Среднее напряжение Последнее предложение Европейской комиссии по фторированным парниковым газам (F-газам) направлено на значительное сокращение использования гексафторида серы (SF6) — очень сильного парникового газа — в распределительных устройствах среднего напряжения (MV) с газовой изоляцией (GIS). К 2030 году предложение направлено на сокращение использования SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения на две трети по сравнению с уровнями 2014 года.
Несмотря на эту амбициозную цель, текущие правила ЕС не предусматривают надзора за запасами или выбросами SF6 в сегменте MV, тогда как распределительные устройства высокого напряжения (HV) подлежат строгому нормативному контролю. Учитывая, что установленный объем SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения совпадает с объемом распределительных устройств высокого напряжения, этот нормативный пробел поднимает важные вопросы. Почему SF6 в оборудовании среднего напряжения игнорируется, и как более эффективное отслеживание запасов и контроль выбросов могут способствовать снижению его воздействия на окружающую среду?
В этой статье рассматривается насущная необходимость более строгого контроля и регулирования элегаза в распределительных устройствах среднего напряжения, а также то, как это может способствовать внедрению устойчивых альтернатив.
SF6 — самый мощный из известных на сегодняшний день парниковых газов с потенциалом глобального потепления (ПГП) 25 200. Это означает, что всего 1 кг SF6 оказывает такое же потепление, как 25 200 кг CO2. Кроме того, SF6 остается в атмосфере примерно 3200 лет, что делает даже небольшие выбросы долгосрочной угрозой для окружающей среды.
В настоящее время мировые выбросы SF6 составляют около 8000 тонн в год, что эквивалентно ежегодным выбросам CO2 100 миллионов автомобилей. Хуже того, прогнозы показывают, что к 2030 году использование SF6 в распределительных устройствах вырастет на 75% по сравнению с уровнем 2019 года.
Хотя SF6 широко используется в распределительных устройствах высокого и среднего напряжения, трансформаторах и подстанциях из-за его исключительных изоляционных и дугогасительных свойств, его утилизация является весьма сложной и дорогостоящей. В отчете Калифорнийского совета по воздушным ресурсам (CARB) за 2020 год подчеркивается, что переработка SF6 является обычным явлением, однако фактическое уничтожение газа остается редким из-за связанных с этим расходов и трудностей. В результате почти весь используемый сегодня SF6 будет сохраняться либо в электрооборудовании, либо в атмосфере в течение столетий.
Учитывая эти риски, крайне важно установить более строгий надзор за использованием SF6, особенно в растущем сегменте MV.
Основные различия между распределительными устройствами среднего и высокого напряжения
Распределительные устройства высокого напряжения (HV)
Определяются как напряжения выше 52 кВ
Находятся в распределительных сетях высокого напряжения (110–132 кВ) и сетях сверхвысокого напряжения (220–400 кВ)
Типичное распределительное устройство высокого напряжения содержит 90–500 кг SF6
Распределительное устройство среднего напряжения (MV)
Определяются как напряжения от 1 кВ до 52 кВ
Используются в первичном и вторичном распределении электроэнергии
Типичное распределительное устройство среднего напряжения содержит около 3,5 кг SF6
Несмотря на меньший объем SF6 на единицу в распределительных устройствах среднего напряжения, огромное количество установок среднего напряжения приводит к тому, что запас SF6 почти равен запасу в распределительных устройствах высокого напряжения.
Почему SF6 в распределительных устройствах высокого напряжения регулируется строже, чем в распределительных устройствах среднего напряжения?
В настоящее время правила ЕС применяются только к КРУЭ, содержащим не менее 6 кг SF6. Поскольку большинство распределительных устройств среднего напряжения содержат меньше этого порогового значения, они выходят за рамки нормативного надзора. Напротив, распределительные устройства высокого напряжения подлежат строгому контролю, включая:
Маркировка продукции
Требования по предотвращению утечек
Обязательные проверки утечек
Обязательства по ведению учета
Отчетность об импорте и выбросах
Это несоответствие основано на предположении, что распределительные устройства высокого напряжения вносят более значительный вклад в выбросы SF6 из-за:
Более высокого использования SF6 на единицу
Работы при более высоком давлении газа, что приводит к более высоким рискам утечки
Более высокой вероятности утечек из-за старого оборудования
Хотя эти обоснования обоснованы, они не учитывают совокупные выбросы SF6 от большого количества распределительных устройств среднего напряжения, что делает отсутствие регулирования среднего напряжения критическим упущением.
Необходимость более строгого контроля за SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения
Несмотря на более низкие выбросы на единицу, общий запас SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения равен запасу в распределительных устройствах высокого напряжения. Однако для SF6 в оборудовании среднего напряжения не существует требований по отслеживанию или отчетности.
Исследование Института Фраунгофера показало, что уровни утечки SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения сильно различаются:
1,5% (лучшая отраслевая практика)
40% (наихудший сценарий)
10% (среднее значение за жизненный цикл распределительного устройства)
Источники выбросов SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения
1. Эксплуатационные выбросы
В период с 2010 по 2020 год выбросы SF6 из распределительных устройств высокого напряжения снизились с 6 до 5 тонн, тогда как выбросы из распределительных устройств среднего напряжения увеличились с 1 до 1,5 тонн.
2. Выбросы при обслуживании
Хотя распределительные устройства среднего напряжения спроектированы так, чтобы не требовать обслуживания, минимальные утечки (0,1% в год) все еще происходят в течение 40-летнего срока службы.
3. Выбросы при переработке
SF6 из выведенных из эксплуатации распределительных устройств среднего напряжения обычно перерабатывается на заводах-изготовителях, однако отчетность о выбросах в процессе переработки отсутствует.
4. Выбросы при уничтожении
Уничтожение SF6 чрезвычайно сложно и дорого, а выбросы, образующиеся в ходе этого процесса, не учитываются ни в одном кадастре.
Растущая важность надзора за SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения
В перспективе прогнозируется, что к 2050 году количество установок распределительных устройств среднего напряжения увеличится на 40%, что обусловлено:
Расширением и модернизацией сетей
Растущим спросом на энергию
Рост внедрения возобновляемых источников энергии
Поскольку интеграция возобновляемых источников энергии в основном происходит на уровнях среднего напряжения, потребность в альтернативах без SF6 станет более насущной. Без надлежащего контроля постоянная зависимость от SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения значительно затруднит усилия по декарбонизации.
Усиление правил для распределительных устройств среднего напряжения
Учитывая экологические риски, распределительные устройства среднего напряжения должны быть включены в статьи 6 и 7 Предложения Европейской комиссии по фторсодержащим газам, охватывающие:
Системы обнаружения утечек
Требования к ведению учета
Отслеживая и сообщая о выбросах SF6, регулирующие органы могут:
Сократить утечки и выбросы SF6
Предоставить стимулы для инноваций в распределительных устройствах без SF6
Ускорить переход к устойчивым альтернативам
Вывод: срочная необходимость в регулировании SF6 в распределительных устройствах среднего напряжения
Освобождение распределительных устройств среднего напряжения от требований по отчетности по SF6 исторически было оправдано практичностью, учитывая большое