Суточный график электрической нагрузки электроэнергетической системы (ЭЭС) показывает последовательность изменения ее нагрузки в течение суток и является результатом совмещения графиков нагрузки отдельных групп потребителей, потерь мощности в электрических сетях и расхода энергии на собственные нужды электростанций системы.
График суммарной электрической нагрузки ЭЭС формируют:
1) промышленная (технологическая) нагрузка Р тех – потребление электроэнергии технологическими установками промышленных предприятий. Эта составляющая имеет наибольший удельный вес в суммарном графике электрической нагрузки ЭЭС;
2) осветительная нагрузка Р осв – расход электроэнергии на освещение
производственных помещений, улиц и жилых помещений; ее удельный вес составляет 8-25 %;
3) транспортная нагрузка Р тр – расход электроэнергии на электрифицирован-ный транспорт (городской, пригородный, магистральный); ее удельный
вес – до 8 %;
4) отопительная нагрузка Р от – расход электроэнергии на отопление и
вентиляцию помещений с использованием электроприборов; в настоящее время ее удельный вес мал, но есть тенденция к увеличению;
|
|
5) бытовая и коммунальная нагрузки, Р быт – потребление электроэнергии
бытовыми электроприборами; ее удельный вес – 15 %;
6) специальные потребители-регуляторы Р рег, которые могут изменять свою
нагрузку или работать с перерывами, когда это необходимо по суточному или
годовому балансу мощности или энергии ЭЭС (ГАЭС, ирригационные установки, накопители энергии и др.). Их назначение – выравнивание графика нагрузки ЭЭС в часы провалов, в основном ночных;
7) потери в электрических сетях, связанные с потерями на нагрев проводов; их удельный вес составляет до 10 %, потери на нагрев прямо пропорциональны квадрату суммарной нагрузки, а потери на корону – практически постоянны (брутто);
8) расход электроэнергии на собственные нужды электростанций составляет 4-11 % и прямо пропорционален суммарной нагрузке энергосистемы (брутто).
Конфигурация суточного графика нагрузки определяется преимущественно соотношением технологической, осветительной и коммунально-бытовой нагрузок потребителей.
При анализе суточного графика нагрузки учитываются следующие параметры (рис. 1.1, а):
1) Р mах – максимальная суточная нагрузка,
2) Р min – минимальная суточная нагрузка,
3) среднесуточная нагрузка равна:
Pcр = или Pcр = , (1.1)
где Pi – нагрузка i -го часа, W сут – потребление электроэнергии за сутки.
4) число часов использования суточного максимума нагрузки
Tc max = ; (1.2)
5) коэффициент заполнения графика нагрузки (коэффициент нагрузки; плотность суточного графика)
|
|
= = = ; (1.3)
6) коэффициент неравномерности графика нагрузки (коэффициент ночного провала)
= . (1.4)
В крупных энергосистемах с высокой плотностью нагрева , 1, в малых , < 1.
При анализе суточных графиков нагрузки различают базовую, полупиковую и пиковые зоны (рис. 1.1, а).
Кроме хронологических суточных графиков нагрузки (рис. 1.1, а) при проектировании, планировании и эксплуатации энергетических систем используют производные суточного графика нагрузки. Существует много типов производных графиков: построенные в процентах от суточного максимума нагрузки, по продолжительности нагрузки, интегральная кривая нагрузки (выработки), недельных и годовых среднемесячных максимумов нагрузки и др. Для характеристики режимов нагрузки энергетических объектов наиболее часто используются первые три типа графиков.
Хронологические графики в процентах от максимума нагрузки представляют собой наиболее простой тип производных графиков.
Суточный график нагрузки по продолжительности (рис. 1.1, б) показывает суммарную продолжительность времени, в течение которого нагрузка не снижается ниже заданной. Ордината каждой точки графика соответствует определенному значению нагрузки (от min до max), а абсцисса определяется суммированием времени, в течение которого эта нагрузка имеет место. Минимальная нагрузка Р min на графике задается точкой с абсциссой 24 часа. Площади хронологического суточного графика и графика по продолжительности совпадают и показывают суточную выработку энергии W сут.
Интегральная кривая суточного графика нагрузки (рис. 1.1, в) показывает зависимость прироста суточной выработки энергии ∆ W от прироста нагрузки системы ∆ Р. Строится она методом графического интегрирования суточного графика нагрузки по продолжительности или непосредственным подсчетом прироста выработки энергии по площади хронологического суточного графика нагрузки системы. Интегральная кривая суточного графика нагрузки позволяет определить выработку энергии в любой зоне графика. С помощью интегральной кривой устанавливают оптимальную зону работы электростанций различных типов, исходя из их участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы.
