Міністерство освіти Республіки Білорусь
Установа освіти "Полоцький державний університет"
по курсу "Енергозбереження та енергетичний менеджмент"
Тема: Графіки навантаження різних типів потреблений електроенергії і енергосистеми в цілому, їх забезпечення та регулювання
студент групи 05 - ХТЗ -1
Одним з найбільш досконалих видів енергії є електроенергія. Її широке використання обумовлено наступними факторами: - можливість вироблення електроенергії в великих кількостях поблизу родовищ і водних джерел; - можливість транспортування на далекі відстані з відносно невеликими втратами; - можливість трансформації електроенергії в інші види енергії: механічну, хімічну, тегів, світлову; - відсутність забруднення навколишнього середовища; - можливість застосування на основі електроенергії принципово нових прогресивних технологічних процесів з високим ступенем автоматизації.
Теплова енергія широко використовується на сучасних виробництвах і в побуті у вигляді енергії пари, гарячої води, продуктів згоряння палива.
Електрична і теплова енергія виробляється на:
1) теплових електричних станціях на органічному паливі (ТЕС) з використанням в турбінах водяної пари (двигуни установки - ПТУ), продуктів згоряння (газотурбінні установки - ГТУ), їх комбінацій (парогазові установки - ПГУ);
2) гідравлічних електричних станціях (ГЕС) використовують енергію падаючого потоку води течії, припливу;
3) атомних електростанціях (АЕС), що використовують енергію ядерного розпаду.
Теплові електричні станції (ТЕС) можна розділити на конденсаційні електричні станції (КЕС), що виробляють тільки електроенергію (вони називаються також ГРЕС - державні районні електростанції), і теплоелектроцентралі (ТЕЦ) - електричні станції з комбінованою виробленням електричної і теплової енергії.
1. Графіки електричної і теплової навантаження
За формою графіків навантажень розрізняють п'ять груп промислової навантаження, комунально-побутове споживання, електричний транспорт, вуличне освітлення, сільськогосподарські потреби. Промислове навантаження за рахунок одно- і двозмінних підприємств знижується в нічний і вечірній час.
Комунально-побутове споживання, значно зростає в ранковий і вечірній час, вечірній пік - більш тривалий. Транспортні перевезення мають піки в ранкові та вечірні години. Вуличне освітлення має максимум в нічні години. Сільськогосподарські графіки споживання досить рівномірні з сезонною зміною його величини.
Сумарний графік навантажень отримують шляхом погодинного складання навантажень всіх споживачів для типово зимових і типово літніх місяців
Рис.1 Сумарний графік навантаження в зимові добу.
Рис.2 Сумарний графік навантаження в літні добу.
Зимовий графік має 2 піку (рис 1), річний - 3 (рис 2), що пояснюється більш довгим, світловим днем (освітлення вмикається після закінчення роботи на однозмінних підприємствах і зниження транспортних перевезень).
Літні навантаження менше за абсолютною величиною.
Для визначення річної потреби в електроенергії використовуються річний графік тривалості навантажень (рис 3)
Рис.3 Річний графік тривалості навантажень і річний графік місячних максимумів (рис 4).
Рис.4 Річний графік місячних максимумів.
Тривалість навантаження визначають підсумовуванням її за 210 зимових діб і 155 літніх діб. Площа під кривою річний тривалості навантажень визначає сумарну річну потребу в електроенергії.
2. Способи покриття піків електричного навантаження
Оскільки існуючі КЕС і ТЕЦ не в змозі забезпечити повністю покриття змінного графіка електричного навантаження, слід розробляти і вводити в дію спеціальні напівпікові і пікові агрегати.
При проектуванні до базових електростанцій пред'являється, перш за все, вимога високої теплової економічності, що визначає підвищені капітальні вкладення.
Для ТЕС, що працюють відносно невелике число годин на рік (пікових і напівпікових), основною вимогою є висока маневреність і низькі капітальні вкладення, хоча іноді це досягається за рахунок зниження теплової економічності.
Розглянемо основні способи покриття піків електричного навантаження
1. Використання гідроелектростанцій завдяки простоті пуску, зупинки і зміни навантаження є найкращим способом
2. Використання резерву потужності звичайних паротурбінних енергоблоків, які працюють в режимі частих пусків і зупинок.
