Компенсация реактивной мощности: ключ к сокращению потерь, повышению эффективности и развитию распределительных сетей с низким уровнем выбросов углерода

В системе эксплуатации современной энергосистемы низковольтная распределительная сеть, являясь основным звеном в конце передачи электроэнергии, напрямую связана с надежностью электроснабжения и экономичностью энергосистемы. Однако проблема потерь, вызванных реактивной мощностью, приводит не только к перерасходу электроэнергии, но и к снижению коэффициента мощности и влиянию на стабильность напряжения, становясь важным фактором, ограничивающим качественное развитие распределительных сетей. В условиях «двойных углеродных» целей технология компенсации реактивной мощности, играющая ключевую роль в коррекции коэффициента мощности, снижении потерь в сети и оптимизации качества электроэнергии, стала основным техническим средством в стратегиях снижения потерь в распределительных сетях, а также оказывает важную техническую поддержку электроэнергетике в достижении цели углеродной нейтральности.

Компенсация реактивной мощности: основная логика решения проблемы потерь в распределительных сетях

Проблема потерь в распределительных сетях имеет давнюю историю. Множество факторов, таких как сопротивление линии, колебания нагрузки и низкий коэффициент мощности, в совокупности приводят к увеличению активных и реактивных потерь. Среди них снижение коэффициента мощности является ключевым фактором, способствующим увеличению потерь. Большое количество индуктивных нагрузок приводит к увеличению потребности сети в реактивной мощности, что, в свою очередь, увеличивает эффективное значение тока, а потери напряжения в линии и мощности соответственно увеличиваются. Эта проблема особенно актуальна в распределительных сетях низкого напряжения.

Основная ценность технологии компенсации реактивной мощности заключается в эффективной коррекции коэффициента мощности путем разумной настройки устройств компенсации для восполнения требуемой реактивной мощности в сети. С точки зрения технических принципов компенсация реактивной мощности в основном делится на две категории: статическая компенсация реактивной мощности и динамическая компенсация реактивной мощности. Статическая компенсация реактивной мощности основана на использовании фиксированных или переключаемых шунтирующих конденсаторных батарей для обеспечения реактивной мощности, что подходит для сценариев распределения электроэнергии с незначительными колебаниями нагрузки; динамическая компенсация реактивной мощности обеспечивает быстрый отклик реактивной мощности с помощью тиристорного регулирования или силовых электронных преобразователей и может точно адаптироваться к системам распределения электроэнергии с большими колебаниями напряжения и быстрыми изменениями нагрузки. Благодаря гибкому применению этих двух методов компенсации можно эффективно оптимизировать распределение реактивной мощности, уменьшить недопустимую передачу реактивной мощности в сети, существенно снизить потери, вызванные потоком реактивной мощности, и коэффициент мощности распределительной сети вернуться в разумный диапазон.

Различные способы компенсации реактивной мощности: адаптация к сложным потребностям распределительных сетей

В реальных условиях эксплуатации распределительных сетей режим компенсации реактивной мощности не является единым и фиксированным. Вместо этого он подразделяется на три режима компенсации: централизованный, распределенный и гибридный, в зависимости от структуры сети и характеристик нагрузки, что позволяет реализовать более точное управление реактивной мощностью.

Централизованная компенсация реактивной мощности в основном развертывается на стороне высоковольтной шины и удовлетворяет потребность в крупномасштабной компенсации реактивной мощности с помощью высоковольтных шунтирующих конденсаторных батарей, статических компенсаторов реактивной мощности и другого оборудования, оптимизируя поток реактивной мощности с верхнего уровня архитектуры сети; распределенная компенсация реактивной мощности фокусируется на стороне низкого напряжения низковольтных распределительных трансформаторов или пользовательских терминалов и реализует коррекцию локального коэффициента мощности за счет рассредоточенной конфигурации низковольтных шунтирующих конденсаторных батарей и устройств динамической компенсации реактивной мощности, уменьшая беспорядочный поток реактивной мощности в низковольтных линиях, приближая компенсацию реактивной мощности к стороне нагрузки и достигая цели «локального баланса»; Гибридная компенсация реактивной мощности объединяет преимущества двух предыдущих вариантов, а благодаря многоуровневой настройке оптимизации реактивной мощности учитывает потребности крупномасштабной компенсации и локального точного регулирования, дополнительно повышая скорость реагирования и точность компенсации реактивной мощности, а также полностью адаптируясь к эксплуатационным характеристикам низковольтных распределительных сетей со сложными типами нагрузок и сильной волатильностью мощности.

