Графики нагрузок для различных потребителей электроэнергии. Связь между показателями суточных и годовых графиков нагрузок

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат

По дисциплине:

Приемники и потребители электрической энергии

На тему:

Графики нагрузок для различных потребителей электроэнергии. Связь между показателями суточных и годовых графиков нагрузок

Студент: Акулов Д. М.

Преподаватель: Помялов С.Ю.

Курган 2013

Содержание

Ведение

1. Графики нагрузок потребителей электроэнергии

2. Показатели суточного и годового графика нагрузки энергосистемы

3. Расчет и построение совмещенных графиков электрической нагрузки энергосистемы

Литература



Ведение

Одним из наиболее совершенных видов энергии является электроэнергия. Ее широкое использование обусловлено следующими факторами:

- возможность выработки электроэнергии в больших количествах вблизи месторождений и водных источников;

- возможность транспортировки на дальние расстояния с относительно небольшими потерями; - возможность трансформации электроэнергии в другие виды энергии: механическую, химическую, теговую, световую;

- отсутствие загрязнения окружающей среды;

- возможность применения на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивных технологических процессов с высокой степенью автоматизации.

Электрическая и тепловая энергия производится на:

1) тепловых электрических станциях на органическом топливе (ТЭС) с использованием в турбинах водяного пара (паротурбинные установки - ПТУ), продуктов сгорания (газотурбинные установки - ГТУ), их комбинаций (парогазовые установки - ПГУ);

2) гидравлических электрических станциях (ГЭС) использующих энергию падающего потока воды течения, прилива;

3) атомных электрических станциях (АЭС), использующих энергию ядерного распада.

Для составления баланса мощности используют графики электрических нагрузок, отображающие изменение потребляемой мощности в течение рассматриваемого периода времени. Графики нагрузки могут выражать режим электропотребления отдельных предприятий, отраслей, районов, районных и объединенных энергосистем. От режимов потребления электроэнергии зависят режимы работы энергетических установок: основного оборудования электростанций, линий электропередачи и трансформаторных подстанций. Режимы электропотребления могут быть представлены в форме таблиц или в виде графиков. Графики электрической нагрузки рассматриваются как для активной нагрузки, так и для реактивной. Несовпадение конфигураций этих графиков определяется различиями в режимах потребления активной и реактивной мощности отдельными видами потребителей.

В зависимости от длительности рассматриваемого периода различают: суточные, недельные, месячные и годовые графики нагрузок; зимние, весенние, летние и осенние.

При планировании нагрузок пользуются типовыми (усредненными) графиками. Их составляют для разных групп потребителей (промышленных, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых) и заданных периодов времени. В типовом графике каждая ордината нагрузки является среднеарифметической величиной для рассматриваемого периода.



1. Графики нагрузок потребителей электроэнергии

График нагрузки представляет собой графическое изображение изменения нагрузки потребителя во времени. Различают суточные, сезонные, годовые графики нагрузки. Суточные графики отражают изменение мощности нагрузки в течение суток. На рис.1 показан вид суточных графиков нагрузки различных потребителей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1. Суточные графики активной и реактивной нагрузки: а - односменного предприятия; б - двухсменного предприятия; в - трехсменного предприятия; г - коммунально-бытовой нагрузки; д - уличного освещения; е - водопровода и насосных станций.

электроэнергия совмещенный график электрическая нагрузка энергосистема

Годовые графики строятся на основе характерных суточных графиков за весенне-летний и осенне-зимний периоды.

Примером такого графика может быть годовой график по продолжительности (рис.2, б). В графике по продолжительности все значения нагрузки расположены в порядке убывания, он показывает длительность работы в течение года с различной нагрузкой.

Площадь годового графика нагрузки представляет собой электроэнергию, полученную потребителем, в течение года:

По годовым графикам нагрузок можно определить потери электроэнергии в электрической сети.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Годовые графики нагрузок: а - годовых максимумов; б - по продолжительности; в - наибольших нагрузок по месяцам

По форме графиков нагрузок различают пять групп промышленной нагрузки, коммунально-бытовое потребление, электрический транспорт, уличное освещение, сельскохозяйственные нужды. Промышленная нагрузка за счет одно- и двухсменных предприятий снижается в ночное и вечернее время.

