энергетика
Парящие в облаках
Деньги на ветер – выгода вдвойне
В последние годы за ветрогенерацией прочно закрепился статус одного из наиболее перспективных направлений развития энергетики. По данным Всемирной ассоциации ветроэнергетики (World Wind Energy Association), на начало 2018 года установленная мощность ветровых электростанций в мире составила около 540 ГВт. При этом выработка электроэнергии на ВЭУ уже превышает 5% от общемирового объема производства электроэнергии. Получается, что если не брать в расчет гидроэнергетику, то на данный момент ветрогенерация является самой развитой отраслью возобновляемой энергетики и с успехом продолжает победное шествие по странам и континентам. Например, согласно расчетам, представленным в докладе МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress-2017, к 2021 году выработка электроэнергии наземными ветряными электростанциями должна удвоиться. В пользу оптимистичного сценария свидетельствует тридцатилетний путь развития отрасли, появление дешевых и эффективных материалов, позволяющих увеличивать единичную мощность ветряных установок, снижать производственные издержки и повышать конкурентоспособность технологий для ветрогенерации.
166 ветрогенераторов GE мощностью 1,5 МВт установлены на ветряной электростанции E.ON Pyron, в г. Роско, штат Техас, США.Генерация на семи ветрах
По данным Bloomberg New Energy Finance (BNEF) на 2017 год, GE Wind - подразделение компании Renewable Energy, специализурующееся на производстве оборудования для ветроэнергетики, является одним из двух крупнейших производителей ветряных турбин в мире. С момента своего основания в 2002 году компания продала по всему миру более 30 тыс. ветрогенераторов, инвестировав в новейшие разработки в этом сегменте порядка 2,5 млрд. долларов США. Производственная линейка компании – это широкий спектр ветротурбин как наземного (мощностью от 1,7 до 5 МВт), включающих новейшие разработки - модели Cypress, так и морского базирования (мощностью до 12 МВт).
После покупки энергоактивов французской Alstom в 2015 году, в линейку ветрогенераторов GE добавились модели на основе платформы ECO 100, а чуть позже объединенная экспертиза GE и Alstom позволила создать мощнейшую в мире ветротурбину мощностью 12 МВт, предназначенную специально для шельфовых проектов, — GE Haliade-X, которую компания планирует вывести на рынок в ближайшие месяцы.
Кроме того, в арсенале GE - уникальное программное решение для управления ветровой электростанцией, созданное на основе платформы Predix, — Digital Wind Farm («Цифровая ветроэлектростанция»), которое представляет из себя цифровую инфраструктуру для отслеживания и оптимизации работы ВЭУ, а также для раннего диагностирования возможных неполадок. Такой подход помогает продлить интервалы бесперебойной работы оборудования и сократить время, необходимое для его ремонта. Еще одна полезная функция «умного» приложения заключается в способности прогнозировать выработку ветровой энергии, содействуя решению задачи балансировки мощности и защиты энергосетей от перегрузок.
3 мегаватта надежности и высоких технологий
Безусловные фавориты производственной линейки ветрогенераторов GE – турбины 3-мегаваттного класса (3,2 – 3,8 МВт), созданные на основе своей 2,5 МВт-предшественницы. Инженеры GE существенно доработали ряд механизмов и узлов этой модели, в частности редуктор и систему контроля. Также были усовершенствованы ее аэродинамические характеристики, что позволило увеличить длину лопасти ротора турбины до 130 м и 137 м. В результате, ее производительность увеличилась на 20 – 30%, существенно повысились показатели надежности.
Каждая из турбин 3-мегаваттной линейки предназначена для ветров различного класса, а вместе они охватывают большинство вариантов климатических условий любого наземного участка. При этом устойчивость к сильным ветрам – не единственное достоинство моделей. В числе их преимуществ – возможность работы при низких температурах, сниженный уровень шума (около 106 дБ – аналогичный шум производит, например, обычная газонокосилка) и отсутствие инфразвуковых волн, благодаря чему ветряки можно устанавливать даже в городской черте. Дополняют набор усовершенствований система мониторинга состояния и SCADA Anomaly Detection Services – сервисные решения, позволяющие аккумулировать данные с сенсоров турбины и соотносить неисправности с историей эксплуатации и ремонта оборудования. Это облегчает диагностику состояния установки и позволяет техническому персоналу заранее составить план действий. Первые 3-мегаваттные модели получили распространение в Европе уже в 2016 и 2017 гг. и сегодня продолжают набирать популярность.
305 ветротурбин GE мощностью 1,5 МВт установлены на ветряной электростанции E.ON Panther Creek , в г. Биг-Спринг, штат Техас, США.Казахстан: степной ветер в паруса «чистой» энергетики
Один из пионеров в переходе на ВИЭ на постсоветском пространстве - Казахстан. Вот уже несколько лет здесь последовательно воплощается в жизнь концепция по переходу к «зеленой» экономике: согласно плану, к 2050 году 50% вырабатываемой электроэнергии в стране должно приходиться на возобновляемые источники энергии. С целью продвижения в стране проектов, касающихся возобновляемой энергетики, в июне 2017 г. между GE, итальянским нефтегазовым гигантом Eni и министерством энергетики Казахстана было подписано соглашение о сотрудничестве. Первым значительным шагом в части исполнения положений документа и одновременно первым проектом в области ветроэнергетики в Казахстане станет для GE поставка 13 наземных ветроэнергетических турбин модели 3.8-130 (мощность 3,8 МВт, высота башни 85 м, диаметр ротора 137 м) для строящейся на северо-западе Актюбинской области ветроэлектростанции «Бадамша». О достижении соответствующих договоренностей с Eni, осуществляющей проект строительства, было объявлено в сентябре 2018 года. Предполагается, что ветропарк мощностью 48 МВт будет введен в эксплуатацию до конца 2019 г. и увеличит установленные ветрогенерирующие мощности в стране на 25%. Для GE это станет первым проектом в области ветроэнергетики в Казахстане.
