Моделирование вариантов развития электроэнергетической системы Республики Молдова с учетом параллельной работы с энергосистемами соседних стран

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Моделирование вариантов развития электроэнергетической системы Республики Молдова с учетом параллельной работы с энергосистемами соседних стран

В настоящей статье приведены результаты исследований и анализа режимов энергосистемы при различных структурных изменениях и режимов магистральных сетей и межсистемных высоковольтных связей и моделирование перетоков мощности, с целью выработки предложений по дальнейшему развитию энергосистемы с учетом интересов, как собственных, так и интересов соседних стран - Украины и Румынии.

При моделировании режимов энергосистемы Молдовы учтены существующие высоковольтные сети и собственные генерирующие источники Молдовы, а также рассмотрены варианты введения в работу новых линий электропередач, как внутренних, так и межсистемных. Это позволило оценить характеристики энергосистемы, уровни потерь, величины перетоков мощности, оценить транзитные возможности энергосистемы и сформулировать новые задачи по управлению параметрами режимов межсистемных и внутрисистемных высоковольтных связей.

Исходные посылки

Рассмотрены следующие варианты состояния энергосистемы Молдовы и межсистемных высоковольтных связей с энергосистемами Украины и Румынии при их синхронной параллельной работе:

- введение в работу новой ВЛ Бэлць (Молдова) - Сучава (Румыния), которая может быть выполнена в двух вариантах:

· в виде одноцепной ВЛ-400 кВ традиционной конструкции;

· в виде двухцепной управляемой самокомпенсирующейся ВЛ-200 кВ;

- введение в работу новой одноцепной компактной ВЛ-330 кВ п/ст 330 кВ Кишинэу - п/ст 400 кВ Вулкэнешть;

- сохранение в работе ВЛ-330 кВ Бельцы (Молдова) - Днестровская ГЭС (Украина);

- сохранение всех ВЛ-330 кВ, связывающих энергосистему Республики Молдова с узлом 330/400 кВ Молдавской ГРЭС и энергосистемой Юга Украины.

В расчетной схеме учтены сети и источники энергосистемы Украины и ее связи, обеспечивающие параллельную синхронную работу с энергосистемами России и Белоруссии. Энергосистема Румынии представлена ближайшими к энергосистеме Молдовы ветвями 400 кВ, а именно: Вулкэнешть - Исакча; Исакча - Смырдан; Смырдан - Гутинаш; Гутинаш - Бакэу Суд; Бакэу Суд - Роман; Роман - Сучава.

При этом в узлах указанных ВЛ-400 кВ сохранены нагрузки, которые реально имели место при их работе в составе единой энергосистемы Румынии.

Краткая характеристика энергосистемы Молдовы

Электростанции

В состав Молдавской энергосистемы входят Молдавская ГРЭС (ЗАО МГРЭС), Кишиневская ТЭЦ-1 (АО «CET-1»), Кишиневская ТЭЦ-2 (АО «CET-2»), Бельцкая ТЭЦ (АО «CET-Nord»), а также Костештская (ГП «NHE Costeєti») и Дубоссарская ГЭС.

Установленная электрическая мощность электростанций Молдавской энергосистемы на 1.01. 2008 г. составляет 1793,5 МВт, в том числе 425,5 МВт станций, расположенных на правом берегу (Табл. 1).

энергосистема высоковольтный строительство

Таблица 1. Генерирующие источники энергосистемы Молдовы

Поставка электроэнергии

Основными источниками электроснабжения правобережного энергетического района являются 4 электростанции и блок-станции сахарных заводов.

Отпуск электроэнергии электростанциями правобережного энергетического района в 2008 г. составил 1087,4 млн. кВт•ч. (Табл. 2).

Таблица 2. Количество электроэнергии, поступившей в сеть правобережного энергетического района в 2008 году от собственных станций

Системообразующие сети Молдавской энергосистемы

Перечень и параметры ВЛ-330; 400 кВ Молдавской энергосистемы и межгосударственных ВЛ приведен в таблице 3.

