С точки зрения развития электроэнергетики, 2020-е годы во многом перекликаются с эпохой 1920-х. В те времена основу сетей составляла угольная генерация. Несмотря на экологический ущерб, она гарантировала стабильность крупным национальным системам, поскольку электростанции могли работать непрерывно долгое время. Позже появилась гидроэнергетика с удаленными от потребителей генераторами. Инженерам пришлось решать проблему передачи энергии на большие расстояния, что привело к созданию уникального устройства — синхронного компенсатора. Его особенность в том, что, в отличие от обычных двигателей или генераторов, он вращается свободно, не вырабатывая ни механической, ни активной электрической мощности.

Зачем же нужен такой агрегат? Он управляет реактивной мощностью, которую часто называют «фантомной». Подобно герою оперы, бродящему по подземельям парижского театра, реактивная мощность таинственно накапливается и колеблется в сетях. Без должного контроля это грозит серьезными сбоями и отключениями. Столетие назад компенсаторы решили задачу регулирования напряжения на дальних линиях электропередачи. Сегодня, с ростом доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ), доставка электричества потребителям сталкивается с новыми вызовами: объем нестабильной «фантомной» мощности вырос многократно. Это стимулирует новый виток спроса на синхронные компенсаторы.

Саудовская Аравия, стремящаяся к 2030 году получать половину электроэнергии из возобновляемых источников, активно строит солнечные станции и столкнулась с необходимостью использования компенсаторов. Недавно Saudi Electric Company решила стабилизировать поток энергии от множества объектов ВИЭ по всей стране, закупив оборудование у GE Vernova.

Примечательно, что первый компенсатор был создан инженерами GE еще в 1919 году. Журнал GE Review в 1920 году сообщал об этом прорыве, совершенном отделом инженерии переменного тока компании. Это совпало с началом «эпохи больших плотин» в США — тридцатилетним периодом бурного роста гидроэнергетики, длившимся до 1960-х годов. Если раньше речь шла о гигантских ГЭС, то теперь фокус сместился на масштабную солнечную энергетику. По данным Управления энергетической информации, в Саудовской Аравии запланированы проекты ВИЭ общей мощностью более 21 гигаватта, и львиная доля приходится именно на солнечную генерацию.

Пьер Маркс, возглавляющий направление преобразования и хранения энергии GE Vernova в Южной Европе, на Ближнем Востоке и в Африке, отмечает, что внедрение компенсаторов дает дополнительный бонус для энергоперехода. Поскольку эти устройства не сжигают топливо, а работают от электричества, они заменяют практику запуска турбин исключительно для поддержания стабильности сети. Как поясняет Маркс, компенсатор — это тоже «крупная вращающаяся машина». Подключение таких агрегатов для стабилизации частоты позволяет интегрировать больше возобновляемых источников, сокращая использование газовых, гидравлических или угольных турбин только ради балансировки. Требуется меньше крупных машин, так как компенсатор берет на себя задачу стабилизации частоты.

По мнению Маркса, главная причина ренессанса компенсаторов кроется в масштабах внедрения ВИЭ. Несмотря на наличие других технологий управления реактивной мощностью, разработанных за век, текущий рост «зеленой» энергетики требует более мощных инструментов для компенсации изменчивости. Компенсаторы способны как поглощать избыточную реактивную мощность, так и генерировать ее при дефиците. Это реализует давнюю мечту инженеров об инерции — техническом термине, означающем стабильность напряжения и тока, необходимую для надежной работы системы.

То, что компенсатор становится реальным помощником в декарбонизации, — отличная новость для энергоперехода. Маркс подчеркивает, что спрос растет не только из-за ВИЭ, но и благодаря самой электрификации — быстрому переходу различных услуг и процессов на электрическую платформу. «Это создает почти тройной эффект», — говорит он: рост доли возобновляемых источников, увеличение потребления электроэнергии и необходимость обеспечивать стабильность. Компания также ведет постоянный анализ, чтобы прогнозировать рост спроса на компенсаторы в разных регионах мира. «У нас есть специальная карта», — добавляет эксперт.

Обладая одними из самых дешевых запасов нефти в мире, Саудовская Аравия исторически использовала часть этого ресурса для выработки электроэнергии. Инициатива «Видение 2030» прямо признает неэффективность такого подхода. Одним из площадок для установки нового оборудования стала солнечная электростанция Аль-Кахафа в Восточной провинции. После завершения строительства в этом году она войдет в число крупнейших солнечных станций планеты. Установка компенсаторов будет сопровождать ввод в эксплуатацию различных солнечных и ветровых проектов в королевстве в ближайшие пять лет.

Опираясь на многолетний опыт в глобальной энергетике, Маркс заключает: «Электросеть, пожалуй, одна из самых сложных систем, созданных человеком. Меня удивляет, насколько трудно ее постичь». Большинство людей не осознают, что сеть должна производить не только полезную активную мощность, но и фантомную мощность для собственного функционирования. «Раньше мы, возможно, думали о списании компенсаторов. Теперь мы возвращаем эту старую технологию, модернизируем ее и объединяем с новыми решениями. Мы столкнулись со сложностью задачи. И теперь сможем добиться наилучшего результата».

Источник