Октябрь 2011 г.

1. Реактивная мощность. Участие потребителей и сетевой организации в решении проблемы компенсации завышенных потоков реактивной мощности.  Экономический эффект при компенсации РМ Октябрь 2011 г.

2. В настоящее время проблема компенсации реактивной мощности особенно остро обсуждается как энергетиками, так и потребителями. Опубликовано множество распорядительных и нормативных документов, касающихся этой проблемы. Что послужило толчком к такому всеобщему вниманию? Неужели до сих пор компенсация реактивной мощности не имела стратегического значения? Причинам и следствиям этих актуальных вопросов, а также грядущим перспективам в этом направлении и посвящена данная тема.

3. Для более глубокого осмысления проблемы давайте совершим короткий экскурс в основы электротехники. Проблема компенсации реактивной энергии и мощности возникла одновременно с применением на практике переменного и особенно трехфазного тока. При включении в цепь индуктивной или емкостной составляющей нагрузки (а это и всевозможные двигатели, и промышленные печи, и даже высоковольтные линии электропередач) между электроустановкой и источником возникает обмен потоками энергии, суммарная мощность которого равна нулю, но при этом он вызывает дополнительные потери активной энергии, потери напряжения и снижает пропускную способность электрических сетей. Так как избежать подобных негативных воздействий невозможно, необходимо просто свести их к минимуму.

4. Итак, основное влияние на величину реактивной мощности в электрических сетях оказывает характер нагрузки, то есть характеристики электроустановок, присоединенных к электрическим сетям энергосистемы. Получается, что энергокомпания несет убытки и риски, возникающие из-за потребителя. Разграничение зон ответственности за реактивную составляющую мощности между распределительной сетевой компанией и потребителем – одна из сложных задач в процессе управления реактивной мощностью. Стимулирование промышленных потребителей к поддержанию оптимального для энергосистемы коэффициента реактивной мощности было введено еще в 30-х годах прошлого века, во времена интенсивной индустриализации. Была разработана гибкая система скидок и надбавок к тарифу на электроэнергию. Основной целью снижения величины реактивной мощности тогда было стремление к минимизации расходов на строительство электрических сетей. То есть, снизив величину реактивной мощности, можно было сэкономить на сечении проводов и уменьшении мощности трансформаторов.

5.  Система скидок и надбавок с течением времени претерпевала свои изменения, равно как и менялись нормы на оптимальный коэффициент реактивной мощности. Последняя редакция «Правил применения скидок и надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление и генерацию реактивной энергии» была утверждена в декабре 1997 года. А спустя три года она же была отменена приказом Минэнерго от 28 декабря 2000 года №167

6. После отмены приказом Министра энергетики (10.01.2000 №2) Правил пользования электрической и тепловой энергией, потребители перестали участвовать в поддержании напряжения на шинах нагрузок Появились проблемы с поддержанием (повышением) напряжения на шинах эл. приемников Возросли потоки реактивной мощности по системо-образующим и рас-пределительным сетям к шинам эл. приемников Ограничилась пропускная способность ВЛ по активной мощности и существенно возросли потери в сетях После ухода потребителей от обязанности компенсировать потребляемую реактивную мощностьполучен суммарный негативный результат - исключение из баланса ЕЭС России более 50 тыс. МВар ИРМ потребителей

7. Последствия в формулах Увеличиваются потери активной мощности Увеличиваютсяпотери напряжения Возрастание тока , протекающего через сеть Перерасходуется электроэнергия Уменьшается напряжение на шинах электроприемников Увеличивается сечение проводов - удорожание Необходимость прокладки новых сетевых магистралей –удорожание Повышенное потребление реактивной мощности электроприемниками или пониженный коэффициент мощности Снижается пропускная способность сетей Дополнительное увеличение тока электрической сети

8. В наш век высокотехнологичных процессов и стремительно развивающихся отраслей потребитель требует от нас самого главного - надежного, бесперебойного и качественного электроснабжения. Одним из слагаемых успеха в этом направлении и является контроль и управление реактивной мощностью со стороны сетевых компаний. Именно управление. Локального снижения и компенсации здесь недостаточно. Передача электроэнергии – это непрерывный процесс, владелец которого электросетевая компания, и она должна полностью контролировать все его параметры. Однако последние законодательные акты опровергают представление процесса управления реактивной мощностью проблемой только энергосистемы. На потребителя тоже возлагаются определенные требования и обязанности

9. Цена покупной электроэнергии, плата за присоединение к электрическим сетям и плата за передачу энергии не учитывают расходы субъектов электроэнергетики и ее потребителей, связанные с оплатой услуг по компенсации реактивной энергии (мощности). В связи с этим при первой возможности были внесены изменения в законодательство, действующее с 27 декабря 2004 года, регулирующее взаимоотношения потребителей и сетевых организаций при оказании услуг по передаче электрической энергии. Пункт 14.1. Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2004 г. № 861, вступивший в силу с 31.08.2006(в редакции Постановления Правительства РФ от 31.08.2006 №530), определяет обязанность потребителя по соблюдению значений соотношения активной и реактивной мощности, установленные сетевой организацией при технологическом присоединении:

