Специальные вопросы повышения энергетической эффективности распределительных сетей Ирака

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 5

ГЛАВА 1. Анализ энергоэффективности электроэнергетической системы Ирака 10

1.1. Энергетическая система Ирака и перспективы применения элементов
Smar tGrid ………………………………………………………………………………………………… 10
1.1.1 Ирак (общие сведения) …………………………………………………………………. 12
1.1.2 Краткая история и перспектива иракского электроснабжения ……….. 13
1.1.3. Структура производства электроэнергии в ЭЭС Ирака ………………… 15
1.1.4. Классификация электрических сетей в Ираке ………………………………. 17

1.2. Потери в сетях ЭЭС Ирака ………………………………………………………………… 18

1.3. Существующие элементы Smart Grid в Иракской ЭЭС ………………………. 19

1.4.Структура ЭЭС Ирака…………………………………………………………………………. 21

1.5. Математическая модель части электрической сети Ирака ………………….. 25

Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 29

ГЛАВА 2. Эффективность отдельных компонентов Smart Grid для электрических
сетей Ирака …………………………………………………………………………………………………….. 30

2.1. Виды устройств FACTSанализ надёжности и качества электроэнергии с
их применением……………………………………………………………………………………….. 31
2.1.1. Батареи статических конденсаторов (БСК)…………………………………… 32
2.1.1.1.Устройства продольной компенсации …………………………………. 34
2.1.1.2. Параллельно соединённые конденсаторы …………………………… 39
2.1.2. Статические тиристорные компенсаторы (СТК) …………………………… 43
2.1.3. Статические компенсаторы (СТАТКОМ) …………………………………….. 45
2.1.4. Последовательный регулятор потоков мощности ……………………….. 51
2.1.5. Объединенные (универсальные) регуляторы потоков мощности ….. 51
2.1.6.Фазоповоротное устройство …………………………………………………………. 52
2.2. Показатели эффективности применения устройств FACTS в
распределительных сетях Ирака……………………………………………………………….. 52
2.2.1. Экономический эффект использования устройств FACTS ……………. 55
2.2.2. Методика расчёта экономических показателей …………………………….. 55
2.2.2.1. Технико-экономическая оценка эффективности применения
параллельно соединённых конденсаторов ……………………………………… 57

2.3. Определение потерь электроэнергии ………………………………………………….. 59
2.3.1. Расчёт потерь электроэнергии в сетях напряжения 11кВ………………. 61
2.3.2. Расчет потерь электроэнергии в сетях напряжения 33кВ………………. 64

2.4. Сравнительный анализ электрических сетей с установкой БСК, УПК и
СК …………………………………………………………………………………………………………. 67

Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 80

ГЛАВА 3. Использование систем накопления воды для улучшения режимов
распределённых электрических сетей………………………………………………………………. 81

3.1. Гидроэлектрическая станция (микроГЭС) ………………………………………….. 81
3.1.1 Выбор типа микро-гидротурбины …………………………………………………. 82

3.2. Система накопления питьевой воды ………………………………………………….. 91

3.4. Моделирование режимов работы распределительной электрической сети
Ирака с микро ГЭС ………………………………………………………………………………….. 94

3.5. Использования водопроводных сетей для улучшения режима
электрических распределительных сетей напряжением 11 кВ …………………… 95
3.4.2. Использование водопроводной сети …………………………………………… 100
3.4.3. Подключение микроГЭС к электрической сети ………………………….. 103

Выводы ………………………………………………………………………………………………….. 105

4. Сравнительный анализ работы ЭЭС Ирака с учетом распределенной генерации
……………………………………………………………………………………………………………………… 106
4.1. Модель использования водопроводных сетей для улучшения
электрических распределительных сетей ………………………………………………… 106
4.2. Исследование использования водопроводных сетей для улучшения
режимов работы электрической распределительной сети…………………….. 110
4.2.1. Распределительные сети района Ханаан города Бакуба ………………. 110
4.2.2. Распределительные сети района Аль Салам города Эль-Халиси …….. 116

4.3. Исследование влияния использования микро ГЭС в электрических
распределительных сетей в Ираке…………………………………………………………… 122

