Снижение потерь электроэнергии – важнейший путь энергосбережения в электрических сетях

В. Э. Воротницкий, доктор техн. наук, профессор, главный научный сотрудник ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»

Снижение технических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям напряжением 220 кВ и выше

Типовой перечень мероприятий по снижению технических потерь электроэнергии в электрических сетях и методы оценки их экономической эффективности представлены в [1–3].

Из сравнения полученного за 2010–2011 годы эффекта от реализации основных мероприятий² по снижению технических потерь электроэнергии (табл. 3 [4]) с динамикой потерь электроэнергии (табл. 2)¹ видно, что номенклатура мероприятий и их эффективность явно недостаточны для заметного влияния на величину потерь электроэнергии.

• Основной эффект снижения технических потерь в электрических сетях 220–750 кВ в размере 400–500 млн кВт•ч в год, как показывает энергетическое обследование ОАО «ФСК ЕЭС», опыт зарубежных электросетевых компаний и анализ режимов работы ЕНЭС, может быть получен за счет соответствующих усилий по оптимизации установившихся режимов работы электрической сети по реактивной мощности и уровням напряжения [5].

• Второе наиболее реальное и перспективное направление снижения технических потерь электроэнергии в электрических сетях 220–750 кВ – это снижение расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций. К числу основных³ мероприятий относится, например, оптимизация продолжительности работы вентиляторов обдува трансформаторов и автотрансформаторов и режимов работы компрессоров воздушных выключателей, а также внедрение микропроцессорных систем автоматического управления обдувом трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов и систем частотного регулирования и плавного пуска электропривода вентиляторов, центробежных насосов и т. п.

Предварительные результаты энергетического обследования подстанций ОАО «ФСК ЕЭС» показывают, что практическая реализация перечисленных мероприятий позволит получить дополнительную экономию электроэнергии в размере 133–135 млн кВт•ч в год.

Таким образом, суммарный потенциал снижения технических потерь электроэнергии от активизации работ по оптимизации установившихся режимов по реактивной мощности и уровням напряжения и внедрению дополнительных мероприятий по снижению расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций может составить 500–800 млн кВт•ч в год.

Снижение технических потерь электроэнергии при ее распределении по электросетям 0,4–110,0 кВ

К целевым мероприятиям (экономическая эффективность представлена в табл. 4) по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях ОАО «Холдинг МРСК» относятся в основном традиционные, наиболее распространенные в условиях эксплуатации сетей мероприятия, например замена проводов на большее сечение на перегруженных ЛЭП, перегруженных и недогруженных трансформаторов, ответвлений в жилые дома на СИП, отключение трансформаторов на подстанциях с заданной нагрузкой, проведение рейдов по выявлению неучтенного и бездоговорного потребления электроэнергии и т. д.

Для электрических сетей 0,4–35,0 кВ в дополнение к вышеназванным мероприятиям следует назвать те мероприятия типового перечня, которые пока не находят широкого применения на практике:

• оптимизацию мест размыкания линий 6–35 кВ с двусторонним питанием;
• оптимизацию рабочих напряжений в центрах питания радиальных электрических сетей;
• выполнение ремонтных и эксплуатационных работ под напряжением;
• установку и ввод в работу устройств компенсации реактивной мощности;
• установку и ввод в работу вольтодобавочных регулировочных трансформаторов;
• разукрупнение распределительных линий 0,4–35,0 кВ;
• перевод электрических сетей 6–10 кВ на 20 кВ в районах с высокой плотностью нагрузки.

Реконструкция, оптимизация развития электрических сетей

Снижение ПЭЭС всех ступеней напряжения до уровня потерь в сетях промышленно развитых стран невозможно без реконструкции, оптимизации инновационного развития электросетевого комплекса, внедрения новой техники и технологий, предусматривающих следующие меры [6]:

• создание системообразующих и распределительных сетей с использованием современных инновационных технологий, силовой электроники, электромашиновентильных систем, современных систем диагностики, вычислительных комплексов;
• применение прорывных технологий, таких как высокотемпературная сверхпроводимость для изготовления компактных, высоконадежных и экономичных кабелей, трансформаторов, токоограничителей и др.;
• широкое вовлечение в баланс децентрализованных источников электроэнергии с обеспечением их свободного доступа к электрическим сетям и соблюдением необходимых условий их устойчивого и надежного функционирования;
• оснащение электрических сетей современными быстродействующими регулируемыми системами компенсации реактивной мощности, средствами повышения пропускной способности существующих линий электропередачи, перераспределения потоков мощности по этим линиям;
• вовлечение потребителей в регулирование балансов и режимов работы электрических сетей, интеллектуальное управление нагрузкой;
• создание и внедрение новых поколений интеллектуальных систем учета электроэнергии и управления электропотреблением, расчетов за потребленную электроэнергию;
• внедрение прогрессивных систем хранения (накопления) электроэнергии для снижения пиковых нагрузок, повышения устойчивости работы системообразующих сетей, надежности электроснабжения, качества электроэнергии у потребителей, снижения потерь в сетях;
• развитие автоматизированной системы технологического управления электрическими сетями (АСТУ), разработка и внедрение полностью автоматизированных электрических подстанций, переход от автоматизированного управления сетями к автоматическому на базе современных программно-технических комплексов.

