Файл: Изм. Лист докум. Подпись Дата Лист 2 кп. 45. 13. 03. 02. 07 Пз содержание.pdf
Добавлен: 24.04.2024
Просмотров: 692
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
22
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
По выражению (2.7) при среднегодовой скорости ветра 8,5 м/c, годовая выработка ВЭС составит 696,9 млн. кВт∙ч, что, учитывая прогнозируемые данные
СиПРа по энергопотреблению Калининградской области за период с 2020 по 2024 год, составит от 14,96 до 15,39 процентов от общего энергопотребления (рисунок 2.4)
Рисунок 2.4 – Прогнозируемое энергопотребление Калининградской области
15,4 15,3 15,2 15,1 14,97 14 14,2 14,4 14,6 14,8 15 15,2 15,4 15,6 15,8 16 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 2020 2021 2022 2023 2024
Энергопотребление Калининградской области, млн. кВт∙ч
Покрываемая доля нагрузок, %
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
23
ВКР.45.13.03.02.16 ПЗ
Разраб.
Ермолович В.С.
Провер.
Никишин А.Ю.
Руков.
Никишин А.Ю.
Н. Контр.
Сивухо М.Э.
Утв.
Белей В. Ф.
Проектирование схемы
выдачи мощности в
энергосистему
Лит.
Листов
95
ФГБОУ ВО «КГТУ»
Кафедра ЭС и ЭЭ
Группа 16
–ЭЭ
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ ВЫДАЧИ МОЩНОСТИ ВЭС В ЭНЕРГОСИСТЕМУ
3.1 Способы передачи энергии от ВЭС в энергосистему.
Как показывает зарубежная практика использования морской энергетики, в крупных электростанциях морского базирования (более 100 МВт) в целях снижения потерь электрической энергии, связь с береговой подстанцией целесообразно осуществлять через морские трансформаторные подстанции. В связи с этим, непосредственно вблизи ветропарка будет предувсмотрена установка морской повышающей подстанции 110 кВ.
Передача электроэнергии от ВЭС морского базирования может быть осуществлена двумя способами: на переменном или на постоянном токе. Передача на постоянном токе выгоднее, с точки зрения потерь электроэнергии, однако, высокая стоимость инверторных устройств делает данный способ более затратным.
Целесообразность использования того или иного способа передачи мощности, главным образом, определяется дистанцией от ветропарка до берега [11]. Как видно из рисунка
3.1 передача мощности на постоянном токе становится выгоднее лишь на расстоянии более 100 километров от берега.
Рисунок 3.1 – Сравнение стоимости передачи мощности на переменном и постоянном токе в зависимости от расстояния
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0
50 100 150
Отно сительная ст оимо сть
, вк лю чая по тери мощ но сти,
%
Расстояние до берега, км
Переменный ток
Постоянный ток
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
24
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Расстояние от проектируемой ВЭС морского базирования до ближайшей подстанции «Зеленоградск» составляет примерно 10 км Таким образом, наиболее экономичным решением для рассматриваемого проекта будет передача мощности на переменном токе.
3.2 Точка присоединение ВЭС к ЭЭС
Наиболее рациональным вариантом точки присоединения проектируемого ветропарка к энергосистеме является подключение к ОРУ 110 кВ ПС О-10
«Зеленоградск», ввиду наименьшего расстояния между подстанциями. Однако, согласно стандарту РАО «ЕЭС России» об определении технических предварительных решений по выдаче мощности электростанций [12], присоединение новых генераторов
(энергоблоков) мощностью от 160 до 330 МВт к РУ должны осуществляться на напряжение не ниже 220 кВ . Мощность проектируемого ветропарка равна 180 МВт, соответственно, осуществление подключения к подстанции «Зеленоградск» не представляется возможным. В связи с этим, следует рассмотреть возможность подключение электростанции к сети 330 кВ
Согласно данным СИПРа, в ближайшей перспективе установка ЛЭП 330 кВ в районе Зеленоградска не планируется. Таким образом, для присоединения ветропарка потребуется дорогостоящее строительство ЛЭП 330 кВ от Зеленоградска до ПС
«Северная». Ввиду больших капитальных затрат на возведение ЛЭП и реконструкции
ПС, вариант подключения ветроэлектростанции на напряжение 330 кВ также не является целесообразным.
Оптимальным решением может стать организация выдачи мощности ветропарка в энергосистему на 2 подстанции: ПС О-62 «Пионерская» и ПС О-10 «Зеленоградск».
