Активные фильтры гармоник (АФГ) в решении задач цифровизации и импортозамещения силовых сетей.

Анонс: Цифровая трансформация экономики России и особенности цифровизации электроэнергетики и потребительских силовых сетей. Активные фильтры гармоник (АФГ) в решении задач цифровизации и импортозамещения силовых сетей.

Экономику России ждут значительные изменения, и пандемия COVID-19 стала стимулирующим толчком «модернизационного рывка» для «цифровой трансформации и интеллектуализации отраслей», планы и инструменты которого определены в принятой распоряжением № 1523-р Правительства РФ Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года.

Вместе с тем, пока мало кто из специалистов и экспертов обратил внимание на то, что в направлении электроэнергетики в новой Энергетической стратегии России планируется:

• для решения задач цифровизации силовых сетей внедрять «информационно-технологические платформы планирования (прогнозирования) и управления энергетической инфраструктурой и энергоприемниками на стороне потребителей электрической энергии».
  Т.е. цифровая трансформация пойдет «снизу-вверх» через потребительские силовые сети объектов разного назначения и вида собственности, а «инструмент» для контроля процесса уже определен Приказом Минэнерго России № 465 от 14.05.2019 в виде обязательного технического освидетельствования объектов, оборудования, сетей и действует с 18 января текущего года;
• массовый переход на интеллектуальные системы контроля/управления электрическими сетями в очень сжатые сроки (за 4 года в 70-ти регионах страны, до 2035 на всей территории России) и ускорение процесса импортозамещения.

Приоритет использования в процессе цифровизации силовых сетей отечественных продуктов и изделий был:

• обозначен приложением к Стратегии - Перечнем «технологического оборудования, востребованного организациями топливно-энергетического комплекса Российской Федерации, создание или локализация производства которого необходимы на территории Российской Федерации до 2035 года», в том числе п. 28 - «Оборудование и технологии силового электротехнического оборудования на основе полупроводниковых компонентов (статические компенсаторы реактивной мощности, инверторы, преобразователи, выпрямители)»;
• косвенно подтвержден в Обращении Президента РФ к россиянам 23.06.2020, где В.В. Путин акцентировал внимание на критической важности для России «технологической и промышленной самостоятельности», способности «полагаться прежде всего на себя», на «человеческий, кадровый и научный потенциал своей страны».

Таким образом уже к 2024 году силовые сети потребителей придется модернизировать прогрессивным оборудованием на основе полупроводниковых компонентов, не только адаптируемым с программно-аппаратными комплексами, но и имеющим статус «отечественное изделие» для комплексного решения задач цифровизации и импортозамещения.

Однако, как это сделать, когда статические компенсаторы реактивной мощности в виде генераторов реактивной энергии (Static var generator – SVG) и активные фильтры гармоник (АФГ, Аctive filter harmonic - AFG) на современных биполярных транзисторах с изолированным затвором (БТИЗ) не просто дорогие, но и завозятся к нам из-за рубежа даже в случае поставок через дочерние структуры в России, т.е. не имеют статуса «отечественное изделие»?

В целом возможность решения этой проблемы, как и доступное объяснение концепции четвертой промышленной революции, шестого технологического уклада и цифровой экономики РФ, были изложены генеральным директором ООО «МИРКОН» Чудаковым А.Ю. в статье профильного журнала «Главный энергетик» (№6, июнь, 2020 год) «Компенсация реактивной мощности в условиях цифрового производства Industry 4.0.». Ниже некоторые аспекты публикации рассмотрены более детально на основе повышения локализации производства комплексов АФГ с тиристорными установками компенсациями реактивной мощности и/или пассивными фильтрами гармоник.

Активные фильтры гармоник (АФГ) в решении задач цифровизации и импортозамещения силовых сетей.

Упрощенно любой АФГ – преобразователь-инвертор на биполярных транзисторах с изолированным затвором, причем:

• БТИЗ, выступающие и элементами инвертора, и средством управления, устанавливаются в опрессованном модуле IPM (интеллектуальный силовой модуль или блок);
• именно мощность и количество БТИЗ силового блока в основном определяет цену активного фильтра гармоник.

К сожалению, эффективные АФГ поставляются в нашу страну только из-за рубежа, причем в виде готовых решений под фильтрацию пакетов до 24 и до 49 гармоники, и de facto изменить число задействованных полупроводников в схемах пока нереально даже в случаях, если АФГ используется для нивелирования наброса токов незначительного числа гармоник. Наряду с этим можно варьировать мощностью, а значит и ценой АФГ, для чего целесообразно:

• выбирать АФГ только после полного анализа силовой сети на наличие, порядок и амплитуду интенсивных гармоник, что даст возможность использовать фильтр с функциями компенсации искажений до 24 или 49 гармоники;
• планировать установку АФГ максимально ближе к источнику гармонических возмущений; комплектовать АФГ пассивными фильтрами гармоник, которые могут шунтировать интенсивные возмущения на гармониках 3, 5, 7, 9, 11 порядков;
• использовать АФГ вместе с тиристорной установкой компенсации реактивной мощности, что даст возможность не только снизить мощность фильтра, но и нивелировать риски пере- или недокомпенсации, характерные даже для УКРМТ с тиристорными ключами;
• интегрировать в силовую сеть пакетные решения в виде блоков АФГ + УКРМТ + пассивные фильтры гармоник, проектируемые и собираемые ООО «Миркон» на собственном производстве на базе отечественных комплектующих, что позволит получить продукт статуса «отечественное изделие» и в совокупности с цифровизацией сети решить проблему импортозамещения на своем объекте.