HVDC: Высоковольтные системы - ABB Group · HVDC Grids: От...

© ABB Group Slide 108MR0045

HVDC: Высоковольтные системы передачи постоянного тока

ІІІ Европейско-украинский энергетический день, Дмитрий Жданов, директор АББ, 29 мая 2012 г.

Содержание

Мировой рынок

Технологии HVDC

HVDC Light

Опыт АББ в технологиях HVDC

Перспективы развития

Двигатели рынка для высоковольтных систем передачи постоянного тока (HVDC)

Системы HVDC - экологичное решение для расширения сетей

Интеграция возобновляемой энергии

Удаленная гидроэнергетика

Прибрежная ветроэнергетика

Солнечная энергетика

Усиление сетей

Межсистемные связи для растущей торговли

Распределение «горячего» резерва

Поддержка и «сглаживание» энергии из возобновляемых

источников

Содержание

Мировой рынок

Технологии HVDC

HVDC Light

Опыт АББ в технологиях HVDC

Перспективы развития

Что такое система передачи постоянного тока HVDC?

Сети

за

ка

зчи

ка

HVDC конверторная станция

> 300 MW, Classic

HVDC конверторная станция

< 1200 MW, Light

Воздушные линии

Двухпроводные

Подводные кабели

Наземные или подводные кабели

HVDC конверторная станция

> 300 MW, Classic

HVDC конверторная станция

< 1200 MW, Light

Направление мощности/энергии

Сети

за

ка

зчи

ка

Сети

за

ка

зчи

ка

Сети

за

ка

зчи

ка

Технологии HVDC

Что делает HVDC особенной системой?

Снижение инвестиций и потерь при передаче

электрической мощности

Межсистемные связи асинхронных систем

Улучшение передачи в параллельных

сетях/контурах переменного тока

Мгновенный и точный контроль и управление

перетоком мощности

Возможность передачи в несколько раз

большей мощности по сравнению с передачей

на переменном токе

Что делает HVDC Light особенной?

Подземные кабели

Простота получения разрешений

Стоимость близка к воздушным линиям

Подключение к пассивной нагрузке

Усиление связанных сетей переменного тока

Независимое управление потоком активной и

реактивной мощности

Малые сроки поставки

Технологии HVDC

550 MВт

120x50x11 м

~6 000 м. кв.

11 метров

высотой

HVDC Classic 300 – 6,400 МВт

Тиристорно управляемая

Коммутируемое управление реактивной

мощностью

Типовая конструкция: здание тиристорных

вентилей плюс ОРУ

Воздушные линии или масляно пропитанные

кабели

HVDC Light 50 – 1,200 МВт

Управляемые транзисторы (IGBT)

Непрерывное управление реактивной мощностью

Легко расширяется к большему количеству

терминалов

Динамическое регулирование напряжения

Возможность питания сети переменного тока,

которая не имеет собственной генерации /

пассивная нагрузка (Black start)

Типовая конструкция: все оборудование (за

исключением трансформаторов) в компактном

здании

Экструдированные кабели

600 MВт

200x120x22 м

~33 000 м.кв.

23 метра

высотой

Инвестицион-

ные расходы

Расстояние

Стоимость терминалов AC

Общие AC расходы

Стоимость

терминалов

DC

Общие DC расходы

HVDC или HVAC (постоянный или переменный ток)? Инвестиционные затраты в зависимости от расстояния

Критическое

расстояние

DC – постоянный ток

AC – переменный ток

Технологии передачиПередача одинаковой мощности

Традиционные

воздушные линии

переменного тока HVAC

Воздушные линии,

улучшенные

технологией FACTS

HVDC Classic

воздушные линии

Подземные линии

HVDC Light кабели

переменного тока

Пропускная способностьHVAC & HVDC

Мощность в МВт

HVDC

Light

с экстру-

дированым

кабелем

HVDC

Classic/Light

Маслопропитан

ным кабелем

HVDC Light

с воздушной ЛЭП

Udc в кВ

800

700

600

500

400

300

200

0

0 6000 700050004000300020001000

HVDC Classic

с воздушной ЛЭП

HVAC (перем.ток)

с воздушной ЛЭП

8000

© ABB Group Slide 1108MR0045

HVDC LightПодземные кабельные системы

Референции

2 000 км проложенных HVDC Light кабелей

Murraylink - самый длинный в мире «наземный»

