© 2019 Teplovichok Today. Сайт создан на Wix.com

  • White Facebook Icon
  • White Twitter Icon
  • Google+ Иконка Белый
  • Teplovichok Today

Ограничения при выборе мест установки ВЭС

Сигитов Олег – аспирант кафедры "Электроэнергетические системы и сети" НИУ МЭИ.


В следствие растущей установленной мощности ветровых электростанций в Единой энергетической системе России встает вопрос их рационального расположения.


Сегодня в России начинается активное развитие возобновляемой энергетики. Несмотря на обеспеченность традиционными источниками энергии, развитие возобновляемых источников энергии входит в ряд стратегических документов, включая проект «Энергетической стратегии России на период до 2035 года», в котором определены цели и направления развития отрасли.


Между тем наблюдается отсутствие широкого перечня российских рекомендаций по выбору мест установки системы ветровых электростанций. В связи с этим возникают трудности при формулировании комплексного подхода выбора мест установки ветровых электростанций, учитывая не только технические требования, но и иные требования законодательства Российской Федерации.


В зарубежной литературе экспертами отмечается отсутствие однозначных и простых правил для определения подходящих мест установки ветровых электростанций (далее – ВЭС). Зачастую приводятся рекомендации, на основании которых собственник может разрабатывать проект. Помимо очевидных критериев выбора места установки ВЭС, таких как среднегодовая скорость ветра и пропускная способность существующей электрической сети, большая часть рекомендаций основывается на требованиях к логистике, землепользованию, охране труда, пожарной безопасности и других требованиях. В [1], [2], [3] приведены рекомендации в виде ограничений на выбор места установки ветровых электростанций, среди которых можно отметить следующие:


1) логистика – является важнейшим фактором и включает в себя:

  • совместимость проекта с существующей транспортной системой и обеспечение доступа к площадке ВЭС и подъездным путям;

  • наличие дорог общего пользования, пригодных для перевозки тяжелых транспортных средств;

  • строительство дорог низкого качества, необходимых для перевозки компонентов ветровых электростанций и тяжелых строительных машин (например, подъемных кранов, тяжелых грузовиков);

  • минимальное неудобство другим участникам дорожного движения при доставке частей ВЭУ;


2) ограничения по землепользованию:

  • планируемая площадь застройки прилегающих территорий;

  • пригодность грунта для установки ВЭУ;

  • наличие уникальных геологических объектов;

  • существующие и/или запланированные памятники и заповедники;


3) ограничения по охране труда и пожарной безопасности:

  • исключение мест с потенциальной опасностью для существующих объектов в зоне размещения ветроэнергетической установки (далее – ВЭУ) из-за вероятности опрокидывания ВЭУ;

  • нахождение аэродинамического и механического шумов в допустимых пределах;

  • исключение эффекта мерцания теней, негативно влияющего на близлежащее население;


4) другие требования:

  • наличие вблизи мест установки оборонительных объектов – включает в себя воздушную безопасность, а также защиту радаров и средств связи от помех, вызванных движением лопастей;

  • наличие вблизи ВЭС высокочастотных каналов связи – при близком прохождении каналов связи, ВЭУ могут оказывать негативное влияние на передачу теле- и радиосигналов.


Стоит отдельно отметить, что при оценке ветроэнергетического потенциала следует ориентироваться не на среднюю скорость ветра, а на выработку электроэнергии. Это связано с мощностной характеристикой ветроэнергетической установки. На рисунке 1 представлена данная характеристика ветроэнергетической установки Enercon E-101 E2 – 3,5 МВт серым цветом.



Рис. 1. Мощностная характеристика ветроэнергетической установки Enercon E-101 E2 – 3,5 МВт


В таблицах 1 и 2 приведены случаи, представляющие, что несмотря на в два раза большую среднесуточную скорость ветра, выработка электроэнергии меньше в два раза.


Таблица 1. Среднесуточная скорость ветра и выработка электроэнергии в случаи 1.