Мощность отдаваемая ветропарком в сеть будет равна:
(
(3.1) где
– номинальная мощность ветропарка, МВА
– величина мощности, расходуемая на собственные нужды подстанции. Для
ВЭС примерна равна 2%
– мощность, выдаваемая местной нагрузке, МВА
(
(3.2) где
– номинальная мощность 1 установки, МВт
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
25
КП.45.13.03.02.07 ПЗ n – число ветроустановок в ВЭС
– коэффициент мощности, равный 0,95
Так как в проекте не предусмотрена выдача мощности местной нагрузке, мощность отдаваемая в энергосистему по (6.2) равна:
Найдем величину суммарного расчѐтного тока через все отходящие КЛ.
Расчетный ток в нормальном режиме наибольших нагрузок, проходящий по линии, который для рассматриваемого участка цепи может быть определен следующим образом:
√
(
(3.4) где
– мощность передаваемая ВЭС
– величина номинального напряжения n – число отходящих кабельных линий
√
В нормальном режиме сечение проводника выбирается по методу экономической плотности тока.
(
(3.5) где
– экономическая плотность тока.
Согласно ПУЭ [13] экономическая плотность тока выбирается исходя из материала проводника, типа изоляции и числа часов максимума работы кабеля T
max
При номинальной установленной мощности ветропарка в 180 МВт, а также величины годовой генерации электроэнергии, равной 696,9 кВт∙ч (расчѐт проводился в разделе
2.2), число часов максимальной нагрузки станции равно T
max
= 3871 ч в год.
В таблице 3.1 [13] приведены значения экономической плотности для разных типов кабелей при разном числе часов максимума нагрузки.
1 2 3 4 5 6 7
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
26
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 3.1 – Параметры экономической плотности тока силовых кабелей
Тип проводника
Экономическая плотность тока j эк
,
А/мм2 , при числе часов использования максимума нагрузки в год T
max
, ч
1000-3000 3000-5000 5000
Неизолированные провода и шины: медные алюминиевые
2,5 1,3 2,1 1,1 1,8 1,0
Кабели с бумажной и провода с резиновой поливинилхлоридной изоляцией и изоляцией из сшитого полиэтилена с жилами из: меди алюминия
3,0 1,6 2,5 1,4 2,0 1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами из:
Меди
Алюминия
3,5 1,9 3,1 1,7 2,7 1,6
Исходя из найденного значения максимума часов нагрузки ВЭС, принимаем величину экономической плотности тока j эк
, равной 2,5 А/мм
2
. Тогда, сечение проводника будет равно:
Величину сечения, найденная по методу экономической плотности тока, округляем до ближайший стандартных значений. Для кабелей ближайшим значением будет являться 240 мм
2
Сечения проводов, выбранных по экономической плотности тока, проверяются по допустимому току нагрева наиболее тяжелого послеаварийного режима сети.
Условиями аварийного режима, в нашем случае, будет являться отключение одной из кабельных линий. При этом вся передаваемая мощность ветропарка будет осуществляться через оставшуюся в работе линию. Тогда, ток утяжеленного режима будет иметь следующий вид:
√
(
(3.6)
√
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
27
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
По условиям проверки током послеаварийного режима, выбранное сечение не является удовлетворительным. В связи с этим, примем подводный кабель ABB XLPE сечением 630 мм2, параметры которого соответствуют условиям аварийного режима.
Подключение оффшорного ветропарка к системе проиллюстрировано на рисунке 3.2
Рисунок 3.2 – Подключение ветропарка к энергосистеме
3.3 Анализ перетоков мощности при подключении ветропарка
Схема выдачи мощности должна обеспечивать выдачу мощности в сеть системы при всех возможных режимах работы.
Подключение ветропарка крупной мощности может привести к значительному росту номинальных токов в линиях выше допустимых, а также быть следствием серьезным отклонений напряжениях в узлах сети. Таким образом, может потребоваться реконструкция линий электропередач или же всех подстанций в целом. В связи с этим, важной задачей при подключении ВЭС к энергосистеме является проверка перетоков мощности для нормального и послеаварийного режимов работы системы.