кабель (180 км)

Особенности

Легкий вес экструдированного кабеля

Предварительно изготовленные заводским

способом комбинированные технологии

Экономичность

Нет ограничения расстояния

Полное использование - нет реактивной

мощности

Два кабеля против трех для переменного тока

Легкая, гибкая и простая конструкция

Уменьшение сроков для разрешений

Не индуцируются циркулирующие токи

Упрощенная транспортировка и монтаж

Содержание

Мировой рынок

Технологии HVDC

HVDC Light

Опыт АББ в технологиях HVDC

Перспективы развития

© ABB Group Slide 1308MR0045

История HVDCАББ в авангарде развития технологии

1954 2010

Gotland HVDC вставка

постоянного тока для

энергопередачи,

первый коммерческий

прект

20 MВт

± 100 кВ

ЛЭП Сянцзяба-

Шанхай длинной

более 2000 км

6,400 MW

± 800 kV

За этот период

61 HVDC Classic проект и 16

HVDC Light проектов

14 проектов модернизации HVDC

>50% глобального мирового

рынка у АББ

Непрерывное развитие

технологии

Преимущества для энергосистем,

промышленности и потребителей

электроэнергии

HVDC от АББПозвольте нашему опыту работать для Вас

TrollNelson River 2

CU-project

Vancouver Island

Pole 1

Pacific Intertie

Pacific Intertie

Upgrading

Pacific Intertie

Expansion

Intermountain

Blackwater

Rio Madeira

Inga-Shaba

Brazil-Argentina

Interconnection I&II

English

Channel

Dürnrohr

Sardinia-Italy

Highgate

Châteauguay

Quebec-

New England

Skagerrak 1-3

Konti-Skan Baltic Cable

FennoSkan 1&2

Kontek

SwePol

ChaPad

Rihand-Delhi

Vindhyachal

Sakuma

Gezhouba-Shanghai

Three Gorges-Shanghai

Leyte-Luzon

Broken Hill

New Zealand 1&2

Gotland Light

Gotland 1-3

Murraylink

Eagle Pass

Tjæreborg

Hällsjön

Hagfors

Directlink

Cross Sound

Italy-GreeceRapid City

Vizag II

Three Gorges-Guandong

Estlink

Valhall

Cahora Bassa

Sapei

Square Butte

Sharyland

Three Gorges-Changzhou

Outaouais

Caprivi Link

Hülünbeir- Liaoning

Lingbao II Extension

Xiangjiaba-Shanghai

BorWin1

NorNed

Apollo Upgrade

EWIP

IPP Upgrade

Itaipu

58 HVDC Classic проектов с 1954

14 HVDC Classic обновлений с 1990

17 HVDC Light проектов с 1997

Содержание

Мировой рынок

Технологии HVDC

HVDC Light

Опыт АББ в технологиях HVDC

Перспективы развития

Следующие шаги развития

HVDC Classic и HVDC Light

Повышение надежности

Уменьшение площади под установку

Экологическая адаптация

HVDC Classic

1000 кВ

HVDC Light

Повышение номиналов

Уменьшение потерь

Более компактный, в частности на

расстоянии от берега

Мультитерминальные системы

Функции управления - развитие

Сети постоянного тока – DC Grids

© ABB Group May 30, 2012 | Slide 17

Что такое сеть постоянного тока - DC grid?

HVDC сеть, которая может работать:

Независимо от одного или нескольких возмущений в сети (изоляция / отделение сбоев)

В различных режимах работы в подключенных AC- & DC-системах (системах переменного и постоянного тока)

Технологические пробелы, которые нужно заполнить для полной реализации:

Выключатель постоянного тока Управление потоком мощности Автоматическое восстановление

сетей Высоковольтные DC/DC

преобразователи

Глобальные правила / инструкции для работы, необходимые для признания на рынке

© ABB Group May 30, 2012 | Slide 18

HVDC Grids: От региональных к континентальным Сетям постоянного тока

Off-shore

ветровая

Солнечная

Гидро

DC Сети могут быть более

эффективными, чем единичные DC

соединения или передача на переменном

токе

Единственное подходящее решение для

открытого моря (off-shore)

Снижение потерь

Увеличение передаваемой мощности, по

сравнению с переменным током

Уменьшение визуального воздействия

Почему сейчас?