Выводы ………………………………………………………………………………………………….. 147

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 148

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………. 150

Приложение А ………………………………………………………………………………………………. 160

Приложение Б ……………………………………………………………………………………………….. 162

1. В результате анализа текущего состояния энергетической системы и
распределительных сетей Республики Ирак выявлены их основные проблемы:
увеличение спроса на электроэнергию, недостаток существующих и
отсутствие новых или возобновляемых источников энергии, высокий уровень
технологических потерь в магистральных (13-44%) и распределительных
сетях (до 70%), отсутствие способности управлять режимами работы
электрических сетей.
2. Установлено, что перспективной в сложившихся условиях
представляется возможность создания и использования интеллектуальной
энергосистемы с активно-адаптивными устройствами, которые позволяют
обеспечить управляемость и повысить пропускную способность сетей.
3. На основании выполненного аналитического обзора активного
электротехнического сетевого оборудования (FACTS) и моделирования
режимов работы системы электроснабжения Ирака на примере
распределительных сетей провинции Дияла показано, что использование
устройств FACTS позволяет уменьшить потери мощности и напряжения и, как
следствие, увеличить напряжение в узлах нагрузки; обеспечить соответствие
требованиям, предъявляемым к качеству электроэнергии по показателю
отклонение напряжения. Потенциал снижения потерь мощности составляет: в
магистральных сетях – 13-44%, в распределительных сетях – до 70%.
4. Предложена и обоснована возможность использования потенциала
воды водонапорных башен с помощью микротурбин систем водоснабжения и
синхронных генераторов в качестве элементов FACTS для управляемой
генерации дополнительной электрической энергии, при этом падение
напряжения на линии электропередачи снижается на 2 %, потери активной
мощности в сети на 0,8 %, а потери реактивной мощности на 3 %.
5. Предложена методика выбора микротурбин и генераторов,
основанная на использовании параметров резервуаров системы
водоснабжения и являющаяся адаптацией методики расчета
гидроаккумулирующих электростанций.
6. Расчёты, выполненные с помощью предложенной методики,
показали, что возможная мощность микротурбин и генераторов составляет в
среднем от 100 до 300 кВт.
7. Технико-экономический анализ, показал, что применение
предлагаемых мероприятий по сравнению с реконструкцией сетей дает
экономию финансовых средств на 10-15 %.
8. Расчётами, выполненными с помощью программ ETAP и RS-3 для
электрических сетей в районах Ханаан, Аль Салам и в провинции Дияла,
подтверждена возможность использования избыточной энергии сетей
водоснабжения для управляемой генерации дополнительной электрической
энергии, которая обеспечит возможность управления режимами работы
электрической сети.

