Материал: Курс лекций для студентов электроэнергетиков Направление подготовки 140400 Электроэнергетика

Преимущества и недостатки у термоэмиссионного преобразователя те же, что и у термоэлектрического генератора.

3.2.8. Новые технологии транспорта и аккумулирования энергии

Процесс развития электрической сети (сооружения новых, реконструкции и технического перевооружения существующих объектов электрической сети) в ближайшей перспективе будет осуществляться на принципах модернизации, то есть использования наиболее современных энергетических и информационных технологий, инновационной электротехнической продукции, производимой с использованием новых материалов, а также микропроцессорных элементов [8].Основными мероприятиями по модернизации электрической сети являются:

• 
  - замена масляных и воздушных выключателей на элегазовые и вакуумные;
  
• 
  - использование силовых трансформаторов и автотрансформаторов с автоматическим регулированием напряжения, оснащенных современными надежными вводами и устройствами РПН повышенной надежности, необходимой динамической стойкости и низкими потерями;
  
• 
  -применение современных систем регулирования напряжения, в том числе управляемых шунтирующих реакторов, статических тиристорных компенсаторов с выводом из работы дорогих в эксплуатации синхронных компенсаторов;
  
• 
  - замена фарфоровых изоляторов на стеклянные и полимерные;
  
• 
  - ввод в эксплуатацию систем релейной защиты и автоматики на основе современных микропроцессорных устройств;
  
• 
  - использование цифровых средств и систем связи и передачи данных;
  
• 
  - реконструкция кабельных линий, в особенности маслонаполненных, с использованием новых диэлектрических материалов с повышенной изоляционной способностью (шитый полиэтилен, элегаз и др.);
  
• 
  - разработка плотных проектов использования устройств на основе низкотемпературной сверхпроводимости, в том числе трансформаторов, ограничителей тока, кабельных линий большой пропускной способности, индукционных накопителей энергии;
  
• 
  - создание интеллектуальных электрических сетей (Smart-grid), объединяющих электрические сети, потребителей и производителей электроэнергии в единую автоматизированную систему, которая в реальном времени позволяет отслеживать и контролировать режимы работы всех участников процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии. Интеллектуальная сеть в автоматическом режиме оперативно реагирует на изменения различных параметров в энергосистеме и позволяет осуществлять бесперебойное электроснабжение с максимальной экономической эффективностью при снижении влияния человеческого фактора.
  

Помимо технологических преимуществ, применение указанных устройств позволит существенно снизить потребность в отчуждаемых площадях, даст возможность обеспечить выполнение современных требований по безопасности и экологичности применяемых технических решений.В длительной перспективе развитие технологий транспорта электроэнергии связывают с созданием так называемых криогенных и сверхпроводящих линий электропередачи [4]. Идея криогенных ЛЭП основывается на том известном факте, что электрическое сопротивление металлов (особенно чистых) падает со снижением их температуры. Например, если чистый алюминий охладить до температуры 20 К (-253 °С, температура жидкого водорода), то его электрическое сопротивление уменьшится примерно в 500 раз. Преимущества сверхпроводящей ЛЭП очевидны: отсутствие потерь электроэнергии и большая экономия металла, из которого делаются провода.В настоящее время достигнуты значительные успехи в получении высокотемпературной сверхпроводимости. На базе металлокерамики, например, состава YBa₂Cu₃O_x, получены вещества, для которых температура Т_c перехода в сверхпроводящее состояние превышает 77 К (температура сжижения азота).Накопители энергии делятся на электростатические, к которым относятся аккумуляторные батареи большой энергоёмкости (АББЭ), накопители энергии на основе молекулярных конденсаторов, накопители энергии на основе низкотемпературных (охлаждение жидким гелем) сверхпроводников. Все типы электростатических накопителей связываются с сетью через устройства силовой электроники – преобразователи тока или напряжения. В настоящее время рядом зарубежных компаний выпускается и осуществляется довольно масштабное практическое применение АББЭ, мощность которых достигает 40 МВт.Молекулярные накопители проходят стадию создания и испытаний опытных образцов. Сверпроводниковый Индуктивный Накопитель Энергии (СПИНЭ) – это одно из применений сверхпроводимости. Практическое применение в настоящее время нашли передвижные накопители сравнительно небольшой энергоемкости (до 106 Дж.). Широкое применение СПИНЭ возможно после разработки и создания материалов и технологий высокотемпературной сверхпроводимости. СПИНЭ должны найти применение в электроэнергетике в качестве одного из эффективных средств повышения режимной надежности и устойчивости электроэнергетических систем. При этом выделяются такие свойства индуктивных накопителей, как быстродействие, высокий КПД, возможность полной автоматизации ввода и вывода энергии,

