Графики электрических нагрузок — различия между версиями

Материал из Wiki Power System
Перейти к: навигация, поиск
(Коэффициент формы)
 
(не показано 7 промежуточных версий 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
Графики [[Нагрузка|электричесих нагрузок]] отражают колебания спроса на электрчиескую энергию во времени <ref>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.</ref>. Подготовка графика загрузки является одной из самых ранних задач, которые необходимо выполнить, поскольку это по существу является предварительным условием для решения некоторых ключевых задач проектирования и эксплуатации элементов электрической сети.
+
Графики [[Нагрузка|электрических нагрузок]] отражают колебания спроса на электрическую энергию во времени<ref>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.</ref>. 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 [[Электрическая сеть|электрической сети]].
  
=Общее описание=
+
= Общее описание =
  
[[Файл:Load curve example monday.png|мини|400px|Пример суточного графика нагрузки подстанции с промышленной и комунально-бытовой нагрузкой. День недели - понедельник. Каждая точка соотвествует средней мощности на часовом интервале.]]
+
[[Файл:Load curve example monday.png|мини|400px|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, [[Энергосистема|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  
+
Потребление энергии отдельным потребителем в каждый момент времени — величина случайная, однако в целом по предприятию, району, [[Энергосистема|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.  
+
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>.
+
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:
 
По функциональному назначению различают:
Строка 18: Строка 18:
 
* суточный цикл;
 
* суточный цикл;
 
* недельный цикл;
 
* недельный цикл;
* годовой цикл.  
+
* годовой цикл.
  
Анализ этих графиков позволяет изучить динамику развития и [[Прогнозирование нагрузки| 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 [[Нагрузка|нагрузок]].
+
Анализ этих графиков позволяет изучить динамику развития и [[Прогнозирование нагрузки|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 [[Нагрузка|нагрузок]].
  
=Метеорологические факторы=
+
= 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 фаоктора 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).
+
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 комунально-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.
+
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=
+
= Характеристики графиков нагрузки =
  
==Коэффициент заполнения==
+
== 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.
  
Коэффициент заполнения графика показывает долю времени, от общего периода анализа, за которое [[Генератор|генератор]] выработает (нагрузка потребит) всю энергию, если будет работать с максимальной мощностью.
+
<math>\displaystyle k=\frac{P_{\text{ср}}}{P_{max}}</math>,
  
<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.
  
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.
  
==Коэффициент неравномерности==
+
<math>\displaystyle k=\frac{P_{min}}{P_{max}}</math>,
  
Показывает отношение минимальной величины потребления к максимальной величине за анализируемый период времени.
+
где <math>P_{min}</math> — минимальная мощность на интервале; <math>P_{max}</math> — максимальная мощность на интервале.
 
 
<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==
 
  
 +
== Коэффициент регулируемости ==
 
На суточном интервале времени показывает долю [[Нагрузка|нагрузки]], которую необходимо покрывать за счёт маневровых свойств генерирующего оборудования.
 
На суточном интервале времени показывает долю [[Нагрузка|нагрузки]], которую необходимо покрывать за счёт маневровых свойств генерирующего оборудования.
  
<math>k=1 - \frac{P_{min}}{P_{max}}</math>,
+
<math>\displaystyle k=1 - \frac{P_{min}}{P_{max}}</math>,
 
 
==Коэффициент формы==
 
  
<math>k=\frac{P_{\text{СКО}}}{P_{\text{ср}}}</math>,
+
== Коэффициент формы ==
 +
<math>\displaystyle k=\frac{P_{\text{СКО}}}{P_{\text{ср}}}</math>,
  
где <math>P_{\text{СКО}}</math> - [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%B5%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D0%B4%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 среднеквадратичное отклонение] мощности на интервале; <math>P_{\text{ср}}</math> - [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%B5%D0%B5_%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%84%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5 среднее значение] мощности на интервале.
+
где <math>P_{\text{СКО}}</math> — [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%B5%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D0%B4%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 среднеквадратичное отклонение] мощности на интервале; <math>P_{\text{ср}}</math> — [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%B5%D0%B5_%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%84%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5 среднее значение] мощности на интервале.
  
=Назначение графиков нагрузки=
+
= Назначение графиков нагрузки =
  
Графики нагрузки предназначены для <ref name="Neklepaev">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.</ref>:
+
Графики нагрузки предназначены для<ref name="Neklepaev">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.</ref>:
 
* Определение времени пуска и остановки генерирующего оборудования и отключения трансформаторов.
 
* Определение времени пуска и остановки генерирующего оборудования и отключения трансформаторов.
 
* Определение количества выработанной (потреблённой) электроэнергии, расхода топлива и воды.
 
* Определение количества выработанной (потреблённой) электроэнергии, расхода топлива и воды.
 
* Ведения экономичного режима работы электроустановок.
 
* Ведения экономичного режима работы электроустановок.
* Планирование сроко ремонтов оборудования.
+
* Планирование сроков ремонтов оборудования.
 
* Проектирования новых и расширения действующих электроустановок.
 
* 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.  
+
При этом чем более равномерная загрузка генераторов, тем лучше условия и экономичность их работы, вследствие этого возникает проблема выравнивания графиков нагрузки.
  
=Регулирование графиков нагрузки=
+
= Регулирование графиков нагрузки =
  
С целью выравнивания графиков нагрузки используют несколько подходов <ref name="Neklepaev"/>:
+
С целью выравнивания графиков нагрузки используют несколько подходов<ref name="Neklepaev"/>:
 
* Подключение сезонных потребителей (торфоразработки, орошение и прочие сезонные виды нагрузок).
 
* 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).
 
* 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.
+
* Увеличение количества рабочих смен (увеличение коэффициента сменности), что приводит к выравниванию графика нагрузки.
 
* Смещение начала работы смен и предприятий.
 
* Смещение начала работы смен и предприятий.
 
* Разнесение выходных и праздничных дней.
 
* Разнесение выходных и праздничных дней.
* Ужесточение тарифной системы, например, путём введение платы за активную и реактивную мощность.
+
* Ужесточение тарифной системы, например, путём введения платы за активную и реактивную мощность.
* Уменьшение переток реактивной мощности по [[Электрические сети|электрической сети]].
+
* Уменьшение переток реактивной мощности по [[Электрическая сеть|электрической сети]].
 
* Объединение районных [[Энергосистема|энергосистем]] в объединённые энергосистемы линиями межсистемной связи.
 
* Объединение районных [[Энергосистема|энергосистем]] в объединённые энергосистемы линиями межсистемной связи.
  
=Использованные источники=
+
= Использованные источники =
  
 
[[Категория:Нагрузка]]
 
[[Категория:Нагрузка]]

Текущая версия на 15:54, 5 января 2019

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.