W
Рис. 1.1. Суточные графики нагрузки: а - хронологический суточный график нагрузки; б - суточный график нагрузки по продолжительности;
в - интегральная кривая для выработки суточного графика нагрузки
Значительные суточная и недельная неравномерности электропотребления оказывают отрицательное воздействие на энергетическое оборудование: увеличивается удельный расход топлива, повышается износ оборудования и т.п. Для увеличения эффективности использования энергооборудования производят преднамеренное изменение конфигурации графиков электрических нагрузок энергосистемы – уплотнение. Это изменение (снижение максимума и повышение минимума нагрузки) принято называть также регулированием (выравниванием) графиков нагрузки.
Такое регулирование может быть осуществлено различными способами, в том числе:
1) включением ряда энергосистем на параллельную работу, что достигается путем строительства межсистемных линий электропередачи;
2) изменением режима работы отдельных групп промышленных предприятий (перенос начала работы на более ранние или поздние часы). При этом
меняется конфигурация графика технологической нагрузки и снижается совмещенный максимум нагрузки; эффект будет тем выше, чем больше сдвинуты
во времени максимумы нагрузок, при этом существенно улучшаются все параметры суточного графика нагрузки.
К методам регулирования относятся также: перевод часовых стрелок на один час вперед (назад) по сравнению с астрономическим временем на всей территории страны (это мероприятие провели впервые в Англии в 1916 г.); использование потребителей-регуляторов; изменение общеустановленных выходных дней для некоторых групп потребителей; регулирование нагрузки промышленных предприятий (введение междусменного интервала в период суточного максимума нагрузки ЭЭС, выполнение ремонтов энергоемкого оборудования в зимний период); введение лимитов мощности и энергии для промышленных потребителей, например, режима 1-2, что означает снижение присоединенной мощности на 10 % и снижение уровня энергопотребления на 20 %.
|
|
Задание 3. На основании данных о фактических суточных графиках суммарной электрической нагрузки энергосистем А и Б (табл. 1.1) и дополнительных данных о структуре их нагрузки (табл. 1.2) сопоставить энергетический эффект от снижения суммарного максимума нагрузки этих систем путем:
1) изменения начала работы промышленных предприятий (технологическая нагрузка) на 1 час раньше или позже в любой из энергосистем;
2) объединения энергосистем А и Б на параллельную работу.
Вычислить параметры суточного графика нагрузки энергосистем и их объединения и построить для одной из энергосистем суточный график нагрузки по продолжительности и интегральную кривую нагрузки.
Порядок расчета:
1) Построить хронологический суточный график нагрузок для каждой из
энергетических систем А и Б и для их объединения (по табл. 1.1).
2) Рассчитать число часов использования максимальной нагрузки, коэф-фициенты заполнения и неравномерности графика нагрузки для каждой из
энергосистем и долю их участия в покрытии максимума.
3) Для одной из энергосистем построить график нагрузки но продолжительности и интегральную кривую суточного графика нагрузки.
4) Построить график электрической нагрузки района с преобладающей
осветительной нагрузкой. Считая характер осветительной нагрузки неизменным и используя коэффициент k, перейти к оценке осветительной нагрузки
энергосистем А и Б соответственно Р освА(Б):
|
|
k = >> 1, (1.5)
где – суточное потребление электроэнергии на освещение в энергосистеме А (Б) (табл. 1.2); – суточное потребление электроэнергии района с преобладающей осветительной нагрузкой, равное
= , (1.6)
где – электрическая нагрузка района с преобладающей осветительной нагрузкой.
Осветительная нагрузка системы А (Б) равна
= k · , t = (1.7)
5) По данным табл. 1.2 о фактической величине расхода электрической энергии на собственные нужды электрических станций и потерь в сетях определить нагрузку системы нетто . Выделить осветительную и технологическую нагрузки энергосистем А и Б.
= – , (1.8)
= – , t = , (1.9)
где – суммарная электрическая нагрузка энергосистемы А (Б) брутто (табл. 1.1).
6) Изменив время начала работы промышленных предприятий на 1 час (раньше или позже), провести сдвиг графика технологической нагрузки системы (). Для каждого варианта изменения построить график суммарной электрической нагрузки энергосистемы и определить его параметры.
= + + , t = (1.10)
7) Сделать вывод об эффективности принимаемых методов регулирования суточного графика нагрузки.
Таблица 1.1