10. Потребители должны соблюдать значения соотношения (тангенса) потребления реактивной и активной мощности, определенной в договоре в соответствии с порядком, утвержденным Минпромэнерго РФ. Указанные характеристики определяются: • сетевой организацией для потребителей услуг, присоединенным к электрическим сетям напряжением 35 кВ и выше; • сетевой организацией совместно с СО для потребителей услуг, присоединенных к электрическим сетям напряжением выше 35 кВ. • При отклонении потребителя от установленных договором значений соотношения в результате участия в регулировании реактивной мощности по согласованию с сетевой организацией он оплачивает услуги по передаче электрической энергии, в том числе в составе конечного тарифа (цены) на электрическую энергию, поставляемую ему по договору энергоснабжения с учетом понижающего коэффициента, устанавливаемого в соответствии с методическими указаниями, утверждаемыми ФСТ РФ. • В случае несоблюдения потребителем услуг установленных договором значений соотношения потребления активной и реактивной мощности, кроме случаев, когда это явилось следствием выполнения диспетчерских команд или распоряжений субъекта оперативно-диспетчерского управления либо осуществлять по соглашению сторон, он устанавливает и обслуживает устройства, обеспечивающие регулирование реактивной мощности, либо оплачивает услуги по передаче электрической энергии, в том числе в составе конечного тарифа (цены) на электрическую энергию, поставляемую ему по договору электроснабжения, с учетом соответствующего повышающего коэффициента. • Убытки, возникающие у сетевой организации или третьих лиц в связи с нарушением установленных значений соотношения потребления активной и реактивной мощности, возмещаются лицом, допустившим такое нарушение, в соответствии с гражданским законодательством РФ

11. Постановлением правительства № 530 от 31.08.2006 (п. 4, 3 абзац) Министерству промышленности и энергетики Российской Федерации было поручено в трехмесячный срок утвердить порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения). Данное поручение было выполнено только 22 февраля 2007 года, когда Минпромэнерго России были утверждены предельные значения коэффициента реактивной мощности (приказ № 49 О ПОРЯДКЕ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ СООТНОШЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЭНЕРГОПРИНИМАЮЩИХ УСТРОЙСТВ (ГРУПП ЭНЕРГОПРИНИМАЮЩИХ УСТРОЙСТВ) ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЯЗАТЕЛЬСТВ СТОРОН В ДОГОВОРАХ ОБ ОКАЗАНИИ УСЛУГ ПО ПЕРЕДАЧЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (ДОГОВОРАХ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ) ).

12. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

13. В настоящее время в разработке находится новая методика применения скидок и надбавок к тарифам на электроэнергию. Согласно данной методике потребителю будет дана возможность получить скидку за поддержание требуемого коэффициента реактивной мощности в случае участия потребителя по соглашению с сетевой организацией в регулировании реактивной мощности в часы больших и/или малых нагрузок электрической сети. С другой стороны, при нарушении потребителем установленных норм величина тарифа будет расти. В то время, пока методика только готовится к утверждению, филиал «Нижновэнерго» и другие распределительные сетевые компании интенсивно готовятся к переходу на новый уровень взаимоотношений с потребителем и новую организацию работ по управлению реактивной мощностью.

14. В частности проводится инвентаризация и модернизация средств учета реактивной мощности, пересматриваются технические условия на присоединение новых потребителей, производятся расчеты предельных соотношений активной и реактивной мощности для включения в договора энергоснабжения с потребителями и многие другие мероприятия. Однако одним из основных направлений работы по компенсации реактивной мощности является: • компенсация потребления реактивной мощности в узлах нагрузок потребителей за счет включения в работу существующих и установки дополнительных ИРМ непосредственно в электроустановках потребителей (на уровне ГПП, потребительских ПС, ТП 6-10/0,4 кВ); • снижение потоков реактивной мощности в линиях и трансформаторах 35-110 кВ за счет установки источников реактивной мощности (БСК,УШР-110 кВ, БСК-10,6 кВ) на подстанциях филиала;

15. Алгоритм достижения ЦЕЛИ на примере филиала «Нижновэнерго» Максимальное потребление мощности Нижегородской области Р – 3454 МВт Q – 2176 МВАр; tg = Q/P=2176/3454=0.63 Для достиженияtg - 0,5 необходимо ввести449 МВАриз них 204 МВАр ввести существующие БСК 379 МВАр – на объектах потребителей 70 МВАр – ННЭ На ПС 110 кВ 174,7 МВАр вновь ЭФФЕКТ от уменьшения технологических потерь в сетях ННЭ в год По уровню напряжения ВН – 15,6 млн. кВт. час, Что составляет 2% от потерь в сетях ВН. По уровню напряжения СН 2 – 60,5 млн. кВт. час, Что составляет 13,4 % от потерь в сетях СН 2 Общий эффект - 76,1 млн. кВт. час/в год, или уменьшение тех. потерь в сети ННЭ на 4,3 %

16. Выгода компенсации реактивной мощности для потребителя Компенсация выгодна всем, и компенсировать надо все уровни, начиная с самого нижнего - электроприемника и поднимаясь выше. Для сетевых компаний снижение величины реактивной мощности - это в первую очередь высвобождение мощности и возможность подключения новых потребителей. Для предприятий - снижение потерь, как следствие, снижение затрат на электроэнергию, влияющих на себестоимость продукции. Здесь стоит отметить, что по оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики энергосбережения. Кроме того, на некоторых предприятиях уже сейчас ощущается нехватка мощностей, поэтому высвобождение мощности также актуально.

