Электропередача постоянного тока

Через шесть лет после начала эксплуатации энергетическая готовность ППТ Itaipu достигла 99% и устойчиво сохраняется. Все вновь введенные ППТ и ВПТ после окончания периода приработки имеют энергетическую готовность 98–99% и по статистике являются весьма надежными элементами энергосистем.
Таким образом, электропередача постоянного тока может рассматриваться как хорошо отработанный элемент энергосистемы, обладающий, несмотря на значительную технологическую сложность основных составляющих, вполне приемлемыми техническими характеристиками.

Поскольку длительный прогноз сетевого строительства, несомненно, связан с прогнозами роста нагрузок и строительством новых электростанций, наибольший интерес представляют планы покрытия дефицита мощности в регионах, где он уже обнаружился (центр и северо-запад европейской части, Урал, часть Сибири и Дальнего Востока). Однако задачи покрытия дефицита мощности в указанных регионах за счет строительства дальних ППТ или применения ВПТ следует увязывать с возможностью транспорта электроэнергии в зарубежные энергосистемы. Такой комплексный подход может улучшить экономическое обоснование объектов постоянного тока, привлечь внимание зарубежных инвесторов и способствовать развитию взаимовыгодных обменов мощностями с зарубежными странами.

ПЕРСПЕКТИВЫ

Для применения ППТ в Единой национальной электрической сети России (ЕНЭС) существуют объективные предпосылки, исходящие из указанных выше преимуществ ППТ:

        большая протяженность территории страны;

        неравномерное распределение энергоресурсов и промышленности (наибольшие запасы минерального топлива и гидроресурсов – в Сибири, наибольшее сосредоточение населения и промышленности – в европейской части);

        большое число удаленных от центров потребления перспективных створов для сооружения ГЭС;

        формирование ЕНЭС в виде крупных региональных объединений, связанных между собой сравнительно слабыми связями.

В перспективных планах роль ППТ в ЕНЭС связана с необходимостью транспорта электроэнергии из энергоизбыточных регионов Сибири в центр, на юг и Дальний Восток (см. табл. 1). Это объясняется:

        снижением выработки электроэнергии на тепловых электростанциях (ТЭС) центра из-за ожидаемого снижения объемов поставки газа (например, дефицит газа в 2015 году ожидается на уровне 33 млрд м3);

        увеличением использования угольных ТЭС Канско–Ачинского бассейна и возможным строительством ТЭС на тугнуйских и ургальских углях;

        намеченными работами по достройке Бурейской ГЭС, строительству Южно-Якутского гидроэнергетического комплекса, Богучанской ГЭС и Тугурской приливной электростанции;

        разностью в ценах электроэнергии, произведенной в центре и в Сибири;

        необходимостью резерва мощности для обеспечения надежного энергоснабжения центра, целенаправленного управления режимами ЕНЭС.

В отличие от межсистемных связей переменного тока ППТ обеспечивают:

        возможность наиболее эффективного централизованного управления режимами большого по мощности и протяженного энергообъединения;

        локализацию аварий в энергообъединении и возможность реализации максимальной аварийной взаимопомощи энергосистем, не ограниченной условиями устойчивости;

        снижение объема использования средств противоаварийной автоматики и соответственно отключений потребителей;

        возможность параллельной работы энергосистем без необходимости предварительного приведения их к единому стандарту качества частоты и единым условиям аварийного регулирования, что особенно существенно при организации связей с энергосистемами других государств;

        отсутствие стохастических колебаний мощности и возможность объединения сколь угодно мощных энергосистем связями относительно малой пропускной способности с возможностью наращивания ее по мере необходимости;

        наиболее благоприятные условия функционирования межрегиональных и межгосударственных оптовых рынков электроэнергии и мощности.