Таблица 2. Среднесуточная скорость ветра и выработка электроэнергии в случаи 2.


Интеграция ветровых электростанций большой мощности потребует постройку новых воздушных линий электропередачи (далее – ВЛ), отходящих от станции. При этом ВЛ должны использовать максимальную пропускную способность для получения экономической эффективности. В таблице 3 по справочным данным из [4] приведены параметры ВЛ для одноцепных ВЛ.


Таблица 3. Параметры ВЛ 110-1150 кВ.


Потеря генерации в случае аварии на ВЛ 220 кВ будет соизмерима с погрешностью прогноза выработки ВЭС, не более 10%. Потеря генерации в случае отключения линии 330 кВ и выше приведет к системной аварии, поэтому ВЛ 220 кВ является предпочтительной для обеспечения системной надежности.


При этом для двухцепных ВЛ количество площадок для заданной нагрузки уменьшается в два раза. При сравнении ВЛ 220 кВ, количество площадок для ветровых электростанций меньше чем для ВЛ 110 кВ более чем в 5 раз.


В таблице 4 по данным [5] представлено сравнение базовых укрупнённых показателей стоимости сооружения 1 км для двухцепных ВЛ.


Таблица 4. Сравнение стоимости сооружения для двухцепных ВЛ 110-220 кВ.


Несмотря на низкую стоимость ВЛ 110 кВ, вариант 220 кВ является оправданным за счет меньшего количества отходящих ВЛ системы ВЭС мощностью 3,3 ГВт.


Таким образом использование ВЛ 220 кВ для системы ВЭС большой мощности является целесообразным исходя из вероятности отключения ВЛ, количества площадок всей системы ВЭС и стоимости сооружения ВЛ.


Объединяя вышеизложенное, сформулирован следующий подход выбора оптимального расположения системы ветровых электростанций.


Подходы:

  1. Объект ВИЭ работает с максимальной эффективностью, преимущественно производя только активную мощность.

  2. Выбор площадки с меньшей производительностью не может быть определяющим из-за экономической неэффективности.


Главный критерий выбора площадок: Максимальная годовая выработка электроэнергии (экономическая эффективность).


Ограничения:

  1. Логистика, землепользование, охрана труда и пожарная безопасность и др. требования.

  2. Пропускная способность отходящих ВЛ 220 кВ.


Таким образом каждая площадка ВЭС будет выбираться из условия максимальной годовой выработки электроэнергии при различных ограничениях на размещение ВЭУ внутри выбранной площадки с ограничением максимального количества ВЭУ в соответствии с пропускной способностью ВЛ 220 кВ.


Заключение:


До 2023 года в ОЭС Юга должно быть введено в эксплуатацию около 3 ГВт возобновляемых источников энергии. Для успешной интеграции значительных объёмом генерации в ОЭС Юга необходимо решить проблему их оптимального взаимного расположения. Предложенный подход к определению взаимного расположения системы ветровых электростанций направлен на дальнейшее развитие рекомендаций по расположению ВЭС, содержащих требования российского законодательства, а также учитывающих зарубежный опыт.



Список литературы:

  1. Barrow Borough Council. «Suitable Areas for Wind Energy. Technical Document. July 2018 Update»

  2. EU Guidance on wind energy development in accordance with the EU nature legislation. 2011.

  3. New Zealand Wind Energy Association. 2013. «Practical constraints associated with developing a wind farm»

  4. Файбисович Д. Л., Карапетян И. Г., Шапиро И. М. «Справочник по проектированию электрических сетей». Издательство: НЦ ЭНАС, 2017 г.

  5. «Проектирование районной электрической сети: методические указания к курсовому проектированию по курсам "Электрические сети электропитающих систем" и "Электроэнергетические системы и сети" по направлению "Электроэнергетика"» / А. А. Глазунов, Г. В. Шведов, Моск. энерг. ин-т (МЭИ ТУ) . – М. : Издательский дом МЭИ, 2010.


Просмотров: 196