Таблица 3. Системообразующие сети Молдавской энергосистемы

Исходный режим. Зима 2008 года. Максимум электрических нагрузок

На рис. 1 изображена исходная схема сети. В работе находятся все ВЛ-330 кВ Молдавской энергосистемы, а также существующие связи ВЛ-330 кВ с энергосистемой Украины. ВЛ-400 кВ МГРЭС - Вулканешты также в работе.

Анализ результатов расчета показал, что режим характеризуется нормальными параметрами. Токовая загрузка линий не выходит за рамки допустимой. Уровни напряжений на шинах подстанций 330 кВ находятся в пределах 335,5 - 340 кВ.

Режим Молдавской энергосистемы при включении части ВЛ-400 кВ энергосистемы Румынии

Ниже рассчитаны режимы работы Молдавской энергосистемы с учетом нагрузок выделенного участка энергосистемы Румынии, включающего ВЛ и подстанции 400 кВ: Исакча - Смырдан - Гутинаш, Бакэу Суд, Роман - Сучава. Для этого выполнено присоединение участка сети Румынской энергосистемы к схеме исходного режима Молдавской энергосистемы путем включения ВЛ-400 кВ Вулкэнешть - Исакча. При этом были сбалансированы нагрузки и генерация на данном участке сети энергосистемы Румынии.

Режим энергосистемы при включении одноцепной ВЛ - 400 кВ Бэлць - Сучава

Данный режим получен при введении в исходную схему новой одноцепной линии Бэлць - Сучава 400 кВ. Присоединение линии ВЛ-400 кВ к п/ст Бэлць 330-кВ осуществлено с помощью автотрансформатора 330/400кВ.

Параметры ВЛ-400 кВ Бэлць - Сучава и автотрансформатора 330/400 кВ п/ст Бэлць приведены в таблице 4.

Таблица 4. Параметры ВЛ-400 кВ Бэлць - Сучава и автотрансформатора 330/400 кВ п/ст Бэлць

Режим энергосистемы при включении одноцепной ВЛ-330 кВ Кишинэу - Вулкэнешть

Данный режим получен при введении в исходную схему одноцепной новой линии Кишинэу - Вулкэнешть 330 кВ. Присоединение линии к п/ст Вулкэнешть 400 кВ осуществлено с помощью автотрансформатора 330/400кВ (табл. 5).

Таблица 5. Параметры ВЛ-330 кВ Кишинэу - Вулкэнешть и автотрансформатора 400 кВ

Режим энергосистемы при включении двухцепной УСВЛ -220 кВ Бэлць - Сучава

Данный режим получен при введении в исходную схему новой двухцепной УСВЛ-220 кВ Бэлць - Сучава. Двухцепная УСВЛ-220 кВ выполняется на опорах портального типа (рис. 2) или опорах типа «Чайка» (рис. 3). Прообразом является УСВЛ-110 кВ, построенная в Молдавской энергосистеме по разработкам Лаборатории управляемых электропередач ИЭ АНМ (рис. 4).

Присоединение УСВЛ-220 кВ Бэлць - Сучава к подстанции Бэлць 330 кВ осуществлено с помощью автотрансформатора 220/330кВ. Основные параметры оптимизированного варианта УСВЛ-220 кВ приведены в таблице 6.

Таблица 6. Параметры оптимизированного варианта УСВЛ-220 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Режим энергосистемы при включении одноцепной ВЛ-400 кВ Бэлць - Сучава, двухцепной УСВЛ-330 кВ Бэлць - Стрэшень - Кишинэу и одноцепной ВЛ-330 кВ Кишинэу - Вулкэнешть

Данный режим получен при введении в исходную схему следующих ВЛ:

- одноцепной ВЛ-400 кВ Бэлць - Сучава с заходом на подстанцию 330 кВ Бельцы через автотрансформатор 330/400 кВ;

- двухцепной УСВЛ-330 кВ Бэлць - Стрэшены - Кишинэу;

- одноцепной ВЛ-330 кВ Кишинэу - Вулкэнешть с заходом на подстанцию Вулкэнешть через автотрансформатор 330/400 кВ.