3 Застосування високоманеврових агрегатів, таких, як пікові і напівпікові двигуни, газотурбінні і парогазові гідроакумулюючі електростанції. Гідроакумулюючі електростанції в період мінімальних електричних навантажень перекачують воду з нижнього водоймища у верхнє, споживаючи енергію з мережі, а в період максимальних навантажень працюють, як ГЕС
4. Використання тимчасової перевантаження паротурбінних ТЕС за рахунок режимних заходів (зміна параметрів пара перед турбіною, відключення ПВД і т д)
5. Акумулювання енергії шляхом заповнення газосховищ для стисненого повітря, використовуваного потім в газотурбінних установках, накопичення теплоти у вигляді гарячої води і електроенергії в електричних акумуляторах
Для полегшення проходження піків електричного навантаження можна використовувати вирівнювання графіків навантаження, під яким розуміють активний вплив на режим споживання, що приводить до зменшення максимумів навантаження. Досягненню цих цілей служать збільшення змінності роботи підприємств при використанні заохочувальних нічних тарифів на електроенергію, створення об'єднаних енергосистем за рахунок різночасності максимуму навантаження в районах з різною географічною довготою, наявність споживачів регуляторів, годинник, роботи яких визначає енергосистема.
Рис 5. Річний графік тривалості комунально-побутового навантаження.
Велике значення для визначення режимів роботи ТЕЦ та котелень при проектуванні систем теплопостачання має річний графік, але тривалості комунально-побутового навантаження (рис 5). Він показує зміну теплофикационной навантаження включає в себе тепло на опалення і гаряче водопостачання від її максимального значення до мінімального протягом всього року.
Для побудови річного графіка необхідно знати тривалість стояння різних температур зовнішнього повітря в опалювальний період для даного кліматичного поясу, де споруджується ТЕЦ або котельня, визначити годинну витрату теплоти на опалення, вентиляцію та гаряче водопостачання в залежності від температури зовнішнього повітря побудувати температурний графік мережі (рис 6 ) відповідно температурному, графіку і тривалості кожного витрати побудувати річний графік відпустки теплоти.
Рис 6.Температурний графік мережі.
З метою стимулювання раціонального використання паливно-енергетичних ресурсів здійснюється встановлення сезонних цін на природний газ і сезонних тарифів на електричну і теплову енергію, диференційованих за часом доби і дням тижня тарифів на ці види енергії, а також інших форм стимулювання в порядку, визначеному урядом Республіки Білорусь .
Важливим моментом економічного стимулювання енергозбереження є перехід з одноставочних на двоставкові і зонні тарифи, що дозволяють згладити національну криву навантаження. Це призводить до підвищення енергоефективності на етапі виробництва електричної та теплової енергії. Графік (рис. 7) наочно показує, що споживачеві надзвичайно вигідно знижувати навантаження в години, коли тариф в енергосистемі максимальний.
Рис.7 Добове електроспоживання (крива 1) і тариф, диференційований за часом доби (крива 2), для електрометалургійного заводу в Німеччині
Тарифи на електричну енергію (потужність) - системи цінових ставок, за якими здійснюються розрахунки за електричну енергію (потужність).
Двоставковий тариф - тариф для промислових і прирівняних до них споживачів, що передбачає основну плату (за договірну або фактичну величину найбільшої півгодинної суміщеної активної потужності, споживаної в години максимальних навантажень енергосистеми) і додаткову плату (за фактичну кількість спожитої активної енергії) за розрахунковий період.
Основна плата двоставкового тарифу - ціна 1 кВт договірної або фактичної величини найбільшої споживаної активної потужності, яка приймається відповідно до декларації про рівень тарифів на електричну енергію, що відпускається республіканськими унітарними підприємствами електроенергетики концерну "Біленерго".
Додаткова плата двоставкового тарифу - ціна 1 кВт · год споживаної активної енергії, яка приймається відповідно до декларації.
Розрахунковий період - встановлений договором енергопостачання період часу (місяць), за який повинна бути врахована і оплачена абонентом споживана електрична енергія і потужність.
Графік навантаження - послідовність усереднених значень електричного навантаження споживачів на певному часовому інтервалі. Розрізняють добовий, тижневий, декадний, місячний, квартальний і річний графіки навантаження, а також графіки навантаження енергосистеми (сумарний графік безлічі споживачів) і окремих споживачів.
Вирівнювання графіка навантаження - зниження добового максимуму з компенсацією неодержаної споживачами електроенергії у внепіковие годинник.
1. Кириллин В.А. Сичов В.Ч. Шейндлін А.Є. Технічна термодинаміка. - М. Вища школа, 1983.
2. теплотехнічне обладнання та теплопостачання промислових підприємств. Під ред. БН Голубкова М. Енергія, 1979.
3. Рижкин В.Я. Теплові електричні станції М. Вища школа, 1987
4. Теплове обладнання та теплові мережі. Г.А. Арсеньєв і ін. М. Вища школа, 1988.
5. Андрющенко А.І. Амінів р.3. Хлебалін Ю.М. Теплофікаційні установки і їх використання М. Вища школа, 1989.