1.АлександровД.С.Надёжностьикачествоэлектроснабжения
предприятий: учебное пособие/ Д.С. Александров, Е.Ф. Щербаков // 2010.
-155 с.
2.АлексейАбакумовЖурналличныхзаблуждений
alexabakumov@yandex.ru.[Электронный ресурс].
3.АнаничеваС.С.Схемызамещенияиустановившиесярежимы
электрических сетей / С. С. Ананичева, А. Л. Мызин // Екатеринбург, –
2012.
4.Бурмана А.П. Основы современной энергетики, Том2 Современная
электроэнергетики, Учебник для вузов, /А.П. Бурмана и В.А. Строева // –
2008.- 360 c.
5.Валерий И. К., Новые технологии повышения пропускной способности
ЛЭП Управляемая передача мощности / И. К. Валерий //журнала –
Новости электротехники – Москва,-№ 4(46) – 2007.
6.Виноградов А. А. Анализ показателей качества электроэнергии в
системах электроснабжения/ А. А. Виноградов // Белгород, 2012.
7.Виноградов А. А. Анализ электропотребления с учетом качества
электрической энергии в сетях переменного тока/ А. А. Виноградов, М.Н.
Нестеров, А.В. Сапрыка // Светотехника та электроэнергетика:
межнародний журнал. -№ -3(15),-11.-2008,-С. 49-56.
8.Виноградов А. А. Неоднозначность решения уравнений установившегося
режима простой электрической системы переменного тока/ А. А.
Виноградов, М.Н. Нестеров // научное издание Вестник БГТУ им. В.Г.
Шухова. – № -11- 2005г.- с. – 6-8.
9.Виноградов А. А., Проблемы энергосбережения в ЖКХ городов и
районов на примере города Белгорода, Традиции и инновации в
строительстве и архитектуре/ А. А. Виноградов, С. А. Духанин //
Материалы 67-й Всероссийской научно-технической конференции по
итогам НИР 2009 года. – Самара: Изд-во во Самарского государственного
Архитектурно – строительного университета, 2010,-С.660-662.
10. Воротницкий В.Э. Пофидерный расчёт баланса электроэнергии в
распределительных сетях с использованием комплекса программ РТП-3/
В. Э. Воротницкий, С. В. Заслонов, М. А. Калинкина, И. А. Паринов //
http://www.rtp3.ru.
11. Востряков М. Ю. Математическое моделирование управляемых связей
переменного тока в электрической системе/ М. Ю. Востряков //Сборник
научных трудов НГТУ. – № 1(43). 2006.– С.117–122.
12. Герасименко А.А. Передача и распределение электрической энергии /
А.А. Герасименко, В.Т. Федин // Высшее образование – Ростов, – 2008.
13. ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты
организаций. Общие положения».
14. ГОСТ Р 54149— 2010.
15.ГришинА.В.Некоторыевопросыразвитияэнергосистемс
использованием сетевых технологий/ А.В. Гришин // МКА: мир ВКТ, -№5
-2009, – 87с.
16. Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники / К.С. Демирчян,
Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин // Москва,- 2006.
17. Железко Ю.С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в
электрических сетях / Ю.С. Железко, А.В. Артемьев, О.В. Савченко
//Энас. – 2003.
18. Зацепин Е.П., Перспективы развития распределённой генерации с
использованием мини-ГЭС в центральном Черноземье / Е.П. Зацепин,
А.Б.Косолапов // Вести высших учебных заведений. Черноземья, №2(24).
-2011.
19. Идельчик В.И. – Электрические системы и сети / В.И. Идельчик//
Энергоатомиздат, 1989.
20. Кабышев А.В. Компенсация реактивной мощности в электроустановках
промышленных предприятий/ А.В. Кабышев// Вестник Томского
политехнического университета, – 2012.
21. Костин В.Н. Передача и распределение электроэнергии: Учебное
пособие/ В.Н. Костин, Е.В. Распопов, Е.А. Родчепко // Санкт-Петербург,
– 2003.
22. Костин В.Н. Переходные процессы в электроэнергетических системах:
Учебно-методический комплекс / В.Н. Костин, А.А. Юрганов // -2009 –
246с.
23. Костин В.Н., Электропитающие системы и электрические сети: учебное
пособие/ В.Н. Костин // -2007- 154 с.
24. Липкин В. И., Микро гидроэлектростанции: Пособие по применению/ В.
И. Липкин, Э. С. Богомбаев// Бишкек, 2007.
25. Лычев П.В. Электрические системы и сети. Решение практических задач:
учебное пособие/ П.В. Лычев , В.Т. Федин// -1997.-192 С.
26. Мисриханов М.Ш. Семинар лаборатории 7 ИПУ РАН «Теория
автоматическогоуправления»,методыиалгоритмыуправления
современными электроэнергетическими системами/ М.Ш. Мисриханов,
В.Н. Рябченко // Москва, магистральные электрические сети центра –
филиал ОАО «федеральная сетевая компания ЕЭС».
27. ОбоскаловВ.П.Надежностьобеспечениябалансамощности
электроэнергетических систем/ В.П. Обоскалов //Екатеринбург,-2002.
28. Осорин М. Концепция SMART GRID – инструмент повышения
Энергоэффективности / М. Осорин //АВОК, -№1 -2011.
29.Поспелова Т.Г. Эффекты применения FACTS и АСМ в повышении
эффективностирегиональныхинациональныхэнергосистем/Т.Г.
Поспелова //international conference ENERGY OF MOLDOVA, -2012-С. 83-
91.
30. Программа etap, www.etap.com. [Электронный ресурс].
31. Проект,методикаоценкитехнико-экономическойэффективности
применения устройств FACNS в ЕНЭС России, Москва, 2009.
32. РАО«ЕЭСРоссии»«Методическиеуказанияпоприменению
синхронизированныхтурбогенераторовнареконструируемых,
расширяемых и вновь строящихся тепловых электростанциях разных