Расчетная схема данного варианта энергосистемы приведена на рис. 5.

Электрические параметры двухцепной УСВЛ-330 кВ приведены в таблице 7.

В качестве УВЛ-330 кВ принята двухцепная оптимизированная УСВЛ-330 кВ, выполненная на двухстоечных V-образных опорах (рис. 6).

Сопоставительный анализ параметров режимов энергосистемы Молдовы при различных вариантах включения новых внутрисистемных и межсистемных ВЛ

Рассмотренные варианты электроэнергетической системы Молдовы были сформированы на базе исходной расчетной схемы 2008 года и различаются тем, что в каждом из них введены те или иные ВЛ и их сочетания.

Рис. 6. Вариант оптимизированной опоры двухцепной УСВЛ-330 кВ, провода 3АС-300/39, r_p=0,5 м

Таблица 7. Электрические параметры двухцепной УСВЛ-330 кВ с проводами 3хАС-300/39, при r_р=0,5 м, (при угловом сдвиге напряжений сближенных фаз цепей и=120 эл. гр.)

Всего было исследовано 8 вариантов (включая исходный) состояния электрических сетей энергосистемы Молдовы. Все они удовлетворяют требованиям по уровням напряжений в узлах, однако различаются по межсистемным и внутрисистемным перетокам мощности.

На основании выполненных расчетов построены таблицы 8,9, также рис. 7, где приведены величины межсистемных перетоков мощности по ВЛ-330 кВ с энергосистемой Украины и по ВЛ-400 (220) кВ с энергосистемой Румынии. В таблице 9 приведены также значения потерь активной и реактивной мощности в сетях энергосистемы при различных ее состояниях.

При естественном распределении потоков мощности в энергосистеме (т.е. без применения специальных устройств принудительного регулирования) суммарные потоки мощности из энергосистемы Украины в энергосистему Молдовы составляли для рассмотренных вариантов в пределах 536,9-700,7 МВт. Переток мощности из энергосистемы Молдовы в энергосистему Румынии по ВЛ Бэлць - Сучава составлял в размере 114,8ч128,4 МВт. При отключенной ВЛ Бэлць - Сучава переток мощности составлял 36,8 МВт по ВЛ-400 кВ Вулкэнешть - Исакча (в сторону энергосистемы Румынии). В других вариантах схемы переток по ВЛ-400 кВ Вулкэнешть - Исакча составлял в пределах 80,7ч94,3 (в сторону п/ст Вулкэнешть). Во всех вариантах схемы суммарный переток имел место из энергосистемы Молдовы в энергосистему Румынии и составлял в пределах 34,1ч36,8 МВт.

Таблица 8. Межсистемные и внутрисистемные перетоки мощности в энергосистеме Молдовы при различных вариантах включения ВЛ-330, 400 (220) кВ

Анализ результатов показывает, что рассмотренные варианты схем отличаются величинами перетоков мощности по ВЛ. Имеет место относительная стабильность перетоков мощности по ВЛ различных типов Бэлць - Сучава. Наблюдается существенное изменение перетоков мощности по ВЛ-400 кВ Вулкэнешть - Исакча при изменении схемы сетей. Однако, в целом имеет место стабильный суммарный переток мощности из энергосистемы Молдовы в энергосистему Румынии, являющийся частью транзита мощности из энергосистемы Украины в энергосистему Молдовы.

Конкретные числовые значения соответствуют принятым расчетным условиям нагрузок и генерации, но без применения средств принудительного управления величинами потоков мощности в сетях.