Коммунально-бытовое потребление, значительно возрастает в утреннее и вечернее время, вечерний пик - более продолжителен. Транспортные перевозки имеют пики в утренние и вечерние часы. Уличное освещение имеет максимум в ночные часы. Сельскохозяйственные графики потребления достаточно равномерны с сезонным изменением его величины.

Суммарный график нагрузок получают путем почасового сложения нагрузок всех потребителей для типично зимних и типично летних месяцев

Рис.3 Суммарный график нагрузки в зимние сутки

Рис.4 Суммарный график нагрузки в летние сутки



Зимний график имеет 2 пика (рис 3), летний - 3 (рис 4), что объясняется более длинным, световым днем (освещение включается после окончания работы на односменных предприятиях и снижения транспортных перевозок).

Летние нагрузки меньше по абсолютной величине.

Для определения годовой потребности в электроэнергии используются годовой график продолжительности нагрузок (рис 5)

Рис.5 Годовой график продолжительности нагрузок и годовой график месячных максимумов (рис 6)

Рис.6 Годовой график месячных максимумов



Продолжительность нагрузки определяют суммированием ее за 210 зимних суток и 155 летних суток. Площадь под кривой годовой продолжительности нагрузок определяет суммарную годовую потребность в электроэнергии.

2. Показатели суточного и годового графика нагрузки энергосистемы

Для анализа участия генерирующих мощностей в покрытии суточного графика нагрузки энергосистемы в нем различают три части: пиковую, полупиковую и базисную.

Рис. 7. Составляющие части суточного графика нагрузки:I, II, III -- пиковая, полупиковая, базисная

Часть суточного графика нагрузки, находящаяся между максимальной и средней нагрузкой, относится к пиковой; полупиковая -- между средней и минимальной нагрузкой; базисная -- ниже минимальной нагрузки суточного графика (рис. 7.).

Суточный график электрической нагрузки энергосистемы характеризуется минимальной Ртт, средней Р_ср, максимальной Р_тах нагрузками и их соотношениями.

Рассматриваются следующие соотношения: коэффициент заполнения суточного графика (2),где Э_сут -- суточное потребление энергии, млн кВт * ч/сут;

Э_п -- потенциальное потребление энергии;

средняя нагрузка P_ср=Э_сут/24 (3);

коэффициент минимальной нагрузки б_min =Рmin/Рmax (4).

Показатели (в_сут и б_min отражают режим электропотребления и дают возможность сопоставлять и анализировать графики разных масштабов.

Повышение удельного веса жилищно-коммунальной и сельскохозяйственной нагрузок, сокращение ночных смен приводят к разуплотнению графиков. Повышение удельного веса непрерывных производств, улучшение загрузки оборудования -- к уплотнению графиков. Значения показателей графика зависят от структуры промышленности, климата и других факторов. Так, по разным объединениям б_min и в_сут (за декабрь 1991 г.) имели значения, представленные в табл. 1.

Создание объединенных энергосистем, использование двухста-вочных тарифов за потребление электроэнергии, ввод в действие потребителей-регуляторов (например, работа гидроаккумулиру-ющей электрической станции в насосном режиме), увеличение коэффициента сменности предприятий, искусственное смещение начала суток -- все это мероприятия, позволяющие снизить неравномерность суточных графиков нагрузки.

Объединение	бmin	всут
Северо-Запад Центр Юг	0,64 0,67 0,75	0,84 0,86 0,89

Таблица 1. Региональные показатели режима электропотребления за месяц.



Недельный график электрических нагрузок отображает колебание нагрузки по дням недели, главным образом за счет выходных и праздничных дней. Помимо колебаний нагрузки внутри отдельных недель существуют колебания между неделями, вызываемые изменениями продолжительности светлых часов суток, приростом нагрузки. Внутри каждого месяца еженедельное электропотребление неодинаково.