Проверка перетоков мощности будет производиться при помощи математической модели, созданной в программной среде Neplan 5.5.5 (рисунок 3.3), широкий функционал которой, при наличии необходимых данных, позволяет произвести расчѐты для различных режимах работы системы.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
28
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Рисунок 3.3 – Модель для расчѐтов перетоков мощности
В рамках модели были учтены нагрузки следующих подстанций:
ПС 110 кВ «Зеленоградск»
ПС 110 кВ «Пионерская»
ПС 110 кВ «Муромская»
ПС 110 кВ «Дунаевка»
Данные по нагрузкам узлов за летний и зимний период, полученные из СиПР
2020-2024 [14], представлены в таблице 3.2-3.3
ПС О-10 "Зеленоградск"
110 kV
ПС О-62 "Пионерская"
110 kV
ПС О-27 "Муромская"
110 kV
ТП-5
ТП-4
ТП-3
ТП-2
L-159
L-120
ПС 110 кВ "Северная"
110 kV
Энергосистема
ТП-1
L-119
L-167
L-168
ПС О-69 "Дунаевка"
110 kV
ТП-7
ТП-6
На ПС О-11
"Ленинградская"
На ПС О-1
"Центральная"
На ПС О-9
"Светлогорск"
ВЭС
РУ 110 кВ
110 kV
РУ 35 кВ
35 kV
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
29
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Таблица 3.2 – Нагрузки подстанций в летний пероиод
Подстанция
Номинальная мощность U
н
, кВ
Активная мощность
P
н
, МВт
Реактивная мощность Q
н
, МВар
Зеленоградск (О-10)
1 секция
110 4,8499 1,0459
Зеленоградск (О-10)
2 секция
110 2,9545 1,0459
Пионерская (О-62)
1 секция
110 1,1707 0,8046
Пионерская (О-62)
2 секция
110 0,1115 0,1609
Муромская (О-27)
110 7,6372 3,0574
Дунаевка
(О-69)
1 секция
110 0,2787 0,2414
Дунаевка
(О-69)
2 секция
110 0,5575 0,4023
Таблица 3.3 – Нагрузки подстанций в зимний период
Подстанция
Номинальная мощность U
н
, кВ
Активная мощность
P
н
, МВт
Реактивная мощность Q
н
, МВар
Зеленоградск (О-10)
1 секция
110 7,2748 1.5688
Зеленоградск (О-10)
2 секция
110 4,4317 1.5688
Пионерская (О-62)
1 секция
110 1,756 1,2069
Пионерская (О-62)
2 секция
110 0,1672 0,2413
Муромская (О-27)
110 11,4558 4,5861
Дунаевка
(О-69)
1 секция
110 0,418 0,3621
Дунаевка
(О-69)
2 секция
110 0,8362 0,6034 3.3.1 Проверка перетоков мощности в нормальном режиме работы сети
Проверка для нормального режима работы будет осуществляться при минимальной и максимальной выработке ветропарка для периода летнего минимума и зимнего максимума нагрузок.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
30
КП.45.13.03.02.07 ПЗ
Результаты проверки для периода минимальной выработки ветропарка (при минимальной скорости ветра) сведены в таблицу 3.4-3.5.
Таблица 3.4 – Значения перетоков по линиям в период минимальной выработки ВЭС
Линия
Летний минимум нагрузок
Зимний максимум нагрузок
P, МВт
Q, МВар
P, МВт
Q, МВар
L-119 13,563
-4,801 8,901
-4,801
L-120 2,09
-9,078 1,247
-9,078
L-159 2,948
-0,466 1,98
-0,466
L-167 6,439
-5,594 4,374
-5,594
L-168 6,434
-5,591 4,371
-5,591
Таблица 3.5 – Уровни напряжения на ПС в период минимальной выработки ВЭС
Подстанция
Уровень напряжения, %
Летний минимум
Зимний максимум
ПС О-62 «Зеленоградск»
100,4 100,13
ПС О-10 «Пионерский»
100,47 100,25
ПС О-69 «Дунаевка»
100,42 100,22
ПС О-27 «Муромская»
100,08 99,83
РУ 110 кВ
100,5 100,25
РУ 35 кВ
100,41 100,16
Расчѐт перетоков мощности для нормального режима работы системы представлен в приложении А.
Как показывают результаты проверки, в период минимальной выработки ветропарка, перетоки мощности в линиях, а также уровни напряжения в узлах системы, соответствуют значениям предельно допустимых уровней.
Далее, осуществим проверку перетоков мощности в условиях максимальной выработки ВЭС. Результаты расчѐтов представлены в таблице 3.6–3.7.