Более подробно основные инновационные пути, технические средства и технологии повышения эффективности и управляемости электрических сетей 220–750 кВ рассмотрены в [2, 6].

По сравнению с системообразующими электрическими сетями распределительные сети в еще большей степени нуждаются в реконструкции, модернизации и оптимизации развития в связи с большим физическим и моральным износом. К инновационным мероприятиям, технике и технологиям повышения энергетической эффективности в распределительных электрических сетях следует отнести следующие:

• сокращение протяженности электрических сетей 0,4 кВ за счет приближения к потребителям напряжения 6–20 кВ путем применения столбовых трансформаторных подстанций 6–10/0,4 кВ;
• применение энергоэффективного электротехнического оборудования, в том числе распределительных трансформаторов с магнитоприводами из аморфной стали и уменьшенными потерями холостого хода, а также трансформаторов с симметрирующими обмотками;
• применение новых типов регулируемых компенсирующих и симметрирующих устройств, в том числе симметрирующих компенсирующих устройств;
• применение новых типов высокотехнологичных проводов с повышенной проводимостью и более гладкой поверхностью;
• применение компактных и газоизолированных линий электропередачи;
• внедрение управляемых автоматически секционируемых электрических сетей с применением реклоузеров;
• внедрение распределенных генерирующих источников и систем управления нагрузкой на основе разработки, создания и внедрения интеллектуальных электрических сетей (Smart Grid) и интеллектуальных систем учета электроэнергии (Smart Metering).

По предварительным оценкам практическая реализация инновационных мероприятий позволит снизить относительные потери электроэнергии к 2017 году в ЕНЭС с 4,6 до 3,5 % от отпуска электроэнергии из сети и в сетях МРСК – с 8,4 до 7,5 % от отпуска электроэнергии в сеть.

Совершенствование систем учета электроэнергии

Совершенствование систем расчетного и технического учета электроэнергии проводится с целью повышения достоверности информации о структуре балансов электроэнергии в электрических сетях, снижения коммерческих потерь электроэнергии.

Стратегический путь совершенствования учета электроэнергии – создание и внедрение полнофункциональной автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета (АИИС КУЭ) на оптовом рынке электроэнергии (в ЕНЭС) и АИИС КУЭ бытовых потребителей (БП) на розничном рынке. Совершенствование и модернизация систем учета включают следующие 4 группы мероприятий:

• обеспечение нормированных условий применения средств измерений;

• ремонт и замену морально и физически устаревших средств учета;

• установку дополнительных приборов учета, в том числе приборов высоковольтного учета (с измерительными трансформаторами напряжения) и счетчиков с предоплатой;

• защиту приборов от несанкционированного доступа и безучетного потребления электроэнергии.

К мероприятиям по организации системы учета электроэнергии относятся следующие:

• оценка существующего состояния систем учета по границам сетевых компаний;

• оснащение (модернизация) приборами учета электрической энергии по точкам поставки сетевых компаний (ликвидация безучетного потребления);

• формирование требований (по периодичности, составу работ, характеру мероприятий и пр.) к производственным программам филиалов в части выполнения задач по реализации услуг по передаче электрической энергии;

• создание автоматизированных баз данных по потребителям электроэнергии (юридическим и физическим лицам) с их привязкой к электрическим сетям для контроля за динамикой потребления электроэнергии по месяцам и годам и ее соответствия динамике объема выпускаемой продукции, расчета и анализа фактических и допустимых небалансов электроэнергии по электрическим сетям;

• организация развития систем учета электрической энергии в сетевых компаниях с учетом концепции Smart Metering, позволяющей решать следующие задачи:

•  обеспечение удаленного автоматизированного сбора учетных данных;
•  обеспечение возможности для потребителя применения при расчетах за электроэнергию многотарифного меню;
•  обеспечение возможности применения функции предоплаты и функции контроля оплаты;
•  обеспечение ведения журнала событий в приборе учета электрической энергии (включения, отключения электропитания, режимы и объемы потребления и пр.) с привязкой ко времени;
•  обеспечение возможности управления режимом потребления электрической энергии (дистанционное ограничение, отключение потребителя);

• организация оснащения (модернизации) объектов производственных и хозяйственных нужд сетевых компаний приборами учета энергетических ресурсов;

• организация перехода на расчеты за потребленные энергетические ресурсы на объектах производственных и хозяйственных нужд электросетевых организаций на основании показаний приборов учета энергетических ресурсов.

Создание и совершенствование нормативной базы

Для снижения ПЭЭС необходимо наличие нормативной базы, отвечающей современным задачам. Назовем лишь некоторые первоочередные мероприятия по развитию нормативной базы:

• Внесение дополнений и уточнений в законодательство РФ, постановления Правительства РФ, приказы Минэнерго России по нормированию технологических потерь электроэнергии на ее передачу в условиях RAB-регулирования тарифов, а также по учету в нормативах потерь дополнительных влияющих факторов: технического состояния электрических сетей, качества электроэнергии и т. п.

• Разработка регламента корректировки нормативов технологических потерь электроэнергии при наличии влияющих факторов, не зависящих от деятельности персонала электрических сетей.

• Ужесточение мер уголовной и административной ответственности за бездоговорное и безучетное потребление электроэнергии.

• Разработка методики и корпоративных регламентов формирования прогнозных балансов электроэнергии электросетевых организаций и их структурных подразделений на период 3–5 лет.

• Совершенствование регламента и финансового механизма материального стимулирования персонала электрических сетей за выполнение нормативов и программ снижения потерь электроэнергии в электрических сетях.

• Создание унифицированной автоматизированной системы мониторинга и отчетности электросетевых организаций по балансам электроэнергии в электрических сетях, потерям электроэнергии и их структуре, по эффективности энергосберегающих мероприятий.

• Создание типового энергетического паспорта и энергосервисного контракта для электросетевых организаций, принятие мер по минимизации рисков энергосервисных и инвестиционных компаний в ходе реализации программ энергосбережения и повышения энергетической эффективности в электрических сетях.

Итак, как показали предварительные результаты энергетического обследования, в ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Холдинг МРСК» имеются существенные резервы по снижению потерь электроэнергии. Практическая реализация этих резервов, снижение потерь до технико-экономически обоснованного уровня требуют активных, квалифицированных и согласованных усилий всего персонала электросетевых компаний, начиная с исполнительного аппарата и заканчивая ремонтно-эксплуатационным и оперативным персоналом.

Снижение потерь электроэнергии должно осуществляться в увязке с оптимизацией перспективного инновационного развития электрических сетей, с их модернизацией и техническим перевооружением, с применением самых современных техники и технологий управления электросетевым комплексом, поэтому к работам по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в электрических сетях должны активно привлекаться проектные, научно-исследовательские и подрядные организации, поставщики современного энергосберегающего оборудования.

Практика передовых электросетевых компаний промышленно развитых стран показывает, что снижение потерь как основная часть энергосбережения в электрических сетях – это не только технологический процесс внедрения соответствующих организационных и технических мероприятий, но и важнейший элемент культуры производственного процесса компании, организации этого процесса, четкости распределения обязанностей исполнителей программы энергосбережения и их ответственности за свое-временное и полное выполнение целевых показателей. Человеческий фактор в энергосбережении имеет решающее значение, поэтому очень важно оптимальное соотношение применения экономических стимулов активизации деятельности персонала, мониторинга эффективности этой деятельности и нормативного принуждения к этой работе через разработку четких корпоративных регламентов и служебных инструкций, а также информационной системы контроля эффективности выполнения программ по энергосбережению.

Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – это непрерывный процесс совершенствования техники и технологий передачи и распределения электроэнергии, требующий постоянного внимания, ответственности и неформального отношения к делу.

Литература

1. Инструкция по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. ИЗ4–70–028. М. : СПО «Союзтехэнерго», 1987.
2. Методика оценки экономической эффективности мероприятий по снижению потерь электрической энергии в ЕНЭС (утв. Приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 24 октября 2008 года № 458).
3. Методика оценки технико-экономической эффективности применения устройств FACTS в ЕНЭС России. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007–29–240.019–2009.
4. Годовой отчет ОАО «ФСК ЕЭС» за 2011 год. www.fsk-ees.ru.
5. Воронин В., Гаджиев М., Шамонов Р. Направления развития системы регулирования напряжения и реактивной мощности в ЕНЭС // Электроэнергия. Передача и распределение. – 2012. – № 2 (11), март–апрель.
6. Бударгин О. М., Бердников Р. Н., Перстнев П. А., Шимко М. Б., Воротницкий В. Э. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Единой национальной электрической сети. Красноярск : ИПК «Платина», 2013.

¹ См. статью в журнале «Энергосбережение» № 3, 2014.

² Включаются в соответствующие ежегодные программы ОАО «ФСК ЕЭС».

³ Подробный перечень мероприятий по снижению этого расхода с их описанием рассмотрен в [6].