честотата, както и да вземат участие в денонощното централизирано контролиране на напреженията в главните възли на ЕЕС. Също по този начин тези енергийни източници не могат да вземат участие във образуването на електроенергийни коридори от стартови централи, като затрудняват стабилността на островните режими, което значи, че ЕЕС ще загуби способността си за възобновяване посредством лични генериращи източници. За разлика от термичните електроцентрали ВЕИ дават несигурно произвеждане на електрическа сила, съразмерно на изменчивия примитивен енергоносител или произвеждане на електрическа енергия в заставен режим. С цел да се резервира енергийната самостоятелност на България и ролята й на чист експортьор на електрическа сила и балансьор за района Министерството на енергетиката създаде сюжет за електроенергийно развиване за интервала 2023 – 2053 година при следните допускания: Анализът на допусканията в горната таблица дават съображение да се смята, че е налице приоритет на нисковъглеродни и ВЕИ мощности, хидро и нуклеарна сила до 2050 година за поддържане на сигурността на доставките, като в същото време последователно се извеждат инсталациите на лигнитни въглища през интервала 2030 – 2038 година Това, несъмнено, ще зависи от пазарните равнища на цената на СО2, която се чака да доближи 100 €/tСО2 до 2030 година и 250 €/tСО2 до 2050 година Процесът на повишение на цената на излъчванията естествено довежда до понижаване на производството на електрическа енергия от въглищни централи с към 60% до 2030 година, което е еквивалентно на близо 55% понижение на излъчванията за България по отношение на 1990 г. Крайното търсене на електрическа енергия в България се чака да доближи към 61 TWh до 2050 година, като съставлява удвояване на това от 2020 година  Увеличеното търсене на електрическа енергия се дължи основно на електрификацията на превоза (електромобили) и производството на зелен водород посредством електролиза. Динамиката на конфигурираните мощности и произвеждане в интервала до 2053 година ще се развива по следния метод: - Въглищните централи последователно ще бъдат заместени в интервала 2030 – 2035 година с композиция от ВЕИ, Водноелектрическа централа и АЕЦ; - Инсталираните мощности се усилват с повече от 20 000 MW до 2050 по отношение на в този момент. Това нарастване се дължи на растежа на ВЕИ – 16 000 MW, Водноелектрическа централа ПАВЕЦ – повече от 2 000 MW; АЕЦ – 4 000 MW. Както стана ясно, нагоре се планува развиване на електропреносната мрежа (19 000 км), което включва създаване на електропроводни линии 400 и 110 kV. В проекта за развиване на електропреносната мрежа е маркирано, че развиването на мрежа 220 kV е със затихващи функционалности. Това развиване на електропреносната мрежа е обвързвано с построяването на към 20 000 MW нови ВЕИ. Необходимо е да се означи, че използваемостта на ВЕИ е по-малко от 25%, като за ФЕЦ, тя е дори под 20%. Това значи, че в по-голямата част от времето новоизградените електропроводи ще бъдат ненатоварени. Това допуска генериране на огромни количества реактивна капацитивна сила и обвързваното с това покачване на напреженията във основните точки на ЕЕС. Поради това е належащо да се направи следното: - Напречно компенсиране на електропреносната мрежа с реактори; - Използване на високотемпературни проводници след осъществен обстоен технико-икономически разбор. Присъединяването на възобновими източници на електрическа сила, употребявайки вятъра и слънцето като първична сила, слага нови провокации пред електрическите мрежи на преносните и разпределителните предприятия. Едно от тях е нуждата от преместване на потоци с огромна мощ с релативно дребна часова приложимост в годишен прорез (под 2000 часа), а това дефинира и ниска часова приложимост на новоизградените мрежи. Това постанова използването на технико-икономически метод при вземането на решение за увеличение на преносната дарба на електропреносните и разпределителните линии. В последните години точно заради тези аргументи бяха създадени разнообразни разновидности на високотемпературни нископровесни неизолирани проводници. В отчета се преглеждат разнообразни структури на подобен вид проводници, като е направено съпоставяне сред тях. Въвеждането в употреба на нови генериращи мощности от възобновими източници поражда нови провокации към операторите на преносната и електроразпределителните мрежи. Особено тежък е казусът с преместването на огромни мощности, генерирани от вятърни електрически централи и изключително от фотоволтаични електрически централи. При този вид генериращи мощности флуктуацията на генерираната мощ варира от 0 до номиналната стойност за малко време. В същото време часовата приложимост на конфигурираната мощ за ВяЕЦ е към 2000 часа, а за ФЕЦ е към 1200 часа. Това постанова въвеждането на нови условия към преносната система, а точно: опция за претоварване – в доста случаи до 2 пъти и повече. Увеличаването на преносната дарба на електрическата мрежа 110 kV може да стане или посредством увеличение на