Бельгия интегрирует оффшорную ветроэнергетику в европейскую энергосистему

Бельгия является одной из самых густонаселенных стран Европы. На территории площадью примерно 30 000 квадратных км проживает около 11,6 миллиона человек. В стране три официальных языка: голландский, французский и немецкий. В столице Бельгии Брюсселе находятся штаб-квартира НАТО и Европейский парламент.

Бельгийская сельская местность — это извилистые речные долины, холмы и зеленые леса. В городах средневековая архитектура и каналы перемежаются с современными кафе, художественными галереями и пивоварнями.

Несмотря на небольшой размер, Бельгия имеет высокоразвитую экономику и является крупным экспортером различных товаров, от автомобилей и компьютеров до великолепного шоколада и высококачественного пива.

Не так давно страна испытала порыв «встречного ветра». Правительство страны, которая более полувека широко использовала атомную энергетику, постановило к 2025 году вывести из эксплуатации семь реакторов, чей срок службы насчитывал десятки лет. Правительство также поставило целью обретение энергетической независимости и снижение выбросов углекислого газа за счет сокращения импорта ископаемого топлива и использования возобновляемых источников энергии.

«Это решение было частью более крупного проекта перехода к использованию возобновляемых источников энергии на уровне Европейского союза», — говорит Хануиз, руководящий сотрудник компании Elia - предприятия, которое владеет и управляет сетью энергоснабжения Бельгии и отвечает за импорт и экспорт электроэнергии в соседние страны.

Как Бельгия могла бы обеспечить надежные поставки чистой энергии с учетом долгосрочной перспективы?

Используя сильные, устойчивые ветры, дующие с берега.

Как энергия, производимая ветряными турбинами, проходит многие километры вглубь суши, туда, где она нужна? Сначала она передается по кабелям, проложенным по дну океана, на морскую распределительную платформу, принадлежащую и управляемую компанией Elia. Оттуда она проходит через другую сеть подводных кабелей к подстанциям на бельгийском побережье.

Оттуда по новому коридору передачи напряжением 380 кВ компании Elia электроэнергия доставляется на материковую часть Бельгии. Кроме того, коридор дает возможность передавать до 1000 МВт электроэнергии между Бельгией и Великобританией по высоковольтной линии электропередачи постоянного тока. В ходе совместного проекта Elia и государственной энергетической системы Великобритании по морскому дну был проложен подводный кабель длиной 130 км.

Но несмотря на то, что прокладка кабеля была завершена и он был испытан в конце прошлого года, инженеры не могли приступить к его использованию до внедрения схемы SPS.

«Количество энергии, которое может было передано по коридору передачи, как от морских ветряных электростанций, так и от высоковольтной линии электропередачи постоянного тока, эквивалентно энергии, вырабатываемой тремя ядерными реакторами», — поясняет Хануиз.

Это означает, что, если сильный шторм вызовет неисправность, стабильность энергоснабжения может быть нарушена.

Чтобы избежать отключений электроэнергии, требовалась схема SPS, чтобы обнаружить и быстро реагировать на аномальные условия в коридоре. Для этого Elia выбрала неевропейскую компанию.

«Мы выбрали компанию Schweitzer Engineering по двум основным причинам, — говорит Хануиз. - Она предложила самое эффективное решение с использованием высокотехнологичных реле. Мы также приняли во внимание, что она уже реализовывала сопоставимые проекты по внедрению схем SPS в других странах, в частности, в Грузии и Уругвае, и результаты внедрения были очень впечатляющими».

Проект по внедрению схемы SPS требовал не только отличного сочетания опыта и технологий — он требовал спешки. Команда, состоящая из инженеров SEL и специалистов Elia, должна было завершить работы меньше, чем за 10 месяцев.

«Обычно реализация такого проекта заняла бы полтора года или даже дольше, — объясняет специалист SEL Милинд Маличкар, технический руководитель проекта SPS. — Поэтому мы засели в комнате с графиком работ и разбили его по неделям и дням. Мы проанализировали каждый этап в поисках способов, как сэкономить время без снижения качества и применить быстрые новаторские методы для выдачи решения».

Сжатые сроки выполнения были необходимы для защиты бельгийской энергосети от нестабильности после введения в эксплуатацию высоковольтной линии электропередачи постоянного тока, запланированного на конец января 2019 года. Это было также необходимо для предотвращения возможной нехватки энергии в самое холодное в Бельгии время года. После того, как несколько ядерных реакторов были выведены из эксплуатации для проведения технического обслуживания, «было крайне важно, чтобы наша страна имела дополнительные мощности импорта энергии на случай, если холодный сезон окажется затяжным», — объясняет Хануиз.

Над проектом SPS также работали сотрудники SEL в филиалах SEL в Испании, Мексике и США, чтобы выполнить задачи SPS вовремя, в рамках бюджета и с высоким качеством. Чтобы уложиться в крайний срок 31 января, Маличкар и его инженерная группа провели в Бельгии несколько недель, вводя в эксплуатацию схему SPS.

«От этого проекта зависело многое, — говорит Маличкар. — Было ощущение срочности, и мы все это понимали».

Когда листья в Бельгии стали золотисто-красными, в филиале SEL в Мексике было завершено изготовление панелей, а затем выполнена проверка их качества. Затем они были отправлены в штаб-квартиру в город Пулмен, штат Вашингтон, для проведения тщательного двухнедельного программно-аппаратного тестирования.

«Здесь мы прогоняем все оборудование через разные сценарии моделирования, чтобы проверить, как схема SPS будет реагировать в реальных условиях эксплуатации», — объясняет Маличкар. Например, цифровое моделирование в режиме реального времени использовалось для моделирования ветряных электростанций, линии высокого напряжения постоянного тока и коридора передачи, чтобы инженеры могли видеть, насколько быстро схема SPS реагирует на различные нештатные ситуации в энергосистеме.

Ожидалось, что во время тестирования схема SPS обнаружит аномальные условия и инициирует корректирующие действия в течение 40 миллисекунд, как было указано в техзадании Elia.

Но результат превзошел ожидания. На это потребовалось всего 20 миллисекунд.

«Это было не только быстрее, чем ожидала Elia. Это было быстрее, чем ожидали мы, — говорит Маличкар. — Тестирование дало нам подтверждение и новую уверенность в том, что проект движется в правильном направлении».

После того как схема SPS была испытана и готова к развертыванию без превышения бюджета, каждая полностью оснащенная необходимым оборудованием панель была тщательно упакована в Центре доставки SEL для авиаперевозки в Бельгию.

Между тем уже скоро первые снежинки должны были упасть на высокие горы бельгийских Арденн. Зима приближалась, как и январский срок выполнения проекта.

После установки и проведения последующих испытаний непосредственно в Бельгии 25 января система защиты была успешно введена в эксплуатацию. Когда часы пробили полночь 31 января, высоковольтная линия электропередачи постоянного тока была запущена в коммерческую эксплуатацию.

На следующий день международное информационное агентство Reuters опубликовало соответствующую новость. В ней были процитированы слова Джона Петтигрю, исполнительного директора государственной энергетической системы Великобритании : «Соединительные линии, такие как высоковольтная линия электропередачи постоянного тока, являются идеальным инструментом передачи возобновляемой энергии от места ее производства к месту ее использования».