Распределенные сети постоянного тока

Распределенные сети постоянного тока передают электроэнергию в виде постоянного тока, а генерация переменного тока происходит локально у потребителя, при этом в необходимой потребителю мощности и фазности (~380/220 ). Сеть включает в себя ядро или ядра системы и ряд инверторов, разнесенных в пространстве (например, поэтажно). Ядро состоит из выпрямительных модулей, суммарная мощность которых равна мощности ввода, и аккумуляторных батарей, емкость которых рассчитывается индивидуально. Если вводов несколько и они расположены в разных местах, то ядер тоже может быть несколько, при этом вся сеть может быть «закольцована», и ядра будут синхронизироваться друг с другом автоматически, что в свою очередь позволит снизить сечение кабеля (в соответствии с законом Ома), так как источники тока будут распределены по сети. Инверторы могут располагаться в электрощитовых на каждом этаже здания, или рядом с потребителем если это большой агрегат.

Передача электроэнергии от ядра системы к инверторам осуществляется по линиям постоянного тока, что имеет ряд преимуществ к передаче энергии переменным током:

• Передача большей мощности меньшим сечением проводов (отсутствие поверхностного эффекта).
• Полное отсутствие гармонических искажений от внешней сети.
• Нет потери энергии из-за реактивных нагрузок.
• Отсутствие помех от потребителя к потребителю, так как у каждого своя генерация – свой инвертор.

Проектирование данных систем на введенных в эксплуатацию объектах не влечет изменений в топологии кабельных трасс. Более того, создается значительный резерв для многократного увеличения передаваемой энергии. Передача энергии по линиям постоянного тока осуществляется напряжением 0,4 кВ (DC), что соответствует системам электроснабжения общего пользования.

При проектировании систем на вновь возводимых объектах мы используем магистральные шинопроводы постоянного тока. Технико-экономическая эффективность использования таких шинопроводов достигается путем снижения затрат на силовые линии, работу по их монтажу и сроку выполнения работ.

В соответствии с существующими нормами безопасности административно-технические здания должны быть оснащены резервными источниками электроснабжения для потребителей 1 категории. Это влечет дополнительные расходы на приобретение оборудования. Наша система позволяет обеспечить ваши электроприемники по 1 категории надежности электроснабжения.

Объединение нескольких источников энергии для многократного увеличения мощности

В своей работе мы сталкиваемся с ситуациями, при которых требуется многократное увеличение мощности с продолжительными во времени пиками потребления. На первый взгляд - положение безвыходное. Однако, разберемся подробнее на примере графика энергопотребления торгово-развлекательного комплекса (Рис.2).

Рис.2 – График энергопотребления
торгово-развлекательного комплекса

На возводимом объекте есть временное электрическое подключение стройплощадки – 200 кВт.

Проектом электроснабжения предусмотрена расчетная мощность – 800 кВт. Заказчик оказывается перед выбором:

• Ллибо идти в электросбытовую компанию для получения технических условий на выделение 800 кВт.
• Либо оформить в постоянное пользование, имеющееся временное подключение и обратиться в нашу компанию.

Электросбытовая компания, конечно, обеспечит необходимыми мощностями, но устроит ли вас сроки исполнения и итоговая стоимость, которая может достигать 80т.р. за 1 киловатт. Это могут быть огромные деньги.

Мы предлагаем свое решение этой проблемы, при этом экономим значительную часть денежных средств и время заказчика.

Вернемся к графику (Рис.2). Из него следует , что «простой мощности» в ночное время (серый штрих) весьма незначительный и свободной энергии не хватит для компенсации всего дневного пика. Очевидно, что острая нехватка энергии происходит в период с 8.00 до 21.00.

Наше решение сводится к установке газовой (дизельной) электростанции с объединением трех источников электроэнергии в один мощный выход. Логика работы будет следующая: количество свободной энергии в ночное время вполне достаточно для полного заряда определенной емкости батарей. К началу пика потребления (около 8 утра) батареи будут готовы принять на себя нагрузку превышающую мощность внешней сети. Система контроля и управления, анализируя начало пика по нескольким параметрам, запустит электрогенератор. Оставшуюся часть пика потребления сверх установленной мощности внешней сети и мощности генератора, покрывает энергия, запасенная в АКБ. Генератор выключится автоматически, когда значения контрольных характеристик придут в норму. Таким образом, мы не только суммируем три источника энергии, но и добиваемся их совместной слаженной работы.

Следует отметить, что стоимость электроэнергии вырабатываемой генератором не будет превышать 8,45 р. за 1 кВт/час в саемом дорогом случае – дизель (в зависимости от топлива от 2р кВт/час). Этого можно добиться только 100% нагрузкой в течение всего периода работы электростанции. При этом полученная электроэнергия не требует первичных многомиллионных вложений.

Преимущества нашего решения:

• значительное уменьшение затрат на требуемые мощности.
• низкая стоимость потребленной энергии.
• сокращение сроков ввода объекта в эксплуатацию.
• экономия на электрооборудовании и стоимости выполнения электромонтажных работ.

Отдельно отметим преимущества эксплуатации генератора интегрированного в систему «PLUSPOWER».

Ежедневная циклическая работа при оптимальной загрузке значительно сокращает стоимость часа наработки и обеспечивает надежный запуск электростанции. За счет почти 100% КПД потребленной электроэнергии от генератора, наработка моточасов сокращается более чем в 2 раза, по сравнению с круглосуточной работой. Это значительно сокращает периодичность и стоимость технического обслуживания.