большая удельная энергоемкость, регулирование активной и реактивной мощности. Ожидается, что к 2016-2020 г.г. будут созданы недорогие системы хранения энергии достаточной энергоемкости.

К электромагнитным накопителям электроэнергии относятся два вида комплексов:

• 
  синхронные машины с преобразователями частоты в первичной цепи маховиками на валу;
  
• 
  асинхронизированные машины с маховиками на валу.
  

В настоящее время нет практических ограничений по созданию агрегатов первого типа мощности до 300 – 400 МВт и второго типа мощности 800 – 1600 МВт. Первый тип агрегатов имеет больший диапазон изменения скорости и большую способность использования кинетической энергии вращающихся машин, второй тип способен работать в диапазоне регулирования частоты вращения 50 % от синхронной, имеет меньшую мощность преобразовательного устройства, обладает меньшей стоимостью и может быть выполнен на большую мощность. Для первого типа агрегатов мощность преобразователя равна мощности машин, для второго – пропорциональна глубине регулирования. В России был разработан эскизный проект маховикового накопителя на основе асинхронизированной машины вертикального исполнения мощностью 200 МВт. Cупермаховик, изготавливается сверхпрочного углеродного волокна, получаемого на основе нанотехнологий и имеет удельную энергоемкость 5-15 МДж/кг или 1,4-4,17 кВтч/кг, что недостижимо для всех известных накопителей энергии – электрохимические аккумуляторы, конденсаторы, пружины. Это объясняется тем, что супермаховик можно разогнать до огромных скоростей.Следует отметить, что работа по улучшению основных показателей накопителей энергии и расширению диапазона их возможного применения ведется интенсивно [19]. Наибольшие усилия при этом сконцентрированы на создании сверхпроводящих низкотемпературных соленоидов, в которых ток циркулирует без потерь.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Веников В.А., Путятин Э.В. Введение в специальность. – М.: Высшая школа, 1978. – 294 с.
   
2. 
   Энергетика ХХI века: Условия развития, технологии, прогнозы/ Л.С. Беляев, А.В. Лагерев, В.В. Посекалин и др.; Отв. ред. Н.И. Воропай. – Новосибирск: Наука, 2004. – 386 с.
   
3. 
   Данилов И.А.. Энергетический баланс ведущих стран мира. – М.: Наука, 2009. - 198 с.
   
4. 
   Мировая энергетика: Состояние, проблемы, перспективы.
   – М.: ИД «Энергия», 2007. – 654 с.
   
5. 
   Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития – М.: Наука, 1983. – 456 с.
   
6. 
   Л.А. Мелентьев. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1976. – 336 с.
   
7. 
   Воропай Н.И. Теория систем для электроэнергетиков: Учебное пособие. Новосибирск: Наука, СИФ РАН, 1999. - 217 с.
   
8. 
   Основы современной энергетики: Курс лекций для менеджеров энергетических компаний. Часть 1. В 2-х частях / Под общей ред.чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. - М.: МЭИ, 2003.
   
9. 
   Газификация энергетики Иркутской области: перспективы развития и выбор оптимальных параметров / В.Ю. Стоянов, В.В. Федчишин, А.Н. Кудряшов, И.Ю. Усов: Монография, Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2011. – 136 с.
   
10. 
    Технический прогресс энергетики СССР /А.А.Троицкий, В.И. Горин, Г.И. Мосеев и др.; Под. ред. П.С. Непорожнего. - М.: Энергоатоммиздат, 1986. – 224 с.: ил.
    
