Иновативни технологии с влияние върху мрежата

“Иновативни технологии с влияние върху мрежата,

Технологиите за пренос на електричество играят определяща роля за устойчивостта на дадена ЕЕС и затова са подбрани като тема, която да бъде разгледана в анализа на GridTech. Партньорите по проекта ще анализират въздействието от използването на технологии като междусистемни връзки посредством постояннотокови кабели за високо напрежение (High Voltage Direct Current - HVDC), гъвкави системи за пренасяне на електроенергия при променлив ток (Flexible Alternating Current Transmission System - FACTS), фазорегулиращи устройства (Phase Shifting Transformers - PST) и широкообхватна система за наблюдение на ЕЕС (Wide Area Monitoring System - WAMS) при интегрирането в мрежата на възобновяеми енергийни източници.

При постояннотоковите електроенергийни връзки за високо напрежение се използва постоянен ток за пренос на големи количества електроенергия, което ги отличава от по-разпространените технологии за променлив ток.

Поради специфичните характеристики на системата, постояннотоковите връзки за високо напрежение са значително по-пригодни при пренос в сравнение с технологията на пренос чрез променливотокови връзки (High Voltage Alternating Current - HVAC) за специфични приложения като пренос на електроенергия на далечни разстояния, дълги подводни кабелни връзки и свързване на две ЕЕС с различна номинална честота или ЕЕС, които не работят в паралел. Скоростта и гъвкавостта на преноса чрез постояннотокови връзки за високо напрежение осигуряват на електропреносната система предимства, като увеличаване на преносната пропускателна способност, управление на потока на мощност, подобрение на динамичната устойчивост, регулиране на колебанията на активната мощност, както и регулирането и устойчивостта по напрежение.

Основното изискване в една преносна електроенергийна система е точното управление на потока на активна и реактивна мощност, за да се поддържа напрежението в системата в допустимите граници. Това се постига чрез електронен преобразувател (конвертор) и неговата способност е да преобразува променливия ток (alternating current - AC) в постоянен ток (direct current - DC) и обратно.

Процесът на преобразуване на постоянния ток при високо напрежение може по същество да използва два възможни вида конфигурация на трифазни конвертори/преобразуватели, конвертори за източник на напрежение (Voltage Source Converters - VSC) и конвертори за източник на ток (Current Source Converters - CSC). Съвременните постояннотокови електропреносни системи могат да използват всеки от двата вида конвертори - CSC или VSC – като основа за работа на преобразуването.

Конвертори за източник на напрежение (VSC)

Конверторите за източник на напрежение могат да осъществяват независимо управление на активна/реактивна мощност в двата края като работят с определен подход за контрол на вектора. Тази способност на конверторите за източник на напрежение (VSC) ги прави подходящи за свързване към слаби променливотокови мрежи (AC), т.e. без местни източници на напрежение.

При конвертора за източник на ток (CSC), постоянният ток DC се поддържа постоянен с малка флуктоация, като се използва голяма бобина и така се образува източник на ток на правотоковата страна. Посоката на енергийния поток през даден конвертор за източник на ток (CSC) се определя от полярността на постоянното напрежение, докато посоката на тока остава една и съща.

Все пак, конверторите на източник на напрежение (VSC), които са самокумутируеми са по-гъвкави от конвенционалните конвертори за източник на ток (CSC), тъй като позволяват да се управляват независимо една от друга активната и реактивната мощност.

Гъвкава променливотокова електропреносна система

Една гъвкава променливотокова електропреносна система е свързана с група устройства, базирани на силовата електроника, които са в състояние да повишат възможността за управление и устойчивостта на променливотоковата ЕЕС и да увеличат способността й за пренос на електроенергия.

Гъвкавите системи за пренасяне на електроенергия при променлив ток (FACTS) използват своята скорост и гъвкавост, за да предоставят на преносната система преимуществата на повишена преносна пропускателна способност, управление на потока на мощност, подобрение на устойчивостта и други преимущества.

С инсталирането на FACTS - устройството, в зависимост от вида и класа му, както и съобразно нивото на напрежение и състоянието на мрежа, в която е инсталирано съответното устройство, може да се постигне до 40-50% увеличение на преносната пропускателна способност.

От гледна точка на системните оператори, по-нататъшното навлизане на FACTS - устройствата ще зависи от способността на доставчиците на такива устройства да превъзмогнат цените и сложността им, посредством по-добре изградени стандартизации, взаимодействие и икономии от голям мащаба.

Фазорегулиращи устройства (Phase Shifting Transformers)

Операторите на преносни системи в Европа използват трансформатори за напречно фазорегулиращи устройства (Phase Shifting Transformers – PST) за управление на потока на активна мощност. Тези устройства са в състояние да управляват активната мощност чрез регулирането на разликата във фазовия ъгъл на напрежението между два възела от ЕЕС. При работа фазорегулиращите устройства (PSTs) оказват влияние върху естественото потокоразпределение в сложно затворените мрежи и по този начин могат да елиминират евентуални претоварвания в мрежата. Регулирането се осъществява с промяна на ъгъла на регулируемото напрежение чрез добавяне на напрежение от външен източник.

Все пак, фазорегулиращите устройства (PSTs) и подобни на тях съоръжения, които използват механични превключватели на стъпала, може да се прилагат само за ограничен брой задачи, при които не се изисква бързина, в условия на установен режим на ЕЕС.

Широкообхватни системи за наблюдение

Широкообхватните системи за наблюдение (Wide Area Monitoring System - WAMS) използват нова технология за събиране на данни като при нея се измерват векторните стойности на наблюдаемите параметри, за да създадат условия за наблюдение на преносната система на обширни зони, с оглед да се установяват и впоследствие да се противодейства на случаи на неустойчивост на ЕЕС.

Устройствата за векторно измерване (Phasor Measurement Unit - PMU) взема измерванията на ток, напрежение и честота в характерни точки от електроенергийната система, съхранява записаните резултати на дадено място с дискретност 100 милисекунди.

Измерените в един и същи момент вектори могат да дадат цялостна представа за текущото състояние на наблюдаваните възли от ЕЕС. При сравнението на тези моментни състояния, може да се проследи динамичното състояние или установения режим в критични възли на електропреносната мрежа.

/