О применении трансформаторов SEA SpA в ветровой энергетике

По словам Андрея Конеченкова, председателя правления Украинской ветроэнергетической ассоциации (УВЭА), ветроэнергетика Украины в 2014 году вдвое нарастила производство электроэнергии, даже несмотря на сложнейшие условия, в которых пребывает отрасль из-за аннексии Крыма и военных действий на Востоке Украины.

Ветропарки континентальной части Украины за прошедший год произвели 1123,7 млн. кВт·ч электроэнергии. Это составляет 0,62% от общей генерации электроэнергии в стране и почти вдвое больше показателя 2013 года, в котором ветроэнергетика Украины (включая ВЭС, расположенные в АР Крым) сгенерировала около 638 млн. кВт·ч электроэнергии. 

По данным УВЭА в минувшем году Украина ввела в эксплуатацию 126,3 МВт новых ветроэнергетических мощностей, достигнув суммарной установленной мощности ВЭС в 409,5 МВт (без учета мощностей, расположенных в Крыму). На территории оккупированного Крыма установленная ветроэнергетическая мощность осталась без изменений - 87,7 МВт. 

В настоящее время три ветростанции оказались в зоне АТО: Лутугинский и Краснодонский ветропарки (Луганская обл.) и Новоазовский ветропарк (Донецкая обл.). Проектное строительство этих ВЭС приостановлено. Тем не менее, процесс ввода в эксплуатацию новых мощностей не останавливается. Несмотря на непростые условия хозяйствования, запускаются новые проекты, чему должно поспособствовать и введение в Украине нового «зеленого тарифа». Примечательным является находящийся на стадии согласования и разработок проект строительства самой крупной в Европе ВЭС в Запорожской области. Строительные работы «Укрэнерго» планирует начать уже в следующем году. Установленная мощность Запорожской ВЭС составит 500 МВт, капиталовложения в размере около миллиарда евро будут привлечены от частных инвесторов. На сегодняшний день ветроэнергетика Украины привлекла более €700 млн. инвестиций. Только в 2014 году электроэнергия, выработанная ветропарками Украины, позволила сократить выбросы углекислого газа в атмосферу на более чем на 500 тыс. тонн.  

Активно развивается и мировая ветроэнергетика. По данным Всемирной ветроэнергетической ассоциации (WWEA), в минувшем году в разных странах суммарно были введены в эксплуатацию более 50 ГВт новых мощностей, приблизив общую установленную мощность всех мировых ВЭС к 370 ГВт. С учетом мощностей, запущенных в эксплуатацию уже в 2015 году установленная мощность мировой ветрогенерации перешагнула отметку в 400 ГВт, что выше суммарной мощности мировой атомной энергетики (374 ГВТ).

В Европе суммарная мощность ВЭС достигла в 2014 году 128,8 ГВт. Доля ветряков в общей установленной мощности электростанций ЕС —  уже 14,1%! Лидерами в развитии ветровой энергетики в Европе являются Германия, Испания, Великобритания и Франция, в мировом разрезе поразительные показатели у США и Китая.

«Дорожная карта развития возобновляемых источников энергии в Украине до 2030 года» (REMAP 2030. Renewable Prospects for Ukraine), над составлением которой работали эксперты Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA) совместно со специалистами Госэнергоэффективности и украинских профильных ассоциаций, представленная весной этого года, оценивает потенциал увеличения доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергобалансе Украины до 21.8%. Согласно базовому сценарию (разработан на основе Национального Плана действий по ВИМЭ до 2020 года) доля ВИЭ в общем энергопотреблении должна достичь 13.2%, т.е. увеличиться по сравнению с нынешним состоянием дел на порядок.

Ветроэнергетика по сравнению с другими видами электрогенерации имеет ряд преимуществ. Среди них:

• ветроэнергетика использует местные ресурсы, направляя деньги в собственную экономику, а не на покупку энергоресурса у других стран;
• ветроэнергетика не требует использования больших объемов водных ресурсов;
• по сравнению, например, с атомной генерацией ветроэнергетика не требует значительного временного ресурса для введения в действие новых мощностей;
• ветроэнергетика по сравнению с традиционной энергетикой отличается бережным отношением к окружающей среде;
• ветроэнергетика более прогнозирована и стабильна в ценовом аспекте, нежели электрогенерация с использование традиционных источников.

Специалистами компании SEA S.p.A. наработан солидный опыт разработки трансформаторов разных типов для применения в ветровой электроэнергетике. В частности, уже многие годы компания успешно поставляет для ветровых электростанций следующие виды оборудования: TTO – распределительный масляные трансформаторы малой и средней мощности, TTR - силовые «сухие» трансформаторы с литой изоляцией, OTN – силовые масляные трансформаторы, OTR – выпрямители и конвертеры.

Оборудование изготавливается с учетом особенностей эксплуатации на морских ВЭС и в наземных ветропарках. Во главу угла поставлены безопасность, надежность, высокий КПД и экологичность:

Гармоническая составляющая

Повышающие трансформаторы, используемые в схеме турбогенераторов ВЭС, уже на стадии проектирования должны создаваться с учетом особенностей гармоничского состава тока, генерируемого ветровой установкой во избежание быстрого выхода из строя изоляции и нарушения работы связанных систем.

Цикличность нагрузки

Цикличность нагрузки трансформаторов, установленных на ВЭС, значительно отличается от ритмичной работы трансформаторов тепловых или атомных электростанций. Нагрузка может изменяться многократно в широких пределах в течение дня в зависимости от ветровых условий. Конструкция трансформаторов, разработанных для применения на ВЭС учитывает неравномерность нагрузки, как с токи зрения надежности изоляции, так и системы охлаждения.

Размеры

Очевидно, что для ВЭС, особенно расположенных вне побережья, к трансформаторам предъявляются индивидуальные требования по массо-габаритным показателям.

Транзитные перенапряжения

Трансформаторы для ВЭС спроектированы таким образом, чтобы выдерживать перенапряжения, возникающие в результате однофазных либо двухфазных замыканий на землю. Подобные ситуации учитываются на этапе проектирования.

Переходные процессы при коммутации

Учитывая, что для ВЭС характерны частые коммутации, трансформаторы проектируются с учетом возможных расчетных величин перенапряжений, возникающих при переходных процессах, связанных с частыми коммутациями генераторов ветроустановок.

Пожарная и экологическая безопасность

Для повышения уровня пожарной и экологической безопасности производимых трансформаторов компания SEA рекомендует использовать современные синтетические «био»-масла в масляных трансформаторах либо инсталлировать, где это возможно, трансформаторы с «сухой» изоляцией.