17. Считается, что компенсация реактивной мощности- это решение для крупных предприятий с большим энергопотреблением. Хотя значительное количество реактивной мощности, в настоящее время генерируется (потребляется) источниками освещения (люминесцентными лампами), нелинейной нагрузкой и системами приточновытяжной вентиляции и кондиционирования. Кроме того, качество электрической энергии на предприятиях и в офисных зданиях оставляет желать лучшего. Поэтому повышенная потребляемая из сети реактивная мощность и снижение качества напряжения влечет за собой дополнительные расходы компании на оплату электроэнергии и ремонт выходящего из строя оборудования из-за плохого качества напряжения.

18. Методика оплаты реактивной мощности так же крайне необходима. Причем даже предприятиям, так как она помогла бы обосновать затраты на компенсацию перед финансовыми службами и владельцами компаний, что сейчас крайне сложно. Грамотная методика скидок и надбавок за компенсацию и потребление соответственно значительно улучшили бы ситуацию с реактивной мощностью в сетях.

19. Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности: 1.Малые удельные потери активной мощности (0,005 кВт на 1 кВАр) 2.Отсутствие вращающихся частей 3.Простой монтаж и эксплуатация 4.Невысокие капиталовложения 5.Возможность подбора любой необходимой мощности 6.Возможность установки и подключения в любой точке сети 7.Отсутствие шума во время работы 8.Небольшие затраты по эксплуатации

20. Проблемы, которые помогут решить конденсаторные установки: Конденсаторные установки применяются не только для того, чтобы замедлить вращение счетчика реактивной энергии; их применение позволяет решить ряд других проблем, возникающих на производстве: 1.Снизить установленную мощность силовых трансформаторов. (При снижении потребления реактивной мощности снижается потребление полной мощности). 2.Обеспечивать электропитание нагрузки по кабелю с меньшим сечением 3.Подключить дополнительно полезную нагрузку. 4.Позволяет избежать глубокой просадки напряжения на удаленных электропотребителях (Водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т. д.) 5.Максимально использовать мощность автономных дизель-генераторов. (Корабельные установки, геологические партии, стройплощадки и т. д.) Облегчить пуск двигателя. (При местной компенсации)

21. Результаты выполнения Целевых программ управления реактивной мощностью в 2008-2009 гг. На подстанциях филиала введено вновь 7 БСК суммарной номинальной мощностью 26,1 Мвар (в работе 15,1) Стабилизировали уровень напряжения на ПС 35 кВ Калинино (ННЭ) Заменено 7 ПУ активной энергии на многофункциональные ЦП УПРМ 2008-2009 гг. Вновь установлено 4 многофункциональных приборов учета электроэнергии (ПУ) Обеспечено присоединение электроустановок 10-ти потребителей, мощностью 6,375 МВт. Экономический эффект составил от реализации данных целевых программ 267,86 тыс. руб.

22. Целевая программа управления реактивной мощностью в 2010-2014 гг. На особом контроле находится вопрос обеспечения нормированных значений tgφу 10-ти крупных потребителей, превышающего установленные значения соотношения по потреблению активной и реактивной мощностей В филиале ННЭ в 2012 г. на ПС 110 кВ Лысково планируется ввод управляемого шунтирующего реактора (УШР) мощностью 25 Мвар, что позволит плавно регулировать реактивную мощность. ЦП УПРМ 2010-2014 гг. Ввод на объектах филиала 2 БСК -110 кВ общей мощностью 75 Мвар.

23. В рамках целевой программы филиал «Нижновэнерго» за последние 2 года провел работу с 21 потребителем, систематически превышающим потребление реактивной мощности. Из них по 10 потребителям была вынесена проблема на министерство Жилищно- коммунального хозяйства и топливно-энергетического комплекса Нижегородской области и на региональный штаб по безопасности электроснабжения. В результате проведенной работы ряд потребителей наметил на ближайшее будущее на своем предприятии ввод БСК.

24. Целевая программа управления реактивной мощностью в 2010-2014 гг. К декабрю 2014 г., в результате ввода БСК на ПС 110 кВ ННЭ ицеленаправленной работы с потребителями, снижение потерь э/э в год составит 13 млн. кВт·ч Итоги реализации целевой программы УРМ 2010-2014 гг. Нормализация уровня напряжения в 3 узлах нагрузки

25. Значение компенсации и оптимизации реактивной мощности трудно переоценить. Время требует и от энергетиков и от потребителей повышенной дисциплины и ответственности в решении этого вопроса для достижения и теми, и другими высоких показателей в нынешней работе и качественного развития в будущем.

26. Компенсация = эффективность + качество! Октябрь 2011 г.