Графики электрических нагрузок

Графики электричесих нагрузок отражают колебания спроса на электрчиескую энергию во времени [1].

Общее описание

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 расчета по ним нагрузок.

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

Коэффициент формы

[math]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 сроко ремонтов оборудования.
• Проектирования новых и расширения действующих электроустановок.

При этом чем более равномерная загрузка генераторов, тем лучше условия и экономичность их работы, вследствие этого возничкает 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 смености), что приводит к выравниванию графика нагрузки.
• Смещение начала работы смен и предприятий.
• Разнесение выходных и праздничных дней.
• Ужесточение тарифной системы, например, путём введение платы за активную и реактивную мощность.
• Уменьшение переток реактивной мощности по электрической сети.
• Объединение районных энергосистем в объединённые энергосистемы линиями межсистемной связи.

Литература

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. 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.