сечението на неизолираните проводници, което води до замяна на съществуващите стълбове или посредством монтиране на такива със същото сечение и тегло, само че с по-голямо възможно токово натоварване. Такива са по този начин наречените високотемпературни нископровесни проводници ВТНПП (high temperature low sag conductors - HTLS Conductors), които ще бъдат прегледани по-долу. - ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced) – общоприет необятно публикуван проводник; - ACSR/AW (Aluminium Conductor with aluminum clad steel core) – проводима част, изпълнена от алуминий, а носещата част – от специфична стомана с алуминиево покритие; - ACSR/TW (Aluminium Conductor with trapezoidal shaped aluminium conducting strands) – проводимата част на този вид високотемпературен проводник е изпълнена от трапецовидни обикновени проводници. Идеята за основаването на високотемпературни проводници се базира на нарастването на оптимално допустимия ток посредством структура, която разрешава по-висока токова компактност, надлежно по-високи температури, като наложително се резервира провесът на проводника в междустълбието заради ниския коефициент на линейно уголемение на материала. Различните видове високотемпературни нископровесни проводници (ВТНПП) се разграничават по структура и употребявани материали. Конструкцията на тези проводници в множеството случаи се състои от две елементи – проводима и носеща. Проводимата част се извършва или от отвърнат алуминий или от алуминиева сплав, осигуряваща температурната резистентност на материала. Носещата част се извършва от стоманена сплав или композитен материал, осигуряващ нужната здравина и ниско линейно уголемение. Напоследък се предлага един по-нов вид (AAAC), при който всички обикновени жилка са направени от алуминиева сплав, която извършва и двете функционалности. Този вид проводници още се назовават хомогенни, а всички останали нехомогенни. Ще си позволим да систематизираме другите структури високотемпературни нископровесни проводници (ВТНПП) в три съществени групи според от носещото жило: - сплав с основа стомана; - специфична стомана; - композитни. Композитните материали (или композит) са материали, които се състоят главно от корав армиращ пълнител (арматура) - стъклени или органични нишки (по-рядко железни нишки), и полимерни свързващи (матрица) - епоксидни, полиестерни и други смолни сформира. Чрез избор на вида и количеството арматура и матрица може в необятни граници да се трансформират другите свойства на композита – здравина, топлопроводност, херметичност, релативно тегло, химическа резистентност и други. Композитите имат за основа керамика или въглерод. Неизолираните проводници, изпълнени с носещо жило от композитен материал, имат следните присъщи особености: високи здравина на опън, модул на разтегливост, виброустойчивост, корозионна и киселинна резистентност и ниски коефициент на линейно уголемение, тегло и компактност. Поради високите механични индикатори на композитното жило е допустимо носещата част на проводника да бъде с по-малко сечение. Това дава опция на конструкторите да изпълнят проводимата част на проводника с по-голямо сечение от всички останали прегледани структури – 30%. От своя страна това води до доста по-ниско електрическо противодействие, по-ниски електрически загуби и обвързваните с това излъчвания на въглероден диоксид. Изводи Енергийната система на България може да се декарбонизира посредством продължаващо развиване на възобновими енергийни източници, съчетани с нови гъвкави нисковъглеродни мощности. Декарбонизацията на българската енергийна система води до увеличение на капиталовите разноски за индустриални мощности, както и на мрежовите разноски за транспорт и систематизиране. През идващите десетилетия предстоят основни промени в структурата на енергийния и мощностния микс, които водят до нужда от развиване на електроразпределителната и електропреносна мрежа на България. Това от своя страна води до пораждане на нови провокации и образуване на концепции за ръководството и контрола в тях. Крайната цел е България да има тактика, която подсигурява опазване на енергийната и национална сигурност на страната, стабилно потребление на локалните запаси и обезпечаване на условия за произвеждане, търговия и предпазване на електрическа енергия. ____________________________________________________________________________________________

Библиография [1] Януари 2019 г.;. [2] Стратегическа визия за развиване на електроенергийния бранш в Република България 2023 – 2053 г. [3] Отчет по дог. № 12НО-819А001/02.07.2012 година с НЕК ЕАД „ Технико-икономическо проучване на опциите за използване на проводници с нараснала преносна дарба в електропреносната мрежа на България " [4] Колев В., И. Драганова-Златева, Развитието на спомагателните услуги като инструмент за балансиране на ЕЕС и фунциите на бавното третично контролиране през годините до момента Сп. Енергетика 2020, бр. 7.
Източник: 3e-news.net

СПОДЕЛИ СТАТИЯТА


Промоции

КОМЕНТАРИ
НАПИШИ КОМЕНТАР