Следует отметить, что данные результаты соответствуют моделированию вариантов Молдавской энергосистемы с существующими межсистемными связями 330 кВ с энергосистемой Украины и рассматриваемыми новыми ВЛ-400 (220) кВ связи с энергосистемой Румынии. В суммарной генерации и нагрузке учтена энергосистема Молдовы (состояние 2008 г.), энергосистема Украины и часть энергосистемы Румынии, включающей ветви между подстанциями 400 кВ Исакча и Сучава.

Рис. 7. Величины перетоков мощности для вариантов состояния сети (МВт): 1 вариант - исходный режим Молдавской энергосистемы; 2 вариант - к исходной схеме присоединена часть Румынской энергосистемы; 3 вариант - в схему Молдавской энергосистемы включена одноцепная ВЛ -400кВ Бэлць-Сучава; 4 вариант - в схему Молдавской энергосистемы включена ВЛ -330кВ Кишинев-Вулканешть; 5 вариант - в схему Молдавской энергосистемы включены ВЛ -400кВ Бэлць-Сучава и ВЛ -330кВ Кишинев-Вулканешть; 6 вариант - в схему Молдавской энергосистемы включена двухцепная УСВЛ -220кВ Бэлць-Сучава; 7 вариант - в схему Молдавской энергосистемы включены двухцепная УСВЛ -220кВ Бэлць-Сучава и ВЛ -330кВ Кишинев-Вулканешть; 8 вариант - в схему Молдавской энергосистемы включены ВЛ -400кВ Бэлць-Сучава, УСВЛ -330кВ Бэлць-Страшень-Кишинев и одноцепная ВЛ -330кВ Кишинев-Вулканешть.

Таблица 9. Показатели перетоков мощности (МВт) по межсистемным связям Молдавской энергосистемы для вариантов 1ч8

Рассмотренные варианты схем можно рассматривать, как модели перспективного развития энергосистемы Молдовы и соседних стран, с учетом новых возможностей транзита и обменных потоков мощности через энергосистему Молдовы, с учетом конкретных целей международного сотрудничества и обеспечения энергетической безопасности Молдовы.

Схемы и расчетные модели энергосистемы позволяют включать различные новые ВЛ и средства управления потоками мощности в соответствии с новыми задачами перспективного развития энергосистемы Молдовы и региона.

Выполненные исследования и полученные результаты позволяют сделать следующие выводы.

Разработаны расчетные модели вариантов развития электроэнергетической системы Молдовы путем ввода новых внутри системных и межсистемных высоковольтных линий электропередачи напряжением 220, 330, 400 кВ, с целью повышения надежности электроснабжения, а также создания новых возможностей транзита электроэнергии в рамках международного сотрудничества. Модели позволяют выполнять расчеты нормальных установившихся режимов объединенной энергосистемы, включающей в свой состав энергосистемы Молдовы, Украины и частично Румынии при их синхронной работе.

Выполненные исследования и анализ результатов позволяют сформулировать основные принципы стратегического развития схемы магистральных высоковольтных сетей энергосистемы Молдовы, а именно:

- необходимо усиление внутрисистемных связей между узлами 330 кВ Бэлць - Стрэшень - Кишинэу путем строительства дополнительно к существующей одноцепной ВЛ-330 кВ новой двухцепной ВЛ-330 кВ повышенной пропускной способности, в качестве которой могла бы быть предложена двухцепная управляемая самокомпенсирующаяся ВЛ-330 кВ (УСВЛ-330 кВ), обеспечивающая величину натуральной мощности на уровне 1200-1300 МВт;

- целесообразно усиление высоковольтных связей узла 330 кВ Кишинэу с Южной частью энергосистемы Молдовы путем строительства дополнительно к существующим двум одноцепным ВЛ-330 кВ п/ст Кишинэу - ХБК - МГРЭС новой одноцепной ВЛ-330 кВ п/ст Кишинэу 330 кВ - п/ст Вулкэнешть 400 кВ;

- для усиления высоковольтных связей узла п/ст Бэлць-330 кВ с энергосистемами Украины и Румынии целесообразно строительство дополнительно к существующей ВЛ-330 кВ второй цепи 330 кВ п/ст Бэлць-330 кВ - Гр 330 - п/ст Днестровская ГЭС-330 кВ. Для создания возможностей осуществления перетоков мощности с энергосистемой Румынии целесообразно сооружение новой ВЛ п/ст Бэлць(Молдова) - п/ст Сучава (Румыния) на напряжении 400 кВ в случае применения одноцепной ВЛ традиционной конструкции, или на напряжении 220 (330) кВ, в случае применения двухцепной ВЛ, возможно с использованием двухцепных УСВЛ-220 (330) кВ;

- включение в работу ВЛ-400 кВ Вулкэнешть - Исакча в Южной части энергосистемы Молдовы позволит задействовать все участки ВЛ-400 кВ Исакча - Сучава и далее через новую ВЛ-400 (220) кВ Сучава - Бэлць образовать новое кольцо Бэлць - Стрэшень - Кишинэу - Вулкэнешть - Исакча - Сучава - Бэлць, которое может быть условно названо Западным высоковольтным контуром. Указанное Западное новое высоковольтное кольцо в узлах Бэлць, Стрэшень, Кишинэу, Вулкэнешть будет стыковаться с существующим кольцом, которое может быть условно названо Восточным контуром, образованным существующими сетями 330 кВ Молдавской энергосистемы с Украинской, а именно Кишинэу - Стрэшень - Бэлць - Гр 330 - Днестровская ГЭС - Винница - Котовск - Молдавская ГРЭС - ХБК - Кишинэу.

В настоящее время энергосистема Молдовы работает синхронно с энергосистемой только Украины. Для создания возможностей аналогичной синхронной работы с энергосистемой Румынии, а, следовательно, и возможностей объединения на синхронную работу Западного и Восточного контуров Молдавской энергосистемы необходима установка специальных синхронизирующих устройств в местах соединений указанных контуров. Таковыми могут оказаться подстанции Бэлць, Стрэшень, Кишинэу, Вулкэнешть или п/ст Сучава, Исакча. В качестве устройств, обеспечивающих совместную работу контуров, могут быть использованы вставки постоянного тока (ВПТ) или фазорегулирующие устройства (ФРУ) с круговым регулированием фаз выходного напряжения относительно входного. Все это позволит создать уникальное Молдавское управляемое электроэнергетическое сечение.

В качестве альтернативных вместо одноцепной ВЛ-400 кВ Бэлць - Сучава предложены варианты двухцепной УСВЛ-220 кВ, или вариант двухцепной УСВЛ-330 кВ Бэлць - Стрэшень - Кишинэу, разработанные в Институте энергетики АНМ.

Параметры режимов межсистемных связей энергосистемы Молдовы с энергосистемами Украины и Румынии обусловлены принятыми исходными данными нагрузок и генерации, а также параметрами ВЛ-330 кВ, 400 (220) кВ. Результаты расчетов показали, что для рассмотренных новых 7-ми вариантов объединенной энергосистемы переток мощности из энергосистемы Украины в энергосистему Молдовы был относительно стабильным и находился в пределах 536,9ч700,7 МВт, из которых суммарный транзит в энергосистему Румынии при принятых условиях составлял 34,1ч36,8 МВт. Переток мощности по ВЛ Бэлць - Сучава при различных вариантах ее исполнения находился ниже величины натуральной мощности и составлял значения в пределах 114,8ч117 МВт в случае применения обычной одноцепной ВЛ-400 кВ и 116-118 МВт при использовании варианта двухцепной УСВЛ-220 кВ. Перетоки мощности по остальным ВЛ-330, 400 кВ находились также ниже величины их натуральной мощности, что свидетельствует о наличии запаса пропускной способности указанных ВЛ и системы в целом для рассмотренных вариантов развития внутри системных и межсистемных высоковольтных линий электропередачи.

Размещено на Allbest.ru