11. 
    Волькенау И.М., Зейлигер А.Н., Хабачев Л.Д. Экономика формирования электроэнергетических систем. – М.:Энергия, 1981. – 321 с.
    
12. 
    Волков Э.П., Баринов В.А., Маневич А.С. Особенности функциональных свойств ЕЭЭС СССР.– Электричество.– 1991.– № 9.– С. 7–12.
    
13. 
    Маркович И.М. Режимы энергетических систем. –М.: Энергия, 1969. – 352 с.
    
14. 
    Управление мощными энергообъединениями / Н.И. Воропай, В.В. Ершевич, Я.Н. Лугинский и др.: Под ред. С.А. Совалова. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 256 с.
    
15. 
    Я.Д. Баркан, Л.А. Орехов. Автоматизация энергосистем.– М.: Высшая школа, 1981. – 217 с.
    
16. 
    Жимерин Д.Г. Энергетика: настоящее и будущее. М., «Знание», 1978. – 192 с.
    
17. 
    Давыдова Л.Г., Буряк А.А. Энергетика: пути развития и перспективы. – М.: Наука, 1981. - 120 с.
    
18. 
    Веселовский О.Н., Шнейберг Я.А., Энергетическая техника и ее развитие. – М.: Высшая школа, 1976. - 304 с.
    
19. 
    Электроэнергетика России. История и перспективы развития / Под общей редакцией А.Ф. Дьякова. – М.: АО "Информэнерго", 1997. – 568 с.: ил.
    
20. 
    Официальный сайт Министерства энергетики РФ:[Электронный документ]. – http://www.minenergo.gov.ru .– Проверено 06.06.11.
    
21. 
    Системный подход при управлении развитием электроэнергетики/ Л.С. Беляев, Г.В. Войцеховская, В.А. Савельев и др. – Новосибирск: Наука, 1980. – 236 с.
    
22. 
    Официальный ОАО Иркутскэнерго :[Электронный документ]. – http://www.irkutskenergo.ru/ .– Проверено 06.06.11.
    
23. 
    Официальный сайт РАО ЕЭС России.:[Электронный документ]. – http://www.rao-ees.ru/ru/ .– Проверено 06.06.11.
    
24. 
    Федеральный закон Российской Федерации «Об электроэнергетике» от 26 марта 2003 г. №36 – Ф3. – 45 с.
    
25. 
    А.Ф. Дьяков, Б.К. Максимов, В.В. Молодюк. Рынок электрической энергии в России: состояние и проблемы развития; учебное пособие / Под ред. А.Ф. Дьякова. М.: МЭИ, 2000.
    
26. 
    Беляев Л.С., Подковальников С.В. Рынок в электроэнергетике: проблемы развития генерирующих мощностей. – Новосибирск: Наука, 2004. – 250 с.
    
27. 
    О реформировании электроэнергетики Российской Федерации. Постановление Правительства РФ от 11 июля 2001 г. №526.
    
28. 
    Официальный сайт некоммерческого партнерства Совет Рынка.:[Электронный документ]. – http://www.np-sr.ru/. – Проверено 27.01.11.
    
29. 
    Официальный сайт Системного оператора Единой энергетической системы России: [Электронный документ]. – http://www.so-ups.ru/.– Проверено 27.01.11.
    
30. 
    О некоторых вопросах организации долгосрочного отбора мощности на конкурентной основе на оптовом рынке электроэнергии (мощности). Постановление Правительства РФ от 24 февраля 2010 года№89.
    
31. 
    Об определении ценовых параметров торговли мощностью на оптовом рынке электрической энергии и мощности. Постановление Правительства Российской Федерации от 13 апреля 2010 года № 238.
    
32. 
    Официальный сайт Международного энергетического агентства: [Электронный документ]. –http://www.iea.org/.– Проверено 27.01.11.
    
33. 
    О Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 года № 1662-р.
    
34. 
    Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года. Одобрена распоряжением Правительства Российской Федерации от 22.02.08 №215-р. – 260 с.
    
