Разработка методических рекомендаций по проектированию схем выдачи мощности объектов малой генерации

В работе анализируется действующая на сегодняшний день нормативная документация по разработке схем выдачи мощности электростанций, а также выполняется оценка для разработки схемы выдачи мощности для объектов малой генерации.
На основе проведенного анализа, разрабатывается проект методических рекомендаций по разработке схемы выдачи мощности для объектов малой генерации.
Область применения: в малой (распределенной) энергетике для всех районов России.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 15
1 О необходимости разработки методических рекомендаций по
проектированию схем выдачи мощности объектов малой (распределенной)
генерации ……………………………………………………………………………………………………. 17
1.1 Проблемы и особенности технологического присоединения объектов
распределенной генерации к электрическим сетям энергосистем ……………… 17
1.2 Существующие виды схем выдачи мощности, объектов распределенной
генерации ………………………………………………………………………………………………… 23
1.3 Существующие виды схем выдачи мощности, крупных электростанций
1.4 Оценка применимости требований к проектированию СВМ крупных
электростанций, отраженных в существующей нормативной документации,
для проектирования СВМ объектов малой (распределенной) генерации …… 32
1.5 Выводы ……………………………………………………………………………………………. 35
2 Основные требования, предъявляемые к схемам выдачи мощности объектов
малой (распределенной) генерации………………………………………………………………. 37
2.1 Общие требования, предъявляемые к технологическому присоединению
объектов распределенной генерации к электрической сети энергосистемы .. 37
2.2 Требования, предъявляемые к высоковольтной части СВМ (ПС, РУ, ВЛ)
2.3 Требования к генерирующему оборудованию …………………………………… 42
2.4 Требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты и
автоматики электросетевых объектов, входящих в СВМ …………………………… 46
2.5 Требования, предъявляемые к сетям связи и телемеханики
организуемым на электросетевых объектах, входящих в СВМ ………………….. 50
2.6 Выводы ……………………………………………………………………………………………. 52
3 Алгоритм разработки схемы выдачи мощности объектов распределенной
генерации ……………………………………………………………………………………………………. 54
3.1 Требования к составу исходных данных, необходимых для разработки
схемы выдачи мощности объектов распределенной генерации …………………. 54
3.2 Требования к расчетам установившихся режимов и алгоритм их
выполнения, при проектировании схемы выдачи мощности объектов
распределенной генерации ……………………………………………………………………….. 57
3.3 Требования к расчетам динамической устойчивости и алгоритм их
выполнения при проектировании схемы выдачи мощности объекта
распределенной генерации ……………………………………………………………………….. 58
3.4 Требования к расчетам токов короткого замыкания и алгоритм их
выполнения, при проектировании схемы выдачи мощности объекта
распределенной генерации ……………………………………………………………………….. 60
3.5 Последовательность проектирования схемы выдачи мощности объекта
распределенной генерации на основе анализа расчетов электрических
режимов …………………………………………………………………………………………………… 62
3.6 Выводы ……………………………………………………………………………………………. 65
4 Апробация требований к схеме выдачи мощности объекта распределенной
генерации ……………………………………………………………………………………………………. 67
4.1 Сравнительный анализ требований к схеме выдачи мощности крупных
электростанций и объектов распределенной генерации …………………………….. 67
4.2 Расчетная часть, подтверждающая актуальность разработанных
требований к схеме выдачи мощности объектов распределенной генерации 69
4.3 Структурная схема выдачи мощности объектов распределенной
генерации с графическим отражением всех требований предъявляемых к ней
4.4 Проект методических рекомендаций к схеме выдачи мощности объектов
распределенной генерации ……………………………………………………………………….. 79
4.5 Выводы ……………………………………………………………………………………………. 86
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 89
5.1 Введение ………………………………………………………………………………………….. 89
5.2 Предпроектный анализ. Потенциальные потребители результатов
исследования……………………………………………………………………………………………. 90
5.3 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………. 91
5.4 План проекта ……………………………………………………………………………………. 92
5.5 Бюджет проведения исследования ……………………………………………………. 93
5.6 Выводы ……………………………………………………………………………………………. 98
6 Социальная ответственность ………………………………………………………………….. 99
6.1 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой
производственной среды ………………………………………………………………………… 101
6.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой
производственной среды ………………………………………………………………………… 109
6.3 Охрана окружающей среды …………………………………………………………….. 110
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 111
6.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 113
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 117
Список литературы ……………………………………………………………………………………. 121
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 129
Introduction …………………………………………………………………………………………….. 130
Problems and peculiarities of technological connection of distributed generation
objects to electric grids of power systems …………………………………………………… 131
The main types of generating plants at distributed generation facilities ………….. 132
Technological connection …………………………………………………………………………. 134
Features of Distributed Generation Objects …………………………………………………. 135
Existing types of power delivery schemes, distributed generation objects ………. 138
Conclusion on the first chapter ………………………………………………………………….. 141
Conclusion on the second chapter ………………………………………………………………. 141
Conclusion on the third chapter …………………………………………………………………. 142
Conclusion on the fourth chapter ……………………………………………………………….. 143
Bibliography ……………………………………………………………………………………………. 145
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 150
Приложение В……………………………………………………………………………………………. 158
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………. 168

В первой главе рассматривалась проблема процедуры технологического
присоединения объектов распределенной генерации, которая не отличается от
процедуры присоединения обычного потребителя в связи с отсутствием
законодательного разделения.
В связи с этим объекты зачастую устанавливаются без проработки схемы
выдачи мощности. Вследствие чего возникают неучтенные схемно-режимные
ситуации, в которых устойчивая работа объекта распределенной генерации
невозможна.