Украина ставит на «зеленое»
В 2017 г. Украина утвердила два документа: «Национальный план по сокращению выбросов загрязняющих веществ» и «Энергетическую стратегию до 2035 года». Возведение Приморской ветроэлектростанции (ВЭС) мощностью 200 МВт в Запорожской области станет значительным вкладом в реализацию стратегических и экологических целей. Предполагается, что ВЭС будет оснащена одними из самых мощных и инновационных ветротурбин, представленных сегодня в Украине: для строительства первой очереди Приморской до конца 2018 г. подразделение наземной ветроэнергетики GE поставит одну из своих наиболее передовых разработок – 26 ветротурбин 3-мегаваттного класса общей мощностью 100 МВт, оснащенных интеллектуальной системой управления, которая позволит ветрогенераторам адаптироваться к направлению и силе ветра. В рамках договоренностей, достигнутых между крупнейшим энергетическим холдингом Украины – компанией ДТЭК - и GE Renewable Energy, GE осуществит производство и поставку ветроэнергетического оборудования для Приморской ВЭС, а также обеспечит его установку и дальнейшее сервисное обслуживание.
Ввод в эксплуатацию двух очередей Приморской ВЭС планируется осуществить до 2020 г. Как ожидается, станция будет производить 650-700 млн кВтч «зеленой электроэнергии», а благодаря ее работе и соответственному снижению загрузки предприятий традиционной генерации экономия выбросов CO2 в атмосферу составит порядка 700 тыс. тонн в год.
Строительство Приморской ВЭС отвечает и обязательствам, принятым на себя Украиной перед Европейским энергетическим сообществом, в соответствии с которыми страна должна увеличить долю возобновляемой энергетики в энергобалансе страны до 11% к 2020 г.
«Умная» подстанция для «умной» ВЭС
Первая очередь Приморской ветроэлектростанции будет введена в эксплуатацию уже в 2019 г. Ее присоединение к электрической сети будет осуществляться через центральный распределительный пункт на 150 кВ и две подстанции 150/35/10 кВ, высоковольтное оборудование для которых также поставит GE. Этот проект во многом уникален. В частности, при его реализации впервые в Украине будет использована инновационная технология «цифровая подстанция» (ЦПС).
Цифровая подстанция представляет собой один из ключевых элементов интеллектуальной энергетической системы. В отличие от традиционных энергообъектов, на подстанции нового поколения организация потоков информации при решении задач мониторинга, анализа и управления осуществляется в цифровом формате. Это обеспечивает высокую точность и единообразие всех измерений. Автоматизация технологических процессов на основе международного стандарта IEC 61850 позволяет проводить оценку состояния оборудования в режиме реального времени, снизить влияние человеческого фактора, повысить надежность электросети и в целом устойчивость работы энергосистемы. В перспективе одним из основных преимуществ подстанции нового поколения станет снижение себестоимости, сокращение объема технического обслуживания и затрат на эксплуатацию.
Цифровая подстанция будет укомплектована вторичным оборудованием GE последнего поколения: терминалами релейной защиты, многофункциональными приборами измерений и учета и др. Связь между устройствами ЦПС будет осуществляется по оптоволоконному кабелю. Применение данного кабеля позволяет отказаться от использования дорогостоящих медных проводов и исключить влияние электромагнитных помех на электронную аппаратуру системы управления подстанции.
По словам генерального директора подразделения GE Grid Solutions по Европе, России и СНГ Герхарда Сейрлинга, «активное включение ключевых элементов «умных сетей» позволит энергосистеме Украины перейти на новый уровень надежности и экономической эффективности в интересах потребителей».
По оценке директора Приморской ВЭС Юрия Жабского, электростанция «станет площадкой для реализации цифровых технологий в энергетике и образцом для последующего проектирования ветроэлектростанций Украины».
На Восток!
Несомненно, развитие ветроэнергетики экономически целесообразно и для России. Особенно актуальным направлением ветрогенерация может оказаться для «заповедных» уголков страны, труднодоступных, удалённых от «Большой земли» и изолированных от единой энергосистемы территорий, где электроэнергия зачастую производится с помощью дизельных генераторов. Создание гибридных установок "ветер-дизель" позволит повысить безопасность энергоснабжения удаленных энергорайонов и существенно сократить топливные затраты. Одним из лидеров в освоении энергии ветра может стать Дальний Восток, на который, по мнению ряда экспертов, приходится примерно 30% ветропотенциала России. Другой, безусловно, перспективный для внедрения ветроэнергетики регион страны - Камчатка, где многие населённые пункты, окружённые тундрой и тайгой, изолированы от крупных объектов генерации. В целом, по оценке «Роснано», до 2024 года в возобновляемую генерацию в РФ будет вложено 640 миллиардов рублей.