35. 
    Об утверждении долгосрочной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на территории Иркутской области на 2011-2015 годы». Постановление Правительства Иркутской области от 2 декабря 2010 года № 318-пп.
    
36. 
    И.Ю. Иванова, Т.Ф. Тугузова, С.П. Попов, Н.А. Петров. Малая энергетика Севера: Проблемы и пути развития. – Новосибирск: Наука, 2002. – 188 с.
    
37. 
    С.В. Эмдин, В.В. Федчишин, А.Н. Кудряшов, В.В. Воронков. Стратегические проектные решения по развитию энергетики Иркутской области: учеб. пособие.- Изд-во ИрГТУ, 2010. – 135 с.
    
38. 
    Ушаков В.Я. Современная и перспективная энергетика: технологические, социально-экономические и экологические аспекты: монография / В.Я. Ушаков.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008.
    
39. 
    Безруких П.П. Состояние и тенденции развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Электрика.- 2003, №4.
    
40. 
    Богуславский Э. И., Певзнер Л. А., Хахаев Б. Н. Перспективы развития геотермальной технологии// Разведка и охрана недр.- 2000, №7-8.
    
41. 
    Голицин М.В. Альтернативные энергоносители / М.В.Голицын, А.М.Голицын, Н.В.Пронина.- М.:Наука, 2004.
    
42. 
    Ольховский Г.Г.Энергетические газотурбинные установки. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
    
43. 
    Основы современной энергетики: В двух частях. / Под общей редакцией Е.В. Аметистова. Часть 1. Современная теплоэнергетика / Трухний А.Д., Макаров А.А., Клименко В.В. — М.: Издательство МЭИ, 2002.
    
44. 
    Быстрицкий Г.Ф. Основы энергетики.- М.:Инфра. - 2007.
    
45. 
    Ушаков В.Я. Современная и перспективная энергетика: технологические, социально-экономические и экологические аспекты: монография / В.Я.Ушаков.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008.
    
46. 
    Основы современной энергетики: В двух частях. / Под общей редакцией Е.В. Аметистова. Часть 2. Современная электроэнергетика / Под ред. профессоров А.П. Бурмана и В.А. Строева. — М.: Издательство МЭИ, 2003.
    
47. 
    В.Г. Лайбейш. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ, 2003.
    
48. 
    Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов / Под ред. Непорожнего П.С. – М.: Энергоиздат, 1982.
    
49. 
    Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин И.К., Гидротехнические сооружения, М. - 1968.
    
50. 
    Гидроэнергетика / Под ред. Обрезкова В.И. - М.: Энергоиздат, 1981.
    
51. 
    Гидроаккумулирующие электростанции / Б.Л.Бабурин, М.Д. Глезин, М.Ф. Красильников, Л.Б. Шейнман /Под ред.Л.Б. Шейнмана. - М.: Энергия. - 1978.
    
52. 
    Воропай Н.И. Smart Grid: мифы, реальность, перспективы // Энергетическая политика, 2010, вып. 2, с. 9-14.
    
53. 
    Renewable Energy Resources Act - EEG (original: Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien), Bundesgesetz, Bundesrepublik Deutschland, 29 March 2000.
    
54. 
    Радин В.И., Шакарян Ю.Г. Генераторные комплексы для ветроэнергетических установок // Изв. АН. Энергетика, 1993, №3.
    
55. 
    Беляков А.И., Корчевский А.А., Спинко В.Е. Альтернативные перспективы // Академия энергетики. 2010, № 1.
    
56. 
    Елистратов В.В. Опыт внедрения ВИЭ в мире и России // Академия энергетики. 2009, № 2.
    
57. 
    Каныгин П.С. Экономика возобновляемых источников энергии (на примере ЕС) // Мировая экономика и международные отношения. - 2009, № 6.
    
58. 
    Возобновляемые источники энергии: Теоретические основы, технологии, технические характеристики, экономика / Под общ. ред. Н.И. Воропая, З. Стычинского.- Магдебург: МАФО, 2010.- 209 с.