График недельного электропотребления представлен на рис. 8. Месячные графики электрической нагрузки энергосистемы (рис. 9) отображают колебание средненедельной нагрузки по неделям месяца. Годовые графики электрической нагрузки показывают колебание среднемесячных Р_срмес или среднемесячных регулярных максимумов -Рсрмес, регулярных наибольших месячных максимумов P_maxi, абсолютных месячных максимумов Р'_тах по месяцам года (рис. 10).

Рис. 8. График недельного электропотребления

Рис. 9. Месячные графики нагрузки



Рис. 10. Годовые графики нагрузки

Рис. 11. Изменение значений коэффициента заполнения суточного графика

Основными показателями годового графика являются:

коэффициент заполнения годового графика

(5),

где Р_{max месi} -- максимальная нагрузка энергосистемы за каждый месяц;

Р_{max годi} -- годовой максимум нагрузки энергосистемы; Р_{max ср.год} -- среднегодовая максимальная нагрузка; коэффициент роста, характеризующий увеличение максимальной нагрузки рассматриваемого года по сравнению с предшествующим, (6),где Р_тях1i, Р_тахi2 -- максимальные месячные нагрузки в январе и декабре рассматриваемого года.

Если ^ Кр = 1, то годовой график нагрузки энергосистемы называется статическим, если Кр >1 -- динамическим, отражающим внутригодовой рост нагрузки;

годовое число часов использования максимума нагрузки энергетической системы

(7),

где Э_годс -- количество энергии, потребляемое энергетической системой за год; P_{max c} -- максимальная нагрузка системы.

Показатель А_с характеризует расчетное число часов, при котором годовая потребность в электроэнергии покрывается при постоянной нагрузке. Он может быть определен как произведение числа часов в году и коэффициентов заполнения суточного, недельного, месячного и годового графиков нагрузки (рис. 11), ч:

(8),

где в_нед и в _мес -- коэффициенты заполнения недельного и месячного графиков нагрузки соответственно.

Если известно значение h_c, найденное при использовании коэффициентов неравномерности графиков нагрузки, то годовой максимум электрической нагрузки энергосистемы может быть определен в следующем виде:

(9).

3. Расчет и построение совмещенных графиков электрической нагрузки энергосистемы.

Существует несколько методов построения суточных графиков нагрузки энергосистемы. Для графиков на ближайший период при незначительном изменении структуры потребления электроэнергии применяют метод аналогий, в котором за основу принимается отчетный график с необходимыми уточнениями. Для построения графиков более далекой перспективы, а также для новых быстро развивающихся энергосистем используются: интегральный, синтезированный методы и метод обобщенных характеристик, который получил наибольшее распространение.

Метод обобщенных характеристик, разработанный в институтах «Энергосетьпроект» и ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, использует характеристики для определения числа часов использования максимальной нагрузки энергосистемы в зависимости от района расположения, удельного веса коммунально-бытового электропотребления и числа часов использования максимальной промышленно-транспортной нагрузки энергообеспечения. Это позволяет определить величину максимальной нагрузки энергосистемы для зимнего и летнего характерного дня. По типовым графикам нагрузки энергообъединения и показателям суточной нагрузки рассчитывается график нагрузки энергосистемы для зимних и летних суток.

Годовой график месячных максимумов нагрузок может быть выражен уравнением следующего вида, МВт:

(10)



где а_л -- соотношение между летним и зимним максимумами электрической нагрузки; / -- порядковый номер месяца; P'_max12 --суточный максимум нагрузки декабря года, предшествующего рассматриваемому.

Кроме этого графика для баланса энергии и топлива системы строится годовой график среднемесячных нагрузок. Для его построения используют годовые графики максимальных месячных нагрузок и коэффициенты суточной и месячной неравномерности:

(11)

Как правило, у_мес = 0,96...0,97; в_сут изменяется по месяцам и может быть определен при построении вспомогательного графика.

Применяя (в_сут.л, в_сут.₃ для определенного числа часов использования максимума системы, расположенной в определенном географическом районе. Провал годового графика максимальных месячных нагрузок (в основном весенне-летнем периоде) используется для проведения капитальных видов ремонта оборудования.