Прибрежная (off-shore) ветровая, удаленная

солнечная энергия, сетевые ограничения

Продуманные, зрелые HVDC Light системы

и компоненты

Вызовы:

DC выключатели & DC/DC преобразователи

Нормативно-правовая база

© ABB Group May 30, 2012 | Slide 19

АББ – единственная компания, владеющая всеми технологиями Сетей постоянного тока (HVDC Grids)

HVDC

сети

HVDC

On/Offshore

Полу-

проводникиКабели

Управление

сетью

АББ является проверенным поставщиком

компонентов и систем, входящих в состав

Сетей HVDC

Пионеры в HVDC Classic с 1954 и в HVDC

Light (VSC – полностью управляемый

источник напряжения) с 1997

Поставлено >70 HVDC систем

Сети HVDC и мультитерминальные HVDC

готовы для планирования в настоящее

время

АББ принимает активное участие в

десятках международных рабочих групп

по вопросам директив, планов и

стандартов в данной областиАББ стремится быть на передовой

технологий Сетей HVDC и считает, что HVDC

является возможным и надежным путем для

развития будущих сетей передачи

Переключатели

и выключатели

© ABB Group Slide 2008MR0045

Системы ABB HVDC и HVDC Light® web-портал: www.abb.com/hvdc

Специалисты АББ в Украине всегда рады Вам помочь!

© ABB Group Slide 2108MR0042

HVDC Classic Успешные проекты

© ABB Group Slide 2208MR0042

HVDC Classic: NorNed HVDC Норвегия - Нидерланды

Заказчику требовалось

Оптимизация производственной системы в Северной Европе

Гидроэнергетика в Норвегии является резервом для ветроэнергетики в Нидерландах

Решение от АББ

Установка «под ключ» системы 700 МВтHVDC с инновационной ± 450 kV преобразовательной системой

Самый длинный в мире подводный кабель- 580 км

Преимущества для заказчика

Повышение надежности поставок на обоих рынках

Обмен балансовыми мощностями

Улучшение рынка энергомощностей

Низкие потери при передаче – 3.7 %

Уменьшение выбросов CO2 почти на 1,7 млн. тон в год

Заказчики: TenneT

and Statnett

Ввод в эксплуатацию:

2008

Станция HVDC в

Eemshaven,

Нидерланды

© ABB Group Slide 2308MR0042

Заказчику требовалось

Транспортные мощности от двух новых ГЭС на северо-западе до области Сан-Паулу

Решение от АББ

3 150 МВт, 600 кВ HVDC силовая связьпротяженностью более 2 500 км

Преимущества для заказчика

Высокоэффективная электропередача

Возможность использования удаленных

возобновляемых источников энергии

Заказчик:

Abengoa group

Конечный

пользователь:Estação Transmissora

de Energia S.A.

Ввод в

эксплуатацию: 2012

Rio Madeira HVDC Classic – самая длинная передающая линия в миреБразилия

© ABB Group Slide 2408MR0042

Заказчику требовалось

Интеграция энергетических рынков

Оптимальное использование различий в

производстве и потреблении

Решение от АББ

Проект «под ключ» 150 МВт HVDC. Вся

система HVDC на одной площадке (back-

to-back system)

Преимущества для заказчика

Обеспечивает недорогое

электроснабжение для растущего рынка

Укрепляет местные сети по обе стороны

американо-мексиканской границы

HVDC ClassicСША - Мексика

Заказчик:

Sharyland Utilities

Ввод в эксплуатацию:

2007

© ABB Group Slide 2508MR0042

Заказчик: CIEN

Год ввода в

эксплуатацию:

1999, 2002

HVDC ClassicМежсистемная связь Бразилия-Аргентина

Заказчику требовалось

Позволить Аргентине (50 Гц) и Бразилии

(60 Гц) использовать свои энергоресурсы

более эффективно и рентабельно

Решение от АББ

Проект «под ключ» 2 200 MВт 140 кВ (± 70

кВ). Вся система HVDC на одной

площадке (back-to-back system).

