От цифровизации к энергосбережению, банальной рачительности и выгоде от УКРМ и АФГ.

Анонс: Текущее состояние цифровых реформ в электроэнергетике и блокирование развития экономики тарифами на электроэнергию. Компенсация реактивной мощности и локализация источников гармоник в энергосбережении и как начать экономить электроэнергию при ограниченных финансовых возможностях.

Несмотря на жесткие сроки реформ в новой Энергетической стратегии России старт цифровой трансформации электросетей de facto задерживается, а прошедший 15 декабря VII Федеральный конгресс «Приоритеты 2030» пока так и не определился с отчетами и рекомендациями Президенту и исполнительным органам РФ, во всяком случае итоги мероприятия по-прежнему не в доступе.

В то же время, Торгово-Промышленная Палата (ТПП РФ) в преддверии своего очередного VIII Съезда 26 февраля проводит 11.02 заседание круглого стола Комитета ТПП РФ по энергетической стратегии и развитию ТЭК, где будет рассмотрена тема «О комплексном подходе к пересмотру тарифной политики в электроэнергетике для обеспечения экономической поддержки развития реального сектора экономики» под заявленным лозунгом «Пандемия и углеродный кризисы закончатся. Необходимы цены (тарифы) на энергоресурсы для прорывного экономического роста».

Т.е. ТПП РФ признает, что затраты на электроэнергию сдерживают развитие отечественной экономики, но в условиях «затянутых поясов» вытянуть финансово цифровую трансформацию не по силам превалирующему большинству промышленных (и непромышленных) объектов. Будет ли реальный толк в аспекте практической помощи отечественным предприятиям от заседания круглого стола Комитета и затем от VIII Съезда ТПП РФ пока неизвестно, но пока это больше напоминает déjà vu VII Федерального конгресса и планов Энергетической стратегии России, где все заботы о цифровой трансформации силовых сетей объектов были делегированы их менеджментам. А значит снова пора возвращаться к способам и возможностям энергосбережения на объектах и не столько с целью проведения цифровой трансформации, сколько для банального «удержания на плаву» в это непростое время, хотя и стоит «брать на заметку» что старт перехода на «цифру» не отменен, а только отложен.

Компенсация реактивной мощности и локализация источников гармоник в энергосбережении.

Компенсация реактивной мощности была и остается наиболее емким резервом снижения потребления электроэнергии и превентивно оценить возможности повышения коэффициента мощности можно из анализа данных справочной таблицы ниже.

Так, (упрощенно) если cos φ = P/S (отношение активной мощности к полной), то коэффициент 0,5 показывает, что только половина тока, потребляемого нагрузкой и, соответственно, поставляемого электросетевой компанией используется для полезной работы.

Безусловно, все не так просто, поскольку:

• финансовая выгода от нивелирования перетоков реактивной мощности в сети на балансе потребителя происходит исключительно благодаря сокращению объемов оплачиваемой активной мощности ΔР (подробнее в этом материале);
• коэффициент реактивной мощности в свою очередь является более информативным, сегодня нормируется Приказом Минэнерго N 380 от 23.06.2015, а при cos φ порядка 0.97 реальный коэффициент реактивной мощности tg φ = 0.25 и реактивная мощность составляет Q = S* tg φ/√(1+tg²(φ)) = 0.25*S/1.03 = 0.24*S или 24% объема потребляемой энергии (см. более детально соответствие коэффициентов мощности и реактивной мощности, реактивную мощность в процентах от активной в этом материале);
• перекомпенсация или недокомпенсация реактивной мощности могут не только повысить энерогопотребление, но и привести к аварийной ситуации с нарушением производственно-технологического процесса (см. этот материал);
• оптимизировать баланс мощности только по реактивной составляющей на фундаментальной частоте нереально, поскольку гармоники влияют на потери активной энергии, снижают надежность, долговечность оборудования, кабелей и пр., а традиционный «треугольник» мощности давно заменил параллелепипед, учитывающий мощности искажений, гармоник и т.д. (см. здесь) и т.д.

Т.е. по факту на энергосбережение напрямую влияет степень очистки силовой сети от всех искажений от реактивных токов на фундаментальной частоте, до гармоник высших порядков вплоть до 49 включительно, а значит внедрением простых УКРМ, в том числе с дросселями для защиты конденсаторных батарей уже не обойтись. Вместе с тем, финансовые выгоды от буферизации гармонических возмущений преобразователями активных фильтров гармоник (АФГ) пока рассчитываются больше эмпирически (см. более подробно здесь), нормативное регулирование фильтров гармоник и их активных версий только формируется небольшим пакетом принятых в декабре прошлого-январе текущего годов, а сами АФГ очень дорогие и на рынке представлены только зарубежной продукцией.

Как начать экономить энергию с УКРМ и фильтрами гармоник в условиях дефицита финансов на предприятии и в преддверии перехода на «цифру».

Безусловным для предприятий с ограниченными финансовыми возможностями следует признать факт – начинать мероприятия по энергосбережению нужно, а традиционные УКРМ позволят высвободить значительные резервы мощности (в зависимости от общего потребления и мощности индуктивных нагрузок). Вместе с тем, вполне реально, что после завершения пандемии цифровая трансформация все же начнется в запланированных стратегией объемах и установленные сроки, т.е. нужно превентивно готовиться к этому, а значит:

• планировать интеграцию установок компенсации реактивной мощности «по финансовым возможностям», но только модернизируемых – гибких модульных, адаптируемых с тиристорными вентилями и логическими контроллерами, что позволит перейти на «цифру» с меньшими затратами и в более короткие сроки, причем у специализированных компаний, как правило, практически без остановки производства;
• использовать по возможности более прогрессивные сборки из конденсаторных ступеней и регулируемых тиристорами шунтирующих реакторов с перспективой модернизации до уровня полноценных Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor (TSC-TCR – см. этот материтал), исключающие любые риски пере- или недокомпенсации;
• локально решать проблему гармонических искажений пассивными (одночастотными или широкополосными) фильтрами, а при их проектировании проводить полный аудит сети на весь спектр гармоник для определения необходимости и целесообразности внедрения АФГ, в том числе «в помощь» работающим пассивным фильтрам.