Графики электрических нагрузок

Материал из Вики про энергосистему
Перейти к: навигация, поиск

Графики электрических нагрузок отражают колебания спроса на электрическую энергию во времени[1]. Подготовка графика загрузки является одной из самых ранних задач, которую необходимо выполнить и это является предварительным условием для решения некоторых ключевых задач проектирования и эксплуатации элементов электрической сети.

Общее описание

Пример суточного графика нагрузки подстанции с промышленной и комунально-бытовой нагрузкой. День недели — понедельник. Каждая точка соотвествует средней мощности на часовом интервале.

Потребление энергии отдельным потребителем в каждый момент времени — величина случайная, однако в целом по предприятию, району, энергосистеме оно подчиняется определенным статистическим закономерностям и поэтому может быть предсказано с некоторой степенью достоверности. Знание этих закономерностей необходимо для планирования энергетического производства: определения резерва, проектирования энергообъектов и сетей, определения потребной мощности, экономичного и надежного электроснабжения

Основной такой закономерностью, определяющей в каждый момент времени [math]t[/math] величину потребления электроэнергии, является график нагрузки, то есть функция мощности от времени, который представляется в виде формулы, таблицы, чертежа.

Обычно непрерывный график при его практическом использовании заменяется ступенчатым; при этом на достаточно малом отрезке времени считается . Как правило, интересуются графиками активной мощности. При этом полагают известным и неизменным во времени коэффициент мощности [math]\operatorname{cos} \pi = \operatorname{const}[/math].

По функциональному назначению различают:

  • проектные графики;
  • эксплуатационные графики.

Изменение нагрузок как энергосистем, так и отдельных потребителей происходит циклически, в соответствии с циклическим характером производства, жизни людей и космических процессов. Поэтому целесообразно выделять графики, соответствующие периодам этих процессов:

  • суточный цикл;
  • недельный цикл;
  • годовой цикл.

Анализ этих графиков позволяет изучить динамику развития и прогнозировать нагрузку. Такие же графики строятся и для потребителей: промышленных предприятий, транспорта, быта, сельскохозяйственных нагрузок. Это дает возможность получить типовые нормативные графики для разного рода потребителей. Типовые графики позволяют создать методики проектирования и расчёта по ним нагрузок.

Метеорологические факторы

На величину электропотребления существенное влияние оказывают метеорологические факторы — в первую очередь температура и освещённость. Они в значительной степени определяют сезонные колебания и суточную неравномерность графиков потребления. Устойчивые сезонные и суточные колебания метеорологических факторов можно представить в аналитической форме. При этом необходимо учитывать, что для энергообъединений с распределенной по большой территории нагрузкой влияние фактора освещённости заметно снижается. С другой стороны, становится более заметно влияние температуры. Оставшиеся неучтённые метеорологические факторы (скорость ветра, влажность) в основном усиливают влияние основных двух (температура и освещённость).

Степень влияния метеорологических факторов на величину электропотребления в первую очередь зависит от доли коммунально-бытовой и осветительной нагрузки. Вторым фактором, увеличивающим влияние метеорологических факторов, является наличие, в последнее время, аномальных отклонений температуры от среднемноголетних тенденций. Это, в свою очередь, вызывает сильные скачки электропотребления особенно в весенний и осенний периоды. В эти периоды резкие отклонения температуры заставляют население прибегать к помощи отопительных (при похолодании) или охлаждающих (при потеплении) приборов.

Характеристики графиков нагрузки

Коэффициент заполнения

Коэффициент заполнения графика показывает долю времени, от общего периода анализа, за которое генератор выработает (нагрузка потребит) всю энергию, если будет работать с максимальной мощностью.

[math]\displaystyle k=\frac{P_{\text{ср}}}{P_{max}}[/math],

где [math]P_{\text{ср}}[/math] — средняя мощность на интервале; [math]P_{max}[/math] — максимальная мощность на интервале.

Коэффициент неравномерности

Показывает отношение минимальной величины потребления к максимальной величине за анализируемый период времени.

[math]\displaystyle k=\frac{P_{min}}{P_{max}}[/math],

где [math]P_{min}[/math] — минимальная мощность на интервале; [math]P_{max}[/math] — максимальная мощность на интервале.

Коэффициент регулируемости

На суточном интервале времени показывает долю нагрузки, которую необходимо покрывать за счёт маневровых свойств генерирующего оборудования.

[math]\displaystyle k=1 - \frac{P_{min}}{P_{max}}[/math],

Коэффициент формы

[math]\displaystyle k=\frac{P_{\text{СКО}}}{P_{\text{ср}}}[/math],

где [math]P_{\text{СКО}}[/math] — среднеквадратичное отклонение мощности на интервале; [math]P_{\text{ср}}[/math] — среднее значение мощности на интервале.

Назначение графиков нагрузки

Графики нагрузки предназначены для[2]:

  • Определение времени пуска и остановки генерирующего оборудования и отключения трансформаторов.
  • Определение количества выработанной (потреблённой) электроэнергии, расхода топлива и воды.
  • Ведения экономичного режима работы электроустановок.
  • Планирование сроков ремонтов оборудования.
  • Проектирования новых и расширения действующих электроустановок.

При этом чем более равномерная загрузка генераторов, тем лучше условия и экономичность их работы, вследствие этого возникает проблема выравнивания графиков нагрузки.

Регулирование графиков нагрузки

С целью выравнивания графиков нагрузки используют несколько подходов[2]:

  • Подключение сезонных потребителей (торфоразработки, орошение и прочие сезонные виды нагрузок).
  • Подключение нагрузки ночью (насосные и гидроаккумулирующие станции, перенос части производственных процессов на часы ночного минимума).
  • Увеличение количества рабочих смен (увеличение коэффициента сменности), что приводит к выравниванию графика нагрузки.
  • Смещение начала работы смен и предприятий.
  • Разнесение выходных и праздничных дней.
  • Ужесточение тарифной системы, например, путём введения платы за активную и реактивную мощность.
  • Уменьшение переток реактивной мощности по электрической сети.
  • Объединение районных энергосистем в объединённые энергосистемы линиями межсистемной связи.

Использованные источники

  1. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.3 Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общей ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова и др. (гл. ред. А. И. Попов) — М.: Издательский дом МЭИ, 2009. — 964 с.
  2. 2,0 2,1 Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.