Диссертация (Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов), страница 4

Мощности потребителей по группам следующие: потребители группы А:= 5,3 кВт, потребители группы Б:= 0,01…50,0 кВт, потребители группы В:= 25,0…320,0 кВт, потребители группы Г:= 0,3…58,4 кВт,= 5,3 кВт;= 1,9 кВт;= 57,3 кВт;= 5,6 кВт;2) 97,1 % рассмотренных ВТП МГ относятся к потребителям переменного токапромышленной частоты 50 Гц;3) рассмотренные ВТП МГ отличаются широким спектром требований к показателямкачества электроэнергии: допустимым отклонениям частоты и напряжения электропитанияот номинального значения;4) среди рассмотренных ВТП МГ имеются потребители всех категорий по надежностиэлектроснабжения, в том числе электроприемники ОГ-1 (0,3 % потребителей). При этомбольшая часть потребителей относится к потребителям 3 (55,3 %) и 1 (42,5 %) категории понадежности электроснабжения.Среди потребителей 1 категории имеются потребителипостоянного тока (2,9 % от общего количества потребителей).

Незначительная часть ВТП(1,9 %) относится к потребителям 2 категории по надежности электроснабжения, однакоследует отметить, что установленные мощности данных потребителей в большинствепревышают мощности потребителей ОГ-1, 1 и 3 категорий;5) для 99,2 % рассмотренных ВТП МГ возможно использование АИП в качествеосновного или резервного источника (в соответствии с требованиями СТО [24]), при этом вкачестве основного и единственного – допускают 54,5 % потребителей.

Вместе с тем,следует отметить, что согласно п. 7.7 СТО [24] при отсутствии систем внешнегоэлектроснабжения (или их низкой надежности) в качестве независимых основных или17резервных источников питания электроприемников линейной части МГ используются АИП,которые могут быть, в том числе, на основе ВИЭ;6) с точки зрения целесообразности использования АИП с энергоустановками наоснове ВИЭ, например, с ВЭУ, большое значение приобретает вопрос поддержания частотынапряжения электропитания потребителей.Предложенная классификация ВТП МГ позволила оценить долю потребителей покаждой категории надежности электроснабжения, для которых допустимые отклонениячастоты находятся в пределах, соответствующих требованиям к изолированным системамэлектроснабжения с автономными генераторными установками по ГОСТ [25]: потребители группы А: отсутствуют; потребители группы Б: 27,9 % от общего количества ВТП МГ си= 1,7 кВт; потребители группы В: 1,4 % от общего количества ВТП МГ си= 25,0…320,0 кВт= 66,0 кВт; потребители группы Г: 16,9 % от общего количества ВТП МГ си= 0,1…50,0 кВт= 0,3…58,4 кВт= 5,6 кВт.7) в целом, практически для половины рассмотренных ВТП МГ (49,1 %) с0,01…320,0 кВт и== 4,8 кВт возможно использование АИП в качестве основного илирезервного источника питания с требованиями по отклонению частоты, соответствующимитребованиям к изолированным системам электроснабжения с автономными генераторнымиустановками по ГОСТ [25].

50,1 % потребителей с= 0,1…40,0 кВт и= 5,3 кВт, длякоторых так же возможно использование АИП в качестве основного или резервногоисточника питания, предъявляют требования к допустимым отклонениям частоты,соответствующие требованиям к синхронизированным системам электроснабжения по ГОСТ[25], поэтому в этом случае для АИП на основе ВИЭ, скорее всего, потребуютсядополнительные мероприятия по поддержанию частоты в системе электроснабженияпотребителей.8) 11,6 % потребителей с= 0,3…58,4 кВт,= 5,1 кВт (группа Г22) предъявляютнаиболее низкие требования к показателям качества электроэнергии и для них возможноиспользование АИП на основе ВИЭ в качестве единственного источника питания.Таким образом, из всего многообразия рассмотренных ВТП МГ газотранспортногопредприятия предложенная классификация позволила выделить:а) группу потребителей, предъявляющих требования по отклонению частоты,соответствующиетребованиямкизолированным18системамэлектроснабжениясавтономными генераторными установками по ГОСТ [25], для которых возможно применениеАИП на основе ВИЭ в качестве основного или резервного источника питания;б) группу потребителей, для которых применение АИП на основе ВИЭ в качествеединственного источника питания является наиболее целесообразным;в) группу потребителей, предъявляющих повышенные требования к показателямкачества электроэнергии и надежности электроснабжения, для которых обеспечениезаданных показателей качества вырабатываемой АИП на основе ВИЭ электроэнергиитребует дополнительных мероприятий с соответствующими затратами.Следует отметить, что применение ЭК, имеющих в своем составе энергоустановки наоснове ВИЭ, традиционных энергоносителей, а также АБ, позволяет повысить и принеобходимости обеспечить заданный уровень надежности электроснабжения потребителей исоответствие показателей качества электроэнергии предъявляемым требованиям, чтоособенно важно для удаленных потребителей.На рисунке 2 показано распределение экономического потенциала различных видовВИЭ (в млн т.у.т.) по федеральным округам Российской Федерации (по данным [26]).

