Графики электрических нагрузок

Условия работы энергетической системы и входящих в ее состав электростанций определяются режимом электро- и теплопотребления обслуживаемого ими района. Они характеризуются соответствующими графиками нагрузок – суточными, недельными, годовыми. Основной график нагрузки – суточный. Электропотребление в течение суток резко меняется в относительно короткие промежутки времени, измеряемые часами и даже минутами, поэтому покрытие этого графика – наиболее сложная задача. Несколько проще покрытие недельной неравномерности, где основная трудность связана с неизбежным массовым остановом агрегатов в субботние и воскресные дни. Наименее сложна задача покрытия годовой неравномерности электро- и теплопотребления.

Суточный график отчетливо подразделяется на постоянную и переменную части: первая отвечает минимальной нагрузке; вторая представляет собой всю площадь графика, расположенную выше минимальной нагрузки. Чем меньше переменная часть, тем больше плотность графика β. Это понятие, иногда заменяемое термином «коэффициент заполнения графика», характеризует отношение средней планиметрической нагрузки к максимальному ее значению для данного графика. Различают суточную β_сут и недельную β_нед плотности графика. Плотности суточных графиков электропотребления зависят от ряда обстоятельств и различны для разных районов страны. Наибольшая неравномерность электрических нагрузок характерна для европейской части России, так как в силу недостатка энергетических ресурсов в этом районе располагают неэнергоемкие предприятия, но наряду с этим высокая плотность населения приводит к большой доле коммунально-бытовой нагрузки, для которой характерна наибольшая неравномерность в течение суток. Наименьшие величины коммунально-бытовой нагрузки характерны для периода от 23 до 4 ч (около 30% от максимума). В пределах суток кроме вечернего максимума (в 18 ч) имеется еще один – утренний (в 8 ч), однако существенно меньший. Коммунально-бытовая нагрузка зависит и от времени года. Летом отличие утреннего пика нагрузки от вечернего меньше, чем зимой, а время, характерное для вечернего максимума, смещается на более позднее.

Суточный график промышленной нагрузки строят отдельно от коммунально-бытовой. Он мало различается по временам года - летом наблюдается лишь небольшое снижение нагрузки, связанное с ремонтом оборудования. График построен для 41-часовой рабочей недели в условиях восьмичасового рабочего и двух выходных дней. При этом характерно резкое изменение нагрузки в субботние (до 40%) и особенно в воскресные дни (до 20%). Характерно также некоторое снижение промышленной нагрузки в 12 и 16ч, связанное с обеденными перерывами для первой и второй смен работы.

На основе графиков коммунально-бытовой и промышленной нагрузок строят совмещенные графики по месяцам года. Наибольшая нагрузка отвечает 18 ч вечера и по величине определяется зимними условиями.

Для построения суточного графика электрической станции или электрической системы района необходимо также учесть потребление энергии электрифицированным транспортом, потери электроэнергии в системе и расход на собственные нужды, что не меняет характера зависимости и лишь увеличивает величину максимума.

Переменность электрической нагрузки во времени заставляет выбирать мощность станции (или системы) по максимуму нагрузки в зимнее время. Это означает, что остальное время оборудование используется не полностью. Наиболее благоприятным был бы график электрической нагрузки, мало изменяющийся в течение суток. Предприятия, работающие в две смены и в еще большей мере односменные, вносят значительные изменения в величину нагрузки в течение суток. Неравномерность электрической нагрузки усугубляется характеристикой коммунально-бытового потребления электроэнергии. Поэтому плотность графика как для единичной станции, так и для системы тем больше, чем больше доля промышленной нагрузки. Переход предприятий на пятидневную рабочую неделю привел к большему уплотнению графиков электрической нагрузки в рабочие дни (увеличение продолжительности рабочего времени) с резким снижением электрической нагрузки в субботу, воскресенье и праздничные дни, что может потребовать останова ряда даже крупных энергетических агрегатов. С другой стороны, это позволяет энергетическим системам проводить в эти два дня профилактические ремонты оборудования и тем самым повышать надежность его работы.

Объединение электростанций в систему позволяет увеличивать плотность графика для отдельных станций. Для правильного распределения нагрузки между отдельными станциями, входящими в энергетическую систему, для соответствующего района строят суточные графики электрической нагрузки для всех времен года. На основании этих данных создают графики суточных максимальных нагрузок и годовой график продолжительности электрических нагрузок. Этот график характеризует число часов в году τ_i , в течение которых нагрузка энергосистемы равна некоторой величине W_эi.

Для построения графиков электрической нагрузки по продолжительности ломаная линия суточного изменения нагрузок заменяется ступенчатой. Площадь, очерчиваемая кривой W_э = f(τ), соответствует годовому потреблению электроэнергии в системе Э_год (кВт-ч). Отношение τ_макс = Э_год/W_э.макс называют числом часов использования максимума электрической нагрузки в энергосистеме или районе.