Преимущества для заказчика

HVDC соединение дает конкурентные

преимущества поставщикам

электрической мощности для импорта и

экспорта, используя рост и падение

спроса и предложения между

асинхронными сетями Бразилии и

Аргентины

© ABB Group Slide 2608MR0043

HVDC LightУспешные проекты

© ABB Group Slide 2708MR0043

Tjaæreborg HVDC Light®

Дания

Заказчику требовалось

HVDC Light® была выбрана, поскольку датские энергокомпании планируют установить пять оффшорных ветровых электростанций по 150 МВт каждая

Решение от АББ

Установка «под ключ» 8 MVA / 7,2 МВт10,5 кВ HVDC Light® демонстрационной системы

Преимущества для заказчика

Реактивная мощность и проблемы с напряжением в связи с неустойчивым производством энергии ветра могут быть преодолены путем подключения ветровой электростанции к сети с помощью HVDC Light®

Заказчик: ELTRA

Ввод в эксплуатацию:

2000

© ABB Group Slide 2808MR0043

Estlink HVDC Light®

Финляндия – Эстония

Заказчик: Nordic Energy

Link AS

Ввод в эксплуатацию:

2006

Заказчику требовалось

Создать общий открытый рынок электроэнергии в расширенном Европейском Союзе

Решение от АББ

Установка «под ключ» системы передачи HVDC Light® 350 МВт

Преимущества для заказчика

Адаптированная к экологически чувствительным прибрежным районам с помощью компактных преобразователей и полностью подводной/подземной прокладки линий

Повышение надежности энергоснабжения и снижение потерь в существующей сети путем управления напряжением и реактивной мощностью

Срок реализации проекта: 19 месяцев

© ABB Group Slide 2908MR0043

Customer:

TransÉnergie

Year of commissioning:

2002

Cross Sound CableUS

Customer:

TransÉnergie

Year of commissioning:

2002

Заказчику требовалось

Обеспечить энергетический обмен между Коннектикутом и Лонг-Айлендом в США

Решение от АББ

Установка «под ключ» 330 МВт ±150 кВсистемы передачи HVDC Light®

Преимущества для заказчика

Система повышает надежность энергоснабжения в электрических сетях Коннектикута и Новой Англии и обеспечивает электроэнергией Лонг-Айленд

Cross Sound HVDC Light®США

© ABB Group Slide 3008MR0043

Mackinac HVDC Light®

США

Заказчику требовалось

Управление мощностью потока для интеграции дополнительных возобновляемых источников энергии в штате Мичиган

Решение от АББ

Установка «под ключ» 200 МВт HVDC Light®. Вся система на одной площадке (back-to-back system)

Преимущества для заказчика

Повышенная стабильность сети

Возможность работы в "островном режиме"

Автоматическое снижение мощности при нарушениях/сбоях

© ABB Group Slide 3108MR0043

Valhall HVDC Light®

Норвегия

Заказчик: BP

Ввод в эксплуатацию:

2009

Заказчику требовалось

Необходимость расширения, увеличение питающей мощности

Альтернативы

Газовые турбины на платформе

Поставки с материка - 310 км. Возможно только на постоянном токе

Решение от АББ

Система HVDC Light ® – 150 кВ, 78 МВт

Преимущества для заказчика

Компактность и малый вес сокращает инвестиции в платформу

Надежное энергоснабжение

Сокращение выбросов CO2

Снижение эксплуатационных затрат и затрат на техническое обслуживание

© ABB Group Slide 3208MR0043

BorWin

DolWin

HelWin

SylWin

DolWin1 HVDC Light®

Германия

Заказчик: TenneT

Ввод в эксплуатацию:

2013

Заказчику требовалось

Подводная и подземная передача длиной 165 км

Прочная/надежная связь с сетью

Решение от АББ

Установка «под ключ» системы HVDC Light ® 800 МВт

Первая поставка ± 320 кВэкструдированного кабеля

Преимущества для заказчика

Экологически безопасная передача мощности

Низкие потери и высокая надежность

Сокращение выбросов CO2 на 3 млн. тонн в год путем отказа от ископаемого топлива

Поддержка развития ветроэнергетики в Германии

© ABB Group Slide 3308MR0045

Контактная информация

Дмитрий Жданов

Директор АББ в Украине

Dmytro.Zhdanov@ua.abb.com

+380 44 495 2211

www.abb.ua