Подресурсамигидроэнергетикиздесьпонимаютсяресурсы(потенциалы)малойгидроэнергетики.Из приведенного рисунка следует, что в каждом федеральном округе преобладают теили иные ресурсы ВИЭ. Одними из наибольших экономических потенциалов обладаютмалая гидроэнергетика и биомасса отходов. Однако применительно к электроснабжениюВТП МГ использование данных ресурсов не всегда осуществимо.В большинстве случаев трассы прохождения МГ достаточно удалены от малых рек, всвязи чем передача энергии от малых ГЭС на значительные расстояния являетсясдерживающимфакторомширокогоиспользованиямалойгидрогенерациидляэлектроснабжения ВТП МГ, несмотря на многие преимущества малой гидроэнергетики посравнению с другими видами ВИЭ.19Рисунок 2 – Распределение экономического потенциала возобновляемых источников энергиипо федеральным округам Российской ФедерацииИспользованиебиомассыотходовдляпроизводстваэлектрическойэнергиицелесообразно в зонах развитого сельского хозяйства, на агропромышленных комплексах,где имеются большие запасы отходов животного происхождения, на лесоперерабатывающихкомплексах при использовании древесных отходов.

В противном случае необходиматраспортировка отходов к местам их переработки. Данный фактор также являетсясдерживающим прииспользованииисточников электрическойэнергиина основепреобразования биомассы отходов для электроснабжения ВТП МГ.В настоящее время на различных объектах газовой отрасли уже используютсяисточники питания на базе ВИЭ, в том числе для электроснабжения ВТП МГ. В основномэто ВЭУ, ФЭМ и гибридные ЭК на их основе.На одном из газовых месторождений имеется опыт эксплуатации автономных ЭК наоснове ВИЭ в составе: ВЭУ; ФЭМ; термоэлектрогенераторов; блоков АБ.20Установлено около 120 подобных комплексов.В процессе эксплуатации ЭК отмечено следующее.Средняя выработка электроэнергии одной ВЭУ типа АIR-Х (номинальная мощность400 Вт при скорости ветра 12,5 м/с) и АIR Breeze (номинальная мощность 200 Вт прискорости ветра 12,5 м/с) за 2012 г.

составила от 2965 до 4782 Вт∙ч.Средняя выработка электроэнергии одной ВЭУ типа Whisper 200 (номинальнаямощность 1 кВт при скорости ветра 11,6 м/с) за 2012 г. составила 11616 Вт∙ч.Столь малые значения выработки электрической энергии ВЭУ объясняются невернымвыбором конструкции установки для данных условий эксплуатации (скоростей ветра), атакже неоптимальным выбором площадки для установки ВЭУ.Солнечные модули типа PSM 2-40 (пиковая мощность 40 Вт) эффективны только ввесеннее-летний период.

Средняя выработка электроэнергии одним модулем за 2012 г.составила 7066 Вт∙ч.Для электроснабжения некоторых ВТП МГ в Ленинградской области примененяютсяВЭУ и ФЭМ.ВЭУ «Бриз-5000» мощностью 5 кВт в составе блочно-комплектной электростанциивведена в эксплуатацию в 2008 г. как основной источник электроснабжения. В связи снизкой ветровой нагрузкой и малым количеством электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ, внастоящее время ВЭУ используется как резервный источник электроснабжения, а рольосновного источника выполняет вдольтрассовая ЛЭП.На одной из площадок крановых узлов Северо-Европейского МГ установлена ВЭУмощностью 30 кВт. В ходе проведения пуско-наладочных работ было выявлено, чтоприменение ВЭУ малоэффективно.Для электроснабжения ГРП в одном из районов г. Санкт-Петербурга, ввидуневозможности присоединения к внешним сетям, принято решение о применении АИП.

Наосновании анализа климатических характеристик района расположения ГРП и данных опотребляемой мощности, в качестве источника питания принят ЭК в составе ВЭУ типа АIRBreeze, солнечных фотоэлектрических модулей серии ТСМ и гелевых АБ серии Ritar.

Исходяиз условия отсутствия поступления солнечного излучения и низких скоростей ветра втечение одних суток выбран источник бесперебойного питания, состоящий из четырех АБемкостью по 75 А·ч. АБ устойчиво работают в циклических режимах заряда-разряда свозможностью глубокого разряда.По состоянию на 2018 г. в системах электроснабжения промышленных объектовгазовой отрасли продолжается внедрение энергоустановок на основе ВИЭ.21В 2016 г. для электроснабжения восьми ГРП АО «Тулагоргаз» в Зареченском,Привокзальном, Центральном и Пролетарском районах, подключение которых к внешнейэлектросети нецелесообразно, установлены АИП в составе солнечных модулей, панелиуправления и блока бесперебойного питания.