Система имеет модульную конструкцию от 3 кВт до кластера любой мощности и располагается непосредственно на подключаемом объекте. Управление возможно как отдельным модулем, так и всем кластером. Все модули работают параллельно, что позволяет производить их «горячую замену». Система перегружаема до 10% в штатном режиме, поэтому даже при выходе из строя 10% оборудования система будет работать на полную мощность неограниченное время. Горячая замена элементов системы значительно упрощает обслуживание как технически, так и технологически. Ремонт осуществляется без остановки оборудования.

Распределительная сеть построена по модульной схеме. Это значит, что работу по преобразованию выполняет ни один мощный прибор, а целый кластер маломощных приборов. Это даёт совершенно новый уровень надежности и расширяемости. Так как в случае выхода из строя одного модуля, остальные будут продолжать работать в штатном режиме, а учитывая перегружаемость, выход из строя до 10% оборудования ни как ни скажется на выходной мощности данного сегмента. При этом все преобразователи имеют встроенные модемы передачи данных по кабельным силовым сетям, таким образом каждый прибор абсолютно управляем удалённо, и нет необходимости в прокладке дополнительных информационных каналов. Вся информация передаётся по существующим силовым кабелям. В итоге может формироваться распределительная сеть абсолютно любого размера, из управляемых потребителей электроэнергии, где возможно контролировать как по отдельности так и коллективно абсолютно любые параметры электроснабжения, от выдаваемой мощности конкретному потребителю, до регулирования потребления целого района – например в случае ремонта или необходимости сокращения потребления электроэнергии. Значительно упрощается обслуживание, так как вся статистика непрерывно поступает в управляющий центр, и в случае неисправности, можно запланировать выезд бригады в зависимости от степени поломки.

Так как все преобразователи модульные, то вводить их в эксплуатацию можно постепенно, в зависимости от количества потребляемой электроэнергии. Так же как и потребляемые мощности вводятся в эксплуатацию непосредственно у потребителя в момент его подключения. Если мощности не будет хватать, то в дальнейшем возможно нарастить мощность посредством параллельного включения дополнительного инвертора.

Оборудование применяемое в данных сетях имеет вандалоустойчивую конструкцию, может монтироваться вне помещений, и самое главное для монтажа не требуется квалифицированных специалистов, любой электрик сможет как подключить так и поменять преобразователь. Все преобразователи имеют горячую замену, таким образом весь ремонт сводится просто к замене модуля, при этом потребитель даже ничего не заметит.

Наличие буферной аккумуляторной ёмкости в системе играет очень важную роль. Буферная ёмкость, компенсирует пики потребления, и накапливает дополнительную энергию в период пониженной загруженности.

Благодаря запатентованной системе управления Литий-Ионных аккумуляторов, стало возможным использования больших ёмкостей и напряжений для данного вида АКБ. Система управления, следит за работай батареи, непрерывно её оптимизируя, что значительно продлевает её срок службы, увеличивает ёмкость, и делает использование Литиевых АКб еще более безопасным. Более того, КПД системы управления составляет 99.9% по отношению к ёмкости АКБ, тем самым сводя потери к минимуму. Батарея может располагаться не только рядом с ТП, но и в любом удобном месте в сети, при этом может быть несколько батарей разной ёмкости в разных местах.

Применение инверторов значительно упростит и сэкономит разводку для потребителей т.к. не нужно будет заботится о перекосах фаз.

И в дополнение, данная система позволит экономить до 30% на стоимости электроэнергии. При переходе на двуставочный тариф, при котором отдельно оплачивается выделенная мощность и отдельно электроэнергия, суммарная стоимость электроэнергии будет как по ночному тарифу – но круглосуточно!

Итого, распределенная сеть постоянного тока позволит:

• Уже через 3 – 4 месяца вводить новые электрические мощности, без строительства новых генераций.
• Возможно использовать существующую инфраструктуру для распределения электроэнергии, кроме того в 2-4 раза повысить пропускную способность данной инфраструктуры за счет использования высоковольтной системы тока постоянного напряжения.
• Значительно снизить затраты на строительство и модернизацию. Стоимость распределенной сети постоянного тока в 3-4 раза дешевле, чем классические сети.
• Избежать реактивных потерь при распределении электроэнергии, а так же тепловых потерь в распределительных сетях.
• Получить полностью управляемых энергонезависимых потребителей. Потребление электроэнергии может быть не только предсказуемым но и управляемым.
• Повысить качество электроснабжения т.к. постоянный ток, преобразуется инвертором в переменный ток с чистым синусом. Что защищает от всех видов негармонических искажений, любых наводок и гармоник вызванных соседними потребителями.
• Повысить отказоустойчивость электроснабжения, которая в нашей системе составляет 99,999%. Данная характеристика связана с наличием в системе АКБ а так же модульностью системы, где выход из строя одного или нескольких модулей никак не скажется на работоспособности всей системы. Замена осуществляется горячим способом, без остановки работы.
• Так же данная система позволит при необходимости, равнонагруженно объединить мощность нескольких трансформаторных подстанций, вне зависимости от территориального расположения, что сделает систему еще надежней, т.к. в 90% всех случаев перегруз связан с превышением потребляемой мощности по какой либо из фаз.
• При переходе на двуставочный тариф, стоимость электроэнергии снизится до 30%!