Методы регулирования графиков нагрузок

Значительная суточная и недельная неравномерность электропотребления оказывает отрицательное воздействие на показатели работы ЭЭС: снижение числа часов использования установленной мощности, что отрицательно сказывается на конечных результатах деятельности; увеличение удельных расходов топлива за счет неравномерного режима работы оборудования; ускорение износа оборудования; ухудшение качества электрической и тепловой энергии, отпускаемой потребителям, и т. п.

Для повышения экономической эффективности энергетического хозяйства производят преднамеренное изменение конфигурации графиков электрических нагрузок ЭЭС. Это изменение (снижение максимума и повышение минимума нагрузки) принято называть регулированием (выравниванием или уплотнением) графиков нагрузки.

Регулирование графиков электрических нагрузок позволяет ликвидировать ряд недостатков, изложенных выше, а также снизить рабочую мощность ЭЭС и, следовательно, капитальные вложения в развитие энергетических мощностей. Различают внутренние (мобилизация внутренних ресурсов энергосистемы) и внешние (поощрение потребителей к изменению нагрузок) методы регулирования. Внешние методы делятся на прямые и косвенные.

Внутренние методы регулирования включают:

1. Объединение энергосистем на параллельную работу, что достигается путем строительства межсистемных линий электропередачи. Например, создание ЕЭС России позволило более свободно маневрировать энергией за счет разницы во времени. ЕЭС России охватывает несколько часовых поясов. При наступлении максимума нагрузки в европейской части страны в нее может перебрасываться избыток энергии из восточных районов.

2. Применение гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Эти электростанции выполняют две функции: в качестве потребителей участвуют в регулировании графиков в период ночных нагрузок; в качестве генерирующих источников покрывают пики нагрузки.

К прямым методам регулирования относятся:

1. Перевод часовых стрелок на один час вперед (назад) по сравнению с астрономическим временем на всей территории страны (это мероприятие провели впервые в Англии в 1916 году). Этот методнаправлен на уменьшение суммарного вечернего максимума нагрузки за счет сдвига максимумов технологической и осветительной нагрузок.

2. Изменение режима работы отдельных групп промышленных предприятий (перенос начала работы предприятия на более ранние или поздние часы; введение междусменного интервала в период суточного максимума нагрузки ЭЭС; выполнение ремонтов энергоемкого оборудования в часы максимумов нагрузок энергосистемы или в зимний период; перевод с часов максимума на другие часы суток наиболее энергоемкого оборудования, работающего периодически). При этом меняется конфигурация графика технологической нагрузки и снижается совмещенный максимум нагрузки; эффект будет тем выше, чем больше сдвинуты во времени максимумы нагрузок, при этом существенно улучшаются все параметры суточного графика нагрузки.

3. Регулирование графиков нагрузки с помощью потребителей — регуляторов. Сущность этого метода состоит в привлечении таких потребителей, которые могут снижать свою нагрузку или работать с перерывами, когда это необходимо по балансу мощности или энергии ЭЭС. В связи с этим потребители-регуляторы должны обладать рядом особенностей, отличающих их от обычных потребителей. К ним следует отнести: сравнительно незначительные капитальные затраты; максимальную автоматизацию технологических процессов с целью снижения численности персонала до минимума; быстрое изменение режима работы; высокую электроемкость. Использование потребителей-регуляторов позволяет переносить часть резерва ЭЭС из генерирующей части в потребляющую.

4. Введение для промышленных потребителей суточных лимитов на договорные значения мощности и энергии, например, режим 1-2, что означает снижение присоединенной мощности на 10% и снижение уровня энергопотребления на 20%.

5. Отключение отдельных потребителей по согласованному графику.

К косвенным методам регулