Архитектура, строительство, экспертиза, проектирование

Новости

17.10.2017
ООО «ИНЦЭБ» принял участие в Российском энергетическом форуме в г. УфаООО «ИНЦЭБ» принял участие в Российском энергетическом форуме в г. Уфа

15.06.2017
Опубликованы результаты конкурса инвестпроектов ВИЭ на 2018 - 2022Опубликованы результаты конкурса инвестпроектов ВИЭ на 2018 - 2022

21.03.2017
Извещение ЦУЗ ОАО «Интер РАО» о признании выигравшим предложения ООО «ИНЦЭБ» Разработка ПСД для нужд ООО «БашРТС».Извещение ЦУЗ ОАО «Интер РАО» о признании выигравшим предложения ООО «ИНЦЭБ» Разработка ПСД для нужд ООО «БашРТС».

Наши партнёры

ХК "Башбетон"

ООО "Солар Системс"

ООО "Хевел"

ОАО "Тюменьэнерго"

РАО ЕЭС Востока

ООО "БГК"

ООО "БашРЭС"

ОПЫТ РЕШЕНИЯ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ИНЖЕНЕРНЫМ ЦЕНТРОМ

 С.В. Архипов, И.П. Афанасьев

(ООО «Инженерный центр энергетики Башкортостана», г. Уфа)

 ОПЫТ РЕШЕНИЯ ВОПРОСОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

ИНЖЕНЕРНЫМ ЦЕНТРОМ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

 

В 2014 г. ООО «Инженерный центр энергетики Башкортостана» (ООО «ИНЦЭБ»)  по заданию ООО «Авелар Солар Технолоджи» (г. Москва) приступило к проектированию двух солнечных электростанций (СЭС) в Республике Башкортостан:   Бугульчанской СЭС мощностью 15 МВт в Куюргазинском районе, Бурибаевской СЭС мощностью 10 МВт в Хайбуллинском районе, а также Переволоцкой СЭС мощностью 5 МВт в Оренбургской области.

         Основные элементы СЭС – высокотехнологичные фотоэлектрические модули (ФЭМ) – будут произведены на заводе компании «Хевел» в г. Новочебоксарске и смонтированы под определенным углом к горизонту на неподвижные «рамы», сориентированные в южном направлении.


Электрическая мощность электростанций будет выдаваться при напряжении 6 - 10 кВ на электрические подстанции  сетевых компаний: ООО «Башкирэнерго» и  филиала МРСК «Волги» - «Оренбургэнерго». Строительство электростанций планируется в 2015-2016г.г.

Проектирование и строительство солнечных электростанций для России дело относительно новое, в процессе реализации которого вопросы возникают у всех участников процесса: заказчика, администраций муниципальных образований, проектной организации, электросетевых организаций, системного оператора и др.

Отсутствие опыта строительства и эксплуатации СЭС на ФЭМ подобного масштаба в столь высоких широтах и жестких климатических условиях приводит к проблемам при проектировании.

Одной из проблем является недостаточная нормативная база. С точки зрения проектной организации при проектировании фотоэлектрической солнечной электростанции недостаточно двух имеющихся ГОСТов [1] и [2]. Поскольку в составе СЭС имеются развитое кабельное хозяйство, электрические трансформаторы, электрические ячейки в составе распредустройства, АИИС КУЭ, фидеры выдачи электрической мощности, связь и пр., в качестве основного нормативного документа для проектирования принимаются Правила устройства электроустановок [3].

СЭС – достаточно простое по своей сути устройство. Проблемы возникают из-за масштабов объекта. Количество ФЭМ исчисляется десятками тысяч, которые  занимают десятки гектаров площади (5 МВт ~ 40000 ФЭМ, 20 Га).

Отдельно следует сказать о выборе площадки для размещения СЭС. Требуется открытая, лишенная растительности, незатапливаемая паводковыми и талыми водами, по возможности плоская (или с небольшим южным склоном) территория большой площади 20-60 ГА, вблизи с  электрической трансформаторной подстанцией 110/10(6) кВ соответствующей мощности (10-40 МВА). Как правило, такие площадки, находятся вблизи населенных пунктов, и бывают уже заняты под жилье или посевы. Поэтому местные администрации часто пытаются выделить для СЭС «неудобья»: низменные, заболоченные, затапливаемые, территории, либо с проявлением карстов и оврагов и других неблагоприятных факторов.

При выборе вариантов расстановки ФЭМ  на территории СЭС по специальным программам для выбранного угла установки ФЭМ (к горизонту) рассчитывают количество ФЭМ для обеспечения заданной мощности с учетом их характеристик и полученной со спутников информации по солнечной активности в  точке с данными координатами в течение года. Учитывается скорость ветра и толщина снежного покрова и другие данные. Стремление минимизировать занимаемую СЭС площадь диктует необходимость уменьшения расстояний между линейками ФЭМ, а вызываемое этим взаимное их затенение приводит к необходимости увеличения числа ФЭМ для достижения заданной мощности. Помимо этого требуется учитывать влияние угла установки ФЭМ к горизонту на заснеженность ФЭМ в зимних условиях. Результат определяется путем компромисса, между стоимостью модулей, кабельной продукции и земли.

Размеры территории и насыщенность объекта дорогостоящим оборудованием в сочетании с малым количеством обслуживающего персонала приводят к необходимости оснащения станции комплексом охранных систем. Большое количество разнообразной кабельной продукции предполагает значительные затраты на организацию кабельного хозяйства (траншеи, лотки и т.п.).

Каждая из инженерных подсистем станции, вследствие ее масштаба, требует значительных капиталовложений при строительстве. Отсюда – постоянные поиски компромисса цена/качество.

Основная сложность – необходимость встроить станцию в структуру существующих сетей.  Решаемые в процессе проектирования вопросы: расчет и перенастройка релейной защиты и автоматики, обеспечение передачи телеметрической информации по двум специальным каналам связи (при частом их отсутствии на старых подстанциях). При этом иногда отмечается желание сетевых организаций решить свои проблемы за счет заказчика, что находит свое отражение в технических условиях на присоединение СЭС.

            Главной особенностью работы СЭС – является полная ее зависимость от степени освещенности, следствиями которой являются:

- выдача электрической мощности только в светлое время суток;

- периодические изменения мощности в течение дня и случайные колебания электрической мощности (до + 20%) в зависимости от изменяющейся освещенности при стабильных значениях частоты и фазы переменного тока, определяемых внешней электрической  сетью;

- снижение мощности и выработки электроэнергии в зимний период.

            Поэтому  основным преимуществом СЭС является выработка электроэнергии без затрат топлива. Следует отметить также благоприятное наложение графика изменения дневной мощности СЭС на график нагрузок, что позволяет частично компенсировать пики потребительской загрузки подстанции. Рассчитывать на существенное повышение надежности энергоснабжения от отдельно взятой СЭС не приходится.

Однако при тиражировании  таких электростанций, а также ВЭС, разнесенных географически, в целом можно ожидать эффект повышения надежности при реализации соответствующих мероприятий по адаптации электрической сети (умные сети).

При внедрении в России солнечной энергетики появляется ряд моментов, которые можно условно отнести к «трудностям роста».

Согласно действующему законодательству для создания условий окупаемости ВИЭ электрическая энергия и мощность СЭС, соединенных с электрическими сетями, должны продаваться на оптовом рынке электроэнергии и мощности по договорам поставки мощности.

Механизм и нормативная база для действия этих договоров были созданы для обеспечения окупаемости затрат на строительство в России мощной парогазовой генерации (200 МВт и более в одном блоке), удовлетворяющей жестким требованиям по надежности. Для этого функционируют сложные и дорогостоящие системы (в т.ч. СОТИ АССО), контролируемые Системным оператором.

Для маломощных СЭС (5-20 МВт), электроэнергия и мощность которых должны продаваться на оптовом рынке, пока не сделаны исключения части избыточных для таких СЭС требований по надежности и контролю. В этой связи выполнение нормативного требования по надежности (критерий N-1) [4] представляется избыточным и отягощающим окупаемость СЭС, целиком зависящих от солнца и погодных условий.

То же можно сказать и о некоторых требованиях, включаемых сетевыми организациями в ТУ на присоединение СЭС мощностью 5-20 МВт, например обязательная многовариантная разработка схемы выдачи мощности. В результате разработки этой схемы стороны приходят к выводу, что подключаемая к сетям солнечная электростанция практически не оказывает влияние ни на токи короткого замыкания на присоединенных к подстанции  фидерах, ни на надежность электроснабжения потребителей.

Выдача электрической энергии СЭС мощностью 5-20 МВт в сеть возможна при различных напряжениях (6,10, 35, 110 кВ). Для заказчика СЭС проще и дешевле выдавать электрическую мощность со своего распредустройства на распредустройство сетевой подстанции 6 или 10 кВ. При этом отпадает необходимость строительства «своей» трансформаторной подстанции с напряжением 110 кВ.

Для владельца сетевой подстанции такой вариант может вызвать вопросы в связи с повышенной загрузкой регуляторов перенапряжения (РПН), установленных на трансформаторах 110/6 кВ со стороны напряжения 110 кВ и поддерживающих напряжение на шинах 6 кВ при колебаниях мощности СЭС.

Варианты выдачи электрической мощности СЭС при напряжениях 35 и 110 кВ свободны от этих недостатков, однако характеризуются большими капитальными затратами при строительстве СЭС.

            При проектировании СЭС возникает определенный круг вопросов, связанный с обеспечением ее нормальной эксплуатации. Для российских условий в задании на проектирование указывается дежурный персонал в составе одного человека в дневное (светлое) время суток и круглосуточно – один охранник. Соответственно проект должен предусматривать обеспечение персонала нормальными бытовыми и рабочими условиями. В помощь оперативному персоналу должны быть спроектированы и установлены системы: АСУТП, РЗА, АСКУЭ, связь, СОТИ АССО и др. Ремонтные работы должны выполняться периодически силами сервисных специалистов.

            Большое значение имеет также решение вопросов, связанных с особенностью эксплуатации СЭС: влияние запыленности, роста травы и кустарников на мощность; влияние заснеженности на прочность поддерживающих ФЭМ конструкций; разработка противопожарных мероприятий направленных на предотвращение возгорания на территории СЭС сухой травы.

В настоящее время разработанный ООО «ИНЦЭБ» проект Бурибаевской СЭС направлен на экспертизу, готовится к выпуску рабочая документация. На очереди  - завершение  разработки двух других проектов.

В связи с выполнением рассмотренных проектов можно сделать следующие выводы:

1. Развитие ВИЭ и, в частности СЭС, в России представляется необходимым, несмотря на обеспеченность нашей страны углеводородными энергоресурсами, для предотвращения отставания от соответствующих бурно-развивающихся мировых технологий и ввиду грядущих проблем с потеплением климата.  

2. Требуется совершенствование российской нормативной базы для проектирования, строительства и эксплуатации СЭС, а также совершенствования механизмов повышения инвестиционной привлекательности проектов ВИЭ, в т.ч. СЭС.

3. В процессе проектирования Бурибаевской, Бугульчанской и Переволоцкой СЭС ООО «ИНЦЭБ» получен уникальный (для России) опыт решения вопросов создания мощных солнечных электростанций на основе отечественных фотоэлектрических модулей.

 

Литература:

ГОСТ Р 51594-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Термины и определения.

ГОСТ Р 51597-2000. Нетрадиционная энергетика. Модули солнечные фотоэлектрические. Типы и основные параметры.

Правила устройства электроустановок. Издательство «Омега-Л», М., 7-е издание, 1914г.

Методические рекомендации по проектированию развития энергосистем. СО 153-34.20.118-2003, утв.приказом Минэнерго России от 30.06.2003г. №281.

Cоздание сайта
Akoval.ru

(С) 2016 ИНЦЭБ - ООО «Инженерный центр энергетики Башкортостана»

450077, Республика Башкортостан, Уфа, улица Революционная, д. 26.
тел./факс: (347) 273-53-53
email: office@inceb.ru