Троэнергетики и её современное состояние

Вопросы и задания 
1. 
Что дало создание ЕЭС СССР и сохранение её в виде ЕЭС 
России? 
2. 
Назовите условия надёжного и бесперебойного электро-
снабжения. 
3. 
Как изменялись потери энергии в электрических сетях за 
последние четверть века? 
4. 
Что нужно сделать для уменьшения потерь энергии в элек-
трических сетях? 
5. 
Назовите основные проблемы в системообразующих сетях 
России. 
6. 
Назовите основные проблемы в распределительных сетях 
России. 
7. 
Назовите типы микросетей, их назначение и возможности. 
8. 
Что такое «сильные сети»? 
9. 
Назовите максимальное число устройств FACTS и их на-
значение. 
10. В чём суть концепции Smart Grid? 
11. Что является технической/технологической основой Smart 
Grid? 
12. Назовите принцип работы и области применения передач 
постоянного тока (ППТ). 
13. Каковы преимущества и недостатки ППТ в сравнении с пе-
редачами переменного тока? 

---

285
Глава 12 
 НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ 
Анализ тенденций в потреблении электрической энергии показы-
вает, что его неравномерность будет увеличиваться по мере роста бла-
госостояния населения и связанного с ним увеличения коммунально-
бытовых нагрузок, по мере повышения энерговооруженности труда, 
уменьшения количества ночных смен, сокращения рабочих дней в неде-
ле (внедрение безлюдных технологий, заводов-автоматов нивелирует 
влияние двух последних факторов, но лишь частично). В большинстве 
стран ЕС неравномерность такова, что в течение часа изменение нагруз-
ки достигает 30 % максимальной. Кардинально изменить характер по-
требления электроэнергии очень трудно, так как он зависит от устано-
вившегося ритма жизни людей и ряда не зависящих от людей объектив-
ных обстоятельств.
Энергетики принимают доступные организационные меры по вы-
равниванию графика суммарной нагрузки потребителей. Так, вводится 
дифференцированная стоимость электроэнергии в зависимости от пе-
риода времени её потребления, что повышает заинтересованность по-
требителей в таких перестройках своей работы и быта, которые способ-
ствовали бы уменьшению электрической нагрузки в моменты её макси-
мумов. Но в целом возможности выравнивания потребления электро-
энергии невелики. Следовательно, электрические станции и сети долж-
ны быть достаточно маневренными, способными быстро изменять вы-
рабатываемую и передаваемую мощность. Как известно, основные ис-
точники электрической энергии – тепловые и атомные электростанции – 
не приспособлены к быстрому изменению режимов работы. Примене-
ние накопителей энергии (НЭ) позволяет уменьшить капиталовложения 
в генерирующие мощности примерно на 30 %, сэкономить топливо и 
снизить эксплуатационные затраты на базовых мощностях, уменьшить 
потери от межсистемных перетоков избыточных мощностей в периоды 
минимумов нагрузки.
Суммарный экономический эффект от применения накопителей 
энергии складывается из нескольких составляющих
 
[47]: 
 
разницы в тарифах при покупке электроэнергии в часы минимума 
нагрузок и ее продаже в часы максимумов; 
 
экономии топлива на электростанциях за счет отказа от их раз-
грузки в часы минимума нагрузок и отказа от загрузки дополни-
тельных мощностей в периоды максимума нагрузок; 

---

286
 
отказа от покупки на оптовом рынке дорогостоящей электроэнер-
гии станций, находящихся в резерве; 
 
наличия быстровводимого резерва мощности и электроэнергии 
при возникновении аварийных отключений генераторов электри-
ческих станций и элементов электрической сети без необходимо-
сти поддержания дорогостоящего резерва мощности на электри-
ческих станциях и сетевого резерва. При этом достигается допол-
нительный экономический эффект за счет: 

оказания системных услуг по регулированию частоты и под-
держанию уровней напряжения; 

создания локальных интеллектуальных электроэнергетиче-
ских систем; 

покупки электроэнергии в течение суток по интегральному 
тарифу и ее продажи в часы максимума нагрузок по макси-
мальному тарифу; 

стабилизации графиков мощности электроэнергии, генери-
руемой электростанциями на нестабильных НВИЭ; 

переноса сроков или отказа от капиталовложений в реконст-
рукцию элементов электрической сети. 
В этой связи поиск и разработка способов аккумулирования 
больших объёмов электрической энергии или энергоносителей, легко 
преобразующихся в неё, для выравнивания суточного графика нагрузки 
становится всё более актуальной задачей учёных и инженеров. Накопи-
тель энергии (НЭ) является одним из технических средств реализации 
концепции Smart Grid и решения других важнейших задач управления 
режимами ЭЭС в рамках технологии FACS: 
 
обеспечение статической и динамической устойчивости и, соот-
ветственно, повышение надёжности работы ЭЭС; 
 
поддержание частоты и уровня напряжения, повышение качества 
электроэнергии; 
 
повышение пропускной способности межсистемных связей. 
Успешное решение этих задач позволяет существенно улучшить 
технико-экономические характеристики ЭЭС [48–50]. 
Можно выделить 4 параметра НЭ, определяющие его пригодность 
для решения перечисленных выше задач: а) максимальная мощность, 
б) полная энергоёмкость, в) длительность работы, г) длительность ре-
верса мощности. В зависимости от конкретных задач, решаемых с по-
мощью НЭ, на первое место выступает тот или иной параметр из числа 
названных (в [49] сопоставительный анализ НЭ выполнен по 12 пара-
метрам). 

---

287
Накопитель энергии содержит два основных элемента/блока: ак-
кумулирующий элемент (АЭ), запасающий и хранящий энергию, и уст-
ройство управления потоком энергии (УУ), регулирующее и преобра-
зующее энергию одной формы в другую в соответствии с требуемым 
законом изменения мощности. 
На сегодня известны и освоены в той или иной мере десятки спо-
собов и устройств аккумулирования различных видов энергии. Далее 
будут кратко рассмотрены только те из них, которые отвечают назван-
ным выше требованиям ЭЭС и применяются (или в близкой перспекти-
ве пригодны для применения) в электроэнергетике. В основу классифи-
кации положены вид энергии, запасаемой в накопителе, и способы её 
накопления и передачи потребителю.
Как элемент ЭЭС, накопитель энергии должен работать и в нор-
мальных, и в аварийных режимах. Собственных режимов работы НЭ 
три: накопление энергии (заряд), хранение, выдача (разряд). 
В режиме накопления энергии НЭ работает, когда генерирующие 
станции вырабатывают энергии больше, чем требуется потребителю (в 
период «провала» нагрузки). При последовательном подключении на-
копителя электрической энергии к сети (линейный накопитель электри-
ческой энергии – ЛНЭЭ) характерен также режим «транспорт + накоп-
ление» – через ЛНЭЭ передаётся электроэнергия потребителю и одно-
временно происходит её накопление. Преобладающее большинство НЭ 
подключаются к ЭЭС по шунтовой схеме, рис. 12.1, а.
Рис. 12.1. Схемы подключения НЭ к ЭЭС: 
а) шунтовая; б) линейная 
Режим хранения энергии реализуется при равенстве производи-
мой и потребляемой энергии. В этом случае ЛНЭЭ работает в режиме 
«транспорт», т. е. как линия, рис. 12.1, б. 
При дефиците энергии в ЭЭС НЭ работает в режиме выда-