Будь-якого споживача електричної енергії, або їх групу, можна охарактеризувати графіком навантаження - кількістю спожитої електроенергії за одиницю часу. Ця величина не є постійною і, відповідно, зі зміною навантаження споживача змінюється і кількість вироблюваної електростанцією електроенергії.
Зміна навантаження електричних станцій коливається як по годинах (протягом доби), струм і по днях (протягом року). Дані зміни зображують графічно. Коливання електричного навантаження буде залежати від призначення електростанції і цілей, для яких відпускається електроенергія.
Нижче показаний графік роботи електричної станції з переважаючою освітлювальної навантаженням:
З графіка видно, що максимальний пік припадає на проміжок між 17-00 і 22-00 для зимового періоду (крива а), і між 21-00 і 01-00 влітку (крива б). в літній час пік споживання електричної енергії настає значно пізніше, він значно коротше за часом і менше за кількістю спожитої електричної енергії.
Станції, які обслуговують освітлювальну навантаження зустрічаються вкрай рідко. Вони крім освітлювального навантаження обслуговують ще промислове обладнання, а також обладнання комунальних потреб, міського електротранспорту та залізниць. При цьому графік навантажень різко змінюється. У денний час кількість споживаної електричної енергії різко зросте, і крім вечірнього, виникне ще й денний максимум.
Нижче показані характерні добові графіки активного навантаження (у відсотковому співвідношенні) промислового і культурного центру для зимового і літнього періоду:
Проаналізувавши літній і зимовий графік можна побудувати річний графік, або як його ще називають - графік по тривалості. Для побудови річного графіка необхідно визначити кількість днів роботи в році по річному і зимовим графіком.
Визначивши загальну добову тривалість якийсь навантаження, наприклад, максимальної, і помноживши це число годин на кількість днів роботи за даним добовим графіком (зимового, наприклад), знаходимо тривалість цього навантаження за дану частину року. Повторюючи такі дії для кожного наступного значення навантаження можна побудувати графік річний. Площа річного графіка (при виражених осях ординат в кіловатах) буде висловлювати річна кількість відпущеної електростанцією електричної енергії в кіловат-годинах.
Річні графіки можуть будувати як для електростанцій, так і для споживачів. Маючи значення добові зимових і літніх потреблений електричної енергії підбирають найбільш оптимальна кількість генераторів, які будуть встановлені на електростанції, при цьому прагнуть підібрати генератори таким чином, що б їх потужність була однакова. Ці ж значення використовують і при вирішенні питання про потужності і кількості працюючих агрегатів в різний час доби. Річні графіки необхідні для визначення потреби в паливі, а також для вирішення питання про розподіл навантаження між паралельно працюючими електростанціями і вирішення інших завдань.
Нижче показаний річний графік електростанції промислового і культурного центру, з вираженою навантаженням у відсотках:
На основі побудованих добових і річних діаграм можна визначити деякі коефіцієнт, які характеризують роботу електричної станції, її економічність, а також правильність вибору її агрегатів.
- Середньодобова або середньорічна навантаження:
Де Еа вироблена електроенергія за певну кількість Т годин роботи електростанції.
2. Число годин використання максимуму:
Де Рmax навантаження максимальна за розглянутий період часу.
Найбільш часто визначають річне число годин використання максимуму. Дана величина для електростанцій районного значення знаходиться в межах 5000-7000 годин, для заводських ТЕЦ приблизно 2500-5000 годин, а невеликі електростанції малих міст 2500-3000 годин. Чим більше Тmax - тим краще використовується обладнання електростанції.
3. Коефіцієнт навантаження електростанції:
Даний коефіцієнт характеризує економічність роботи електростанції. Він показує яку частку становить електрична енергія вироблена на електростанції від тієї, яка могла б бути вироблена при максимальному завантаженні станції. Чим вище буде Кн. тим менше собівартість 1 кВт * год електроенергії.
Для електростанцій районного значення Кн зазвичай становить 0,7 - 0,8; для заводських 0,4 - 0,55; для електростанцій невеликих міст порядку 0,3 - 0,4.
4. Коефіцієнт резерву:
Де Руст - потужність встановлена агрегатів електричної станції.
Коефіцієнт резерву завжди більше одиниці і його значення завжди безпосередньо залежить від призначення і важливості електростанції.
При експлуатації можуть мати місце короткочасні, але досить значні підвищення споживання електричної енергії, викликане збігом максимального споживання електричної енергії з боку споживачів (пікові навантаження).
Для того що б знизити ці піки і, відповідно, знизити кількість генераторів на станції застосовують такі методи регулювання графіка навантажень:
- Зрушення часу початку і кінця роботи споживачів у яких максимальні навантаження збігаються за часом;
- Планування роботи цехів і заводів, а в деяких випадках навіть роботу окремих великих технологічних агрегатів;
- Застосування тарифів, які заохочують роботу споживачів в години найменшого завантаження електричної станції;
При різкому зростанні споживаної електроенергії, наприклад в разі аварії, відключення однієї або кількох машин на станції, регулювання графіка споживання електроенергії регулюється автоматично, шляхом відключення менш відповідальних споживачів.
Природне регулювання споживаної електроенергії легко досягається в великих енергосистемах. які можуть охоплювати великі райони і величезна кількість споживачів, що дозволить переводити навантаження з однієї електростанції на іншу, яка менш завантажена.
Економічні показники електростанцій
Для виявлення ступеня економічності при будівництві електростанції використовують показник вартості 1 кВт встановленої потужності, який можна визначити за формулою:
Де К - вартість споруд загальна, грошових одиниць; Руст - потужність загальна електростанції, кВт.
Загальна вартість споруд досить істотно залежить від одиничної потужності генераторів, їх типів і числа, від видів палива, яке застосовується, а також від водопостачання. Чим вище одинична потужність встановлюваних агрегатів і загальна електрична потужність станції, тим нижче розмір капіталовкладень на 1 кВт.