Стабилизация частоты в электросетях на уровне 50 Гц, удержание стабильной мощности и компенсация реактивной мощности для снижения потерь на протяжении более ста лет традиционно и во многом обеспечиваются за счёт механической инерции тяжёлых роторов генераторов на угольных и газовых электростанциях. Всё это уходит корнями в ископаемую во всех смыслах электрогенерацию и не отражает прогресса, свойственного началу XXI века, — миниатюризации, экологичности и электроники.
Источник изображений: Siemens
Первой в мире на новый принцип стабилизации рабочих характеристик электросетей перешла Германия. Точнее, она сделала шаг в этом направлении, запустив систему стабилизации электросетей на суперконденсаторах. Вместо шумного и огромного машинного зала в роли синхронного компенсатора выступила сравнительно небольшая, тихая и чистая комната с модулем STATCOM (статический синхронный компенсатор) и стойками с суперконденсаторами, каждый из которых представляет собой нечто, напоминающее банку из-под газировки.
Первый такой компенсатор подключён к сети на подстанции в районе Мерум (Нижняя Саксония). Проект реализован компаниями Siemens Energy (разработчик технологии SVC Plus FS) и TenneT (оператор сети передачи электроэнергии). Система сейчас проходит тестовый режим и вскоре перейдёт в коммерческую эксплуатацию. Это инновационное решение, разработка которого заняла более десяти лет, а строительство — около трёх лет.
Технология вместо традиционных аккумуляторов и механической инерции маховиков использует суперконденсаторы. По своим свойствам они способны в течение миллисекунд обеспечивать мгновенную отдачу высокой мощности в электросеть, компенсируя отклонения частоты и реактивную мощность. По сути, это создаёт искусственную инерцию сети, заменяя такой традиционный механизм компенсации мощности и частоты, как регулируемая скорость вращения валов генераторов на угольных или газовых электростанциях. Более того, система эффективно работает в автоматическом режиме с дистанционным мониторингом и диагностикой.
Вся эта новизна возникла не случайно. В Германии высока доля генерации с помощью солнечных панелей, которые вместе со своими инверторами физически не способны обеспечивать компенсационные механизмы. При этом идёт интенсивное закрытие угольных и газовых электростанций, что лишает национальные энергосети традиционных способов компенсации отклонений частоты и поддержания нагрузки. Не случайно проект в Мерум реализован на базе подстанции закрытой угольной электростанции. Он органично заменит выведенные из эксплуатации генераторы новым, современным и чистым механизмом компенсации на основе суперконденсаторов. Что из этого окажется надёжнее — вопрос пока открытый: пара-тройка шумных и громоздких генераторов или тысячи и тысячи суперконденсаторов, размещённых в нескольких стойках.
Ожидается, что для нормальной работы энергосетей в Германии потребуется до 30 таких компенсационных подстанций на суперконденсаторах. По крайней мере, именно такое количество планирует установить оператор сети TenneT.