Совпадение во времени производства и потребления электроэнергии, а следовательно, невозможность «работы на склад» определяют необходимость создания резервов мощности в энергетических системах, находящихся в эксплуатации. Основной задачей резервирования в энергетике является обеспечение максимальной надежности и бесперебойности энергоснабжения, а также стабильности качественных параметров энергии как при аварийном выходе из строя агрегатов, так и при проведении плановых капитальных и текущих видов ремонта оборудования. Нарушение электроснабжения приводит к экономическому ущербу и потребителей, и самой энергосистемы. Наличие общесистемного резерва мощности, которым маневрирует диспетчерская служба энергосистемы, и создание крупных энергообъединений значительно повышает надежность электроснабжения потребителей.

Необходимый резерв мощности энергосистемы N_p складывается из следующих видов резервов: нагрузочного N_р.нагр, аварийного - N_рав > ремонтного N_ррем, народнохозяйственного N_р.нх, т.е.

(12)

Нагрузочный резерв необходим для поддержания в системе заданного уровня частоты при нерегулярных отклонениях (колебаниях) нагрузки. Величина резерва зависит от масштаба и характеристик потребителей и колеблется в следующих пределах: 4...5 % для энергосистем с максимальной нагрузкой 3...5 млн кВт; 1... 1,5 % для систем с нагрузкой, превышающей 25...30 млн кВт. Нагрузочный резерв должен быть постоянно готов к использованию и размещается на агрегатах, работающих с некоторой недогрузкой ото крупные электростанции с высокоманевренным оборудованием, в первую очередь -- гидроэлектростанции).

Ориентировочно величина нагрузочного резерва подсчитывается по следующей формуле:

(13),

где P_max p -- регулярный (расчетный) максимум нагрузки (математическое ожидание средневзвешенной максимальной нагрузки энергосистемы в нормальные рабочие дни, какими считаются втор-кик, среда, четверг и пятница), МВт.

Аварийный резерв компенсирует снижение мощности, вызванное аварийным простоем оборудования из-за его повреждения и предназначен для быстрого ввода генерирующих мощностей взамен выбывшей из строя в результате аварий на станции и в линиях электропередачи. Величина аварийного резерва должна приниматься исходя из общей мощности всей энергосистемы, числа установленных на электростанциях агрегатов и быть не меньше мощности самого крупного агрегата в системе.

(14)

Полная установленная мощность энергосистемы

(15),

где -- максимальная рабочая мощность электростанции;

-- резерв мощности;

-- дублирующая мощность электростанции, т. е. дополнительная мощность, используемая для замены части мощности энергосистемы, которая по каким-либо причинам не имеет нагрузки и, следовательно, не работает.

Дублирующую мощность устанавливают на ГЭС с низким уровнем зарегулированное™ стока. Она позволяет получить дополнительную сезонную выработку электроэнергии в период паводка и, следовательно, уменьшить выработку энергии тепловыми электростанциями, т.е. получить экономию топлива.

Баланс по мощности энергосистемы может быть записан в следующем виде:

(16),

где N_расп.с, N_раб.с и N_р.с -- располагаемая, рабочая и резервная мощности энергосистемы соответственно.



Литература

1. Экономика и управление энергетическими предприятиями: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Т. Ф. Басова, Е. И. Борисов, В. В. Бологова и др.; Под ред. Н. Н. Кожевникова. -- М.: Издательский центр «Академия», 2004. -- 432 с.

2. Макаров А, А. Мировая энергетика и евроазиатское энергетическое пространство. -- М.: Академ, книга, 1998.

3. Дьяков А. Ф. Тарифная политика и электроэнергетическая безопасность России. -- М.: Изд-во МЭИ, 2000.

4. Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий. -- М.: Энергоатомиздат, 1996.

5. Энергопотребление и энергосбережение на предприятиях Западного Урала / Под общ. ред. Д. Г. Закирова. - Пермь: ИПК «Звезда», 1997.

6. Юсупов И.Х. Об энергетической стратегии России на период до 2020 г. // Энергетическая политика. -- 2003. -- № 3.

Размещено на Allbest.ru

...