СВЯЗЬ С ЗАРУБЕЖНЫМИ ЭНЕРГОСИСТЕМАМИ

Интерес к передаче постоянного тока подтверждается примерами использования ППТ и ВПТ в быстроразвивающихся Китае и Индии. В табл. 2 приведен перечень завершенных в последнее время проектов линий постоянного тока в Китае.
В Европе в последние годы наблюдается тенденция к интегрированию международных энергосистем для получения дополнительных эффектов от их совместной работы и для равноправного участия производителей и потребителей на международном рынке электроэнергии.
При этом передачам постоянного тока [5] отведена существенная роль как в силу географических причин (водные преграды между, например, Скандинавскими странами и материком), так и в силу характеристик ППТ, позволяющих контролировать перетоки мощности.
Из-за особого расположения России на Евро-Азиатском континенте отечественная энергосистема может стать не только крупнейшим экспортером электроэнергии, но и посредником в обмене энергопотоками для энергосистем сопредельных государств, что потребует значительного улучшения управляемости ЕНЭС.
Принципы объединения энергосистем для транспорта электроэнергии в сопредельные с Россией государства с использованием ВПТ могут быть предметом дискуссии [6], однако существующий опыт, в том числе зарубежный, свидетельствует, что связь между энергосистемами на постоянном токе позволяет более полно и эффективно контролировать переток мощности и выполнение контрактных обязательств.
Важными причинами использования ППТ для связи России с энергосистемами других государств являются:

        наличие в стране избыточных неиспользованных гидроресурсов, особенно в Сибири;

        сложности объединения на переменном токе с крупными зарубежными энергосистемами и из-за различий в системах регулирования частоты и мощности, других системах автоматики, различий в системах оперативного управления и нормативной базе и др.;

        большие расстояния, затрудняющие создание синхронных связей с энергосистемами стран, расположенных к югу от границ с Россией (энергообъединение среднеазиатских республик бывшего СССР, энергосистемы Китая, Кореи, Ирана, Турции и других стран);

        наличие широких водных преград ( при связи, например, с энергосистемами Японии и Турции).

В настоящее время на связях ЕНЭС с зарубежными энергосистемами эксплуатируются ППТ «Волгоград – Донбасс» (Россия–Украина) и ВПТ «Россия – Финляндия».
Параметры ППТ «Волгоград – Донбасс», построенной в 1962– 65 гг., были наивысшими для того времени: напряжение ±400 кв, мощность 720 МВт, длина линии 470 км. За прошедший период эксплуатации мощность ППТ (определяемая в основном Волжской ПС) снизилась до 360 МВт, а реальная рабочая мощность составляет около 200 МВт. В большой мере это связано с изношенным оборудованием ПС «Михайловская» в Донбассе, на которой до сих пор работают ртутные вентили, выпуск которых прекращен 30 лет назад.
Намечающийся процесс присоединения на переменном токе украинской энергосистемы к энергосистеме Европы может потребовать усиления электросвязей с Украиной на постоянном токе с возможной поставкой электроэнергии в страны Восточной Европы. В связи с этим может оказаться целесообразной реконструкция ППТ «Волгоград – Донбасс» с увеличением ее мощности и продлением линии к западу Украины.
В параллельную работу ППТ «Россия – Финляндия», о которой мы говорили выше, на энергосистему Финляндии в настоящее время подключается первый блок Северо-Западной ТЭЦ (С.-Петербург) мощностью 450 МВт. Объем поставляемой электроэнергии в Финляндию в последние годы значительно увеличился и превышает 10 млрд кВт·ч в год.
В табл. 3 приведен перечень перспективных ППТ традиционного исполнения для электросвязей с зарубежными энергосистемами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ивакин В.Н., Сысоева Н.Г., Худяков В.В. Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы. – М.: Энергоатомиздат, 1993.
2. Балыбердин Л.Л. и др. Увеличение мощности электропередачи 330/400 кВ с вставкой постоянного тока между энергосистемами России и Финляндии // Электрические станции. – 2004. – № 10.
3. Power Link, № 2, 1996 г. ABB Power Systems.
4. Передачи и вставки постоянного тока высокого напряжения / Под ред. В.В. Худякова. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
5. HVDC – A major option for the electricity networks or the 21st century. M. Chamia, IEEE WPM + 999 – Panel Session.
6. Зеленохат Н.И., Шаров Ю.В. Комбинированное объединение больших энергосистем // Электричество. – 2006. – № 5.