типов» Москва, -1996.
33. РАО «ЕЭС России» «Руководящие указания по выбору средств
компенсации реактивной мощности и регулируемых трансформаторов в
электрических сетях 110-1150 кВ» (Энергосеть проект, ВНИИЭ, ЦДУ
«ЕЭС России»), утверждено,- 4.04.-1997.
34. Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения / Ю.П.
Рыжов // Москва, -2007.
35. Савоськин Н.Е. Надёжность электрических систем/ Н.Е.Савоськин//
Пенза, -2004.
36. Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса / В.С.
Самсонов, М.А. Вяткин // Москова, -2001.
37. Ситников В.Ф. Совершенствование методов и средств управления
режимами электроэнергетических систем на основе элементов гибких
электропередач (FACTS)/ В.Ф. Ситников// автореф. Дис. Техн. наук,
Иваново,-2009.
38. СтандартОрганизации ОАО «ФСК ЕЭС» Методика оценки технико-
экономической эффективности применения устройств FACTS в ЕНЭС
России – Проект – Москва,-2009.
39. Тимофеев А.С. Компенсация реактивной мощности / А.С. Тимофеев//
Новокузнецк,-2010.
40. Зацепин Е.П. Перспективы развития распределенной генерации с
использованием миниГЭС в центральном Черноземье / Е.П. Зацепин, А.Б.
Косолапов// Вести высших учебных заведений Черноземья,-№2(24). –
2011
41. Гуревич В. И. Интеллектуальные сети: новые перспективы или новые
проблемы / В. И. Гуревич// «ЭР» -№ 6 (36) – 2010.–66с.
42. ХрущевЮ.В.Электромеханическиепереходныепроцессыв
электроэнергетических системах: учебное пособие / Ю.В. Хрущев, К.И.
Заподовников и А.Ю. Юшков // -2012. –154с.
43. Чуприков В.С. Без трансформаторный СТАТКОМ 35 кВ 100 МВА на базе
многоуровневого инвертора напряжения для электросетей / В.С.
Чуприков //.
44. Шакарян Ю.Г. Технологическая платформа smartgrid (основные средства)
/ Ю.Г Шакарян, Н.Л. Новиков // Энергоэксперт, -№4,-2009.-42-49с.
45. Шеметов А.Н. Надёжность электроснабжения/ А. Н. Шеметов//
Магнитогорск,-2006.
46. Аль Зухаири Али Мохаммед, Нестеров М. Н., Виноградов А. А.
Использование систем накопления питьевой воды для улучшения
режимов распределительных электрических сетей 11кВ Ирака. Вестник
Белгородского государственного технологического университета им. В.Г.
Шухова 2015 № 1, с.204-210.
47. Аль Зухаири Али Мохаммед, Нестеров М. Н., Виноградов А. А.
Использованиеконденсаторныхустановокибатарейв
распределительной сети» Вестник Белгородского государственного
технологического университета им. В.Г. Шухова 2014 № 6, с.205-209.
48. Аль ЗухаириАлиМохаммед, Виноградов А. А. Особенности
электрическойраспределительнойсетиИрака.Энергетикаи
энергоэффективные технологии /БГТУ им. В.Г. Шухова – 2012, с. 12-16.
49. Аль Зухаири Али Мохаммед, Виноградов А. А. Типы и виды
использования (FACTS) для повышения пропускной способности ЛЭП
электрической системы. В сб. «От плана ГОЭЛРО к энергетике
будущего»-Изд-воМосковскогогосударственногооткрытого
университета им. В.С. Черномырдина» 19 декабря 2012 г.
50. Аль Зухаири Али Мохаммед, Виноградов А. А. Компенсация реактивной
мощности в распределительных сетях. В сб. «Молодежь и глобальные
проблемы современности». Изд-во Московского государственного
открытого университета им. В.С. Черномырдина, 20-21 марта 2013 г, с.19-
22.
51. Аль Зухаири Али Мохаммед, Виноградов А. А. Состояние вопроса об
использовании(SMARTGRID).Электронныйнаучныйжурнал
«APRIORI. Серия: естественные и технические науки» №3, 2014.
52. Аль Зухаири Али Мохаммед, Виноградов А. А. Методика расчета
технико-экономической эффективности применения устройств FACTS в
электроэнергетическихсистемах».Электронныйнаучныйжурнал
«APRIORI. Серия: естественные и технические науки» №4, 2014.
53. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года утверждена
распоряжением правительства российской федерации,-№ 1234,-2003.
54. Теляшова В.Ш. Методы оценки эффективности и стимулирования
инновационных энергосберегающих технологий при производстве и
передаче энергии / В.Ш. 55. Теляшова,Э.М.Косматов//Санкт-
Петербург,-2010.
55. Бобрышов А. М. Надёжность в экономических решениях / А .М
.Бобрышов // Академия наук РФ СПб. -1997.
56. Adam Adamkowski, Essential methods of SHP efficiency testing. Testing
hydraulic performance of water turbines, Institute of Fluid Flow-Machinery –
Gdansk, POLAND.
57. Bayliss C. R., Transmission and Distribution Electrical Engineering / C. R.
Bayliss, B. J. Hardy// AMSTERDAM, -2007.
58. Denis Koch. Control equipment for MV capacitor banks / Denis Koch //Cahier
Technique Merlin Gerin n° 142 / p.2 – 1992.
59. Dr. Suad Ibrahim Shahl- Synchronous generators, www.e-bookpdf.org
[Электронный ресурс]
60. Fang Lin LuoAdvanced DC/AC Inverters: Applications in Renewable
Energy/Fang Lin Luoand// Hong Y
61. G. Heydt, A short course on synchronous machines and synchronous
condensers/ G. Heydt, S. Kalsi, E. Kyriakides// Arizona State University
American Superconductor 2003.
62. http://www.sayedsaad.com/montada/forum.php[Электронный ресурс].
63. J AWNSY ’ SJ OURNALONL IFE ,S OFTWAREAND