Компенсация реактивной мощности: практический путь к снижению потерь в распределительных сетях

Для максимального использования эффекта от технологии компенсации реактивной мощности в снижении потерь в распределительных сетях необходимо следовать научным принципам и стратегиям внедрения, а также сформировать целостную техническую систему от выбора точек компенсации и выбора типа устройства до разработки схемы.

При определении точек компенсации и компенсирующей мощности необходимо строго соблюдать принцип «локального баланса и иерархической компенсации», а устройства компенсации реактивной мощности должны быть разумно размещены на разных уровнях, таких как подстанции, линии электропередачи, распределительные трансформаторы и абонентские терминалы, для минимизации расстояния передачи реактивной мощности. При этом, учитывая характеристики нагрузки и динамические изменения фактической работы сети, потребность в реактивной мощности рассчитывается профессиональными методами, чтобы компенсирующая мощность могла обеспечить динамический баланс реактивной мощности и непрерывную оптимизацию коэффициента мощности.

Выбор и установка устройств компенсации должны соответствовать стандартам «высокой эффективности, надежности и интеллекта». В зависимости от фактической ситуации, такой как колебания нагрузки, гармонические искажения и отклонения напряжения, подбираются фиксированные и динамические устройства компенсации реактивной мощности для реализации координации статической оптимизации и динамического регулирования. При установке применяется сочетание централизованной и распределенной компенсации. Оборудование централизованной компенсации большой мощности устанавливается на подстанциях, а распределенные устройства компенсации малой мощности – вблизи концов линий или важных потребителей, что позволяет охватить компенсацией реактивной мощности все ключевые узлы распределительной сети.

Кроме того, при разработке схем компенсации реактивной мощности необходимо учитывать такие факторы, как топология сети и результаты оценки качества электроэнергии, иерархически и зонально настраивать устройства компенсации, а также интегрировать интеллектуальные средства, такие как SCADA и системы автоматизации диспетчеризации сети, для реализации оптимального динамического распределения реактивной мощности. Благодаря реализации стратегии поэтапного ввода в эксплуатацию и пилотного проекта, стратегия переключения и компенсирующая способность постоянно оптимизируются, что делает технологию компенсации реактивной мощности ключевой отправной точкой для снижения потерь в распределительной сети и повышения эксплуатационной эффективности.

Компенсация реактивной мощности: будущее направление обеспечения углеродной нейтральности электроэнергетики

В рамках достижения цели углеродной нейтральности, зеленая трансформация электроэнергетики стала неизбежной тенденцией, а снижение потерь и повышение эффективности распределительных сетей являются важной частью реализации низкой углеродизации энергосистемы. Технология компенсации реактивной мощности может не только напрямую снизить потери электроэнергии и выбросы углерода в процессе производства электроэнергии, но и оптимизировать эффективность использования энергоресурсов за счет повышения эксплуатационной эффективности сети, создавая благоприятные условия для широкомасштабного доступа к распределенным источникам энергии. Увеличение проницаемости распределенных источников энергии часто приводит к проблеме колебаний реактивной мощности, а точная компенсация реактивной мощности может эффективно подавлять эти колебания, обеспечивать стабильную работу сети и дополнительно стимулировать потребление возобновляемой энергии.

В будущем технология компенсации реактивной мощности будет развиваться в направлении точности, динамичности и интеллекта, опираясь на передовое силовое электронное оборудование, алгоритмы оптимизации на основе искусственного интеллекта и интеллектуальные системы диспетчеризации для реализации точного регулирования реактивной мощности в режиме реального времени. Постоянное совершенствование этой технологии не только позволит снизить уровень потерь в распределительных сетях, но и поможет энергетической отрасли достичь новых прорывов в области коррекции коэффициента мощности и эффективного использования энергии, заложить прочную техническую основу для достижения целей «двойного углеродного» сокращения выбросов и способствовать переходу современных распределительных сетей к высококачественному этапу развития – экологичному, эффективному и интеллектуальному.

В Hengrong Electrical мы понимаем, насколько важна каждая деталь в управлении электропитанием. От передовой разработки продукции до инновационных решений в области фильтрации — мы стремимся предоставлять надёжные, эффективные и перспективные технологии. Выбирая Hengrong, вы получаете не просто продукцию, а надёжного партнёра, который поможет вашему бизнесу стать более интеллектуальным, безопасным и экологичным.

www.hengrong-electric.com