Объекты генерации устанавливаются без согласования с сетевыми
организациями и системным оператором. Схема и программа развития
энергорайонов (развитие электрических сетей напряжением 35 кВ и ниже) в
принципе не подразумевает учет новых генерирующих мощностей на
напряжение 35 кВ и ниже. По этой причине появляются не учтенные
генерирующие мощностя объектов распределенной генерации.
Отсутствие нормативно-технической документации и нормативно-
правовых актов, которые регламентировали бы технические требования к
объектам распределенной генерации (с учетом их типологии и особенностей их
подключения в состав ЕЭС России), создают большие проблемы при
технологическом присоединении объектов РГ.
Развитие энергосистемы, в целом, проектируется без учета особенностей
функционирования объекта распределенной генерации. Примером может стать
действие автоматики выделения на сбалансированный район без учета объекта
распределенной генерации может произойти каскадное отключение
потребителей вследствие некорректного определения района выделения
генерации на сбалансированную нагрузку.
Технологическое присоединение объектов генерации электрической
энергии осуществляется только на напряжение 110 кВ и выше, согласно
Постановлению правительства Российской федерации №861 (раздел 2, п.8).
Во второй главе освещаются основные требования, предъявляемые к
схемам выдачи мощности объектов распределенной генерации.
На сегодняшний день общие требования к технологическому
присоединению формируются на основании двух документов [16, 29], что
является недостаточным, для присоединения объекта РГ. На основании опыта
присоединения объектов РГ были сформированы требования.
Из общих требований к высоковольтной части схемы выдачи мощности
вытекает следующее:
− достаточная пропускная способность ЛЭП, входящих в схему выдачи
мощности объекта распределенной генерации;
− достаточная пропускная способность РУ объекта распределенной
генерации;
− достаточная пропускная способность трансформаторов РУ
Условия достаточности пропускной способности ЛЭП, РУ и
трансформаторов РУ должны выполняться при новом строительстве или при
присоединении объекта распределенной генерации к существующей
подстанции.
Представлены расчетные формулы по определению максимальной
мощности объекта, единичной мощности и количества генерирующих
установок. Основные цели строительства объектов распределенной генерации
приведены в таблице 2.
На базе работы [37] сформированы основные принципы построения
релейной защиты и автоматики для объектов распределенной генерации.
Выделены три возможных подхода к управлению и обозначены области их
применения. Результаты внесены в таблицу 4.
Требования к сетям связи и телемеханики для проектируемых объектов
распределенной генерации формируются согласно типовым техническим
требованиям по организации обмена информацией с диспетчерскими центрами
и центрами управления сетями РСК.
В третьей главе был представлен алгоритм разработки схемы выдачи
мощности объекта распределенной генерации.
Представлены требования к исходным данным, необходимых для
разработки схемы выдачи мощности объекта распределенной генерации, где
обязательно должна быть указана цель строительства объекта распределенной
генерации. Для выбора оборудования в рамках распределенной генерации
недостаточно прогноза максимальной расчетной нагрузок. Алгоритм выбора
количества и мощности генерирующего оборудования представлены на рисунке
Источниками информации для составления прогнозируемых нагрузок является:
− Ретроспективные данные по объекту энергоснабжения/объекту-
аналогу;
− Данные о перспективе развития объекта;
− Схемы территориального планирования и развития территорий;
− Схемы и программы перспективного развития;
− Инвестиционные программы.
Представлены требования к расчетам установившихся и алгоритм их
выполнения в рамках проектирования схемы выдачи мощности объекта
распределённой генерации. Расчет и анализ установившихся электрических
режимов следует выполнять согласно методическим рекомендациям по
проектированию развития энергосистем. Алгоритм представлен на рисунке 15.
Требования к расчетам и анализу динамической устойчивости и токов
короткого замыкания следует производить согласно [31] с учетом специфики
объекта распределенной генерации. В лучшем случае, учитывая все особенности
и специфику, использовать двухстороннее ТЗ.
В четвертой заключительной главе был проведен сравнительный анализ
существующего требования к предварительным схемам выдачи мощности
крупных электростанций и предложенного автором методическим
рекомендациям по проектированию схем выдачи мощности объектов
распределенной генерации.
Основной задачей являлось – определение необходимых и достаточных
технических решений, и мероприятий, которые обеспечивали бы выдачу полной
мощности новых генерирующих установок объектов распределенной генерации.
Существующие требования в большинстве своём не удовлетворяют
сетевые организации при ТП. Поэтому, на анализе существующих работ,
замечаний и требований, были разработаны актуальные методические
рекомендации к разработке схемы выдачи мощности объектов распределенной
генерации.
Также были учтены особенности присоединения объектов распределённой
генерации к распределительным сетям.
В рекомендациях также должны быть учтены:
− Технико-экономическое сравнение предложенных вариантов,
определение наиболее эффективного варианта.
− Обоснование участие/не участия объекта РГ в ОПРЧ.
− Расчет токов КЗ, статической и динамической устойчивости. На базе
этих расчетов принимаются решения по набору дополнительного
электротехнического оборудования (токоограничивающих устройств)
или принимаются решения по модернизации существующей топологии
сети. Выбранная СВМ должна полностью обеспечивать выдачу полной
мощности.
− Разработка основных технических решений по оснащению
электрических сетей и объекта распределенной генерации
централизованной системы противоаварийной автоматики для
заданного энергорайона. Под основными технологическими решениями
также имеется в виду: РЗ, АПВ, АВР, РАС, ОМП, СМПР, Связь, АСДУ,
АИИС КУЭ, СОТИ АССО.
− Капитальные затраты на реализацию рекомендуемого варианта СВМ
объекта РГ.