Надежное электроснабжение является приоритетом для любой страны, обеспечивающим экономическую безопасность и стабильность. Монголия не является исключением. По этой причине в Монголии ведутся исследования, направленные на оптимизацию работы энергосистемы.
В настоящее время в монгольской энергосистеме сложилась ситуация, когда значения напряжения в контрольных точках энергосистемы достигают максимально допустимых значений, указанных в "Правилах единой системы", при минимальной нагрузке в ночное время и падают ниже минимально допустимых значений в вечернее время (перегрузка). Регулирование напряжения обеспечивается возбудителями генераторов на шинах, регулированием нагрузки трансформаторов (РПН) и коммутацией без возбуждения (ПБВ) или управляющими реакторами на подстанциях, но этого недостаточно.
Для решения этой проблемы проводятся исследования и расчеты по обобщению и разработке научно обоснованных средств регулирования напряжения.
Монгольская энергосистема состоит из четырех независимых региональных энергосистем: западной (ЗЭС), Алтай-Улиастайской (АУЭС), центральной (ЦЭС) и восточной (ВЭС). Электроэнергия вырабатывается восемью ТЭЦ, двумя ГЭС (Дургун и Тайшир), ветропарками Салхит, Цэций и Сайншанд, дизельными электростанциями на Алтае и в Улиястае, а также солнечными электростанциями малой мощности. Потребители получают электроэнергию через распределительную сеть в центральном, западном, восточном и южном районах Канда.
По состоянию на 2018 год все 335 существующих центров электроснабжения Somon1 во всех 21 провинциях Монголии подключены к ЦЭС. С экономической точки зрения, пропускную способность линий необходимо было использовать рационально, а их строительство требовало значительных капиталовложений.
Несмотря на большую протяженность распределительных линий, они экономически неэффективны, так как используются только для освещения в сомоне и поселковых центрах из-за очень низкой нагрузки.
Поскольку источники электроэнергии расположены в центральном регионе и сосредоточены в одном месте, координация перетоков напряжения и реактивной мощности очень затруднена, особенно на линиях электропередачи 110 кВ и 35 кВ.
Для решения этой проблемы были поставлены следующие задачи
- Оценить режим работы всей энергосистемы на основе расчетов;
- оптимизировать режим работы энергосистемы с целью поддержания нормального уровня напряжения и качества электрической энергии; и
- сформулировать рекомендации по техническим мероприятиям.
- Определить основные направления политики развития энергосистемы.
За последние пять лет были проведены работы по измерению уровней напряжения в контрольных точках энергосистемы Центрального региона.
Проблемы регулирования напряжения.
Поскольку основные источники электроэнергии расположены в Центральном регионе, а потребители разбросаны практически по всей стране, необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния влечет за собой не только значительные потери энергии, но и низкую пропускную способность.
Кроме того, стабильная работа и качество электроэнергии монгольской энергосистемы зависят от российской энергосистемы, которая не имеет мобильного регулирующего источника питания для различных возмущений, например, аварийных ситуаций, или для изменения пиковых нагрузок на минимальные в ночное время [2].
Кроме того, как уже отмечалось, регулирование напряжения в контрольных точках сопряжено с определенными трудностями. Линии электропередач и подстанции, расположенные на больших расстояниях друг от друга, не способны передавать большую мощность, необходимую для промышленности. Разница между минимальной и максимальной нагрузкой может достигать 30 % (рис. 1).
Этот фактор является одной из основных причин нестабильного уровня напряжения в удаленных участках сети. Расчет статической устойчивости энергосистем
Для определения режима статической устойчивости системы были проведены расчеты с использованием уравнений узловых напряжений:
Инновационный глушитель для круглых воздуховодов RT
где W - векторная функция n-последовательности, n - количество цепей в схеме моделирования без учета уравновешенных цепей, X - переменный вектор n-последовательности. В качестве значений переменного вектора X могут быть взяты напряжение и угловой коэффициент (в межполюсной системе координат) или эффективное и реактивное напряжение.
Для выполнения расчетов статической устойчивости требуется предварительная многомерная оценка.
При расчетах статической устойчивости комплексно учитываются различные факторы, такие как параметры токовой системы, ее загрузка, переход от нормального к ненормальному режиму, условия перегрузки или недогрузки, климатические условия и различные аварийные ситуации, в соответствии с требованиями к релейной защите и автоматике в рассматриваемых условиях [3].
Как показывает эксплуатация линий электропередачи 110 кВ (Бурган-Морон-Терман и Чойл-Сайншанд-Замин-Уд), регулировать напряжение для передачи электроэнергии в разное время года сложно, а без наличия источника питания на приемном конце ЛЭП или без переключения на другой уровень напряжения на ЛЭП, большая Передача электроэнергии невозможна.
Реактивная мощность, возникающая на линиях электропередачи 35 кВ, регулируется путем установки шунтирующих реакторов.
Монгольская энергосистема не имеет опыта работы с регуляторами напряжения, такими как синхронные двигатели или синхронные компенсаторы.
Статические компенсаторы VAR, установленные в 2013 году на ветроэлектростанции "Салхит" мощностью 50 МВт и на подстанции 220/35 кВ горнодобывающего комбината "Оюутолгой", предназначены только для регулирования напряжения и реактивной мощности на своих шинах Режим потребления и генерации реактивной мощности на шинах генератора ТЭЦ является одним из режимов регулирования напряжения и реактивной мощности, так как количество и мощность генераторов ТЭЦ невелики и не рассчитаны на регулирование необходимого широкого диапазона напряжения и реактивной мощности.
За последние два десятилетия все населенные пункты Монголии, включая небольшие административные единицы, были подключены к централизованному электроснабжению за счет средств государственного бюджета. Это стало важным социально-экономическим достижением, но усугубило существующие проблемы.
Анализ собранных данных обследования показал, что регулирование напряжения в контрольных точках системы 110/35 кВ традиционными методами невозможно, особенно при увеличении потребления электроэнергии и повышении требований потребителей к качеству электроэнергии в связи с развитием оборудования и технологий.
Поэтому в Монголии необходимо уделять особое внимание как структуре источников генерации и потребления, так и удаленности источников генерации от потребителей и развитию инфраструктуры передачи и распределения электроэнергии [2].
В Монголии основными производителями электроэнергии являются ТЭЦ. Поэтому приоритетным вопросом является выбор альтернативных источников энергии:
- строительство гидроэлектростанций, которые могут выступать в качестве регуляторов системы;
- внедрение возобновляемых источников энергии и других новых видов энергии (например, аккумуляторов).
К числу наиболее важных проблем в энергетическом секторе страны относятся:
- Ввод в эксплуатацию генераторов с широким регулированием реактивной мощности, новых электростанций и реконструкция существующих генераторов;
- Внедрение и реструктуризация расчетов регулирования напряжения и реактивной мощности (например, внедрение новых статических компенсаторов VAR). (1), (2), (3) и (4) основных линий электропередач с учетом прогнозируемого роста потребления электроэнергии и интересов производителей и потребителей;
- Снизить разницу между максимальной и минимальной нагрузкой за счет увеличения потребления электроэнергии в ночное время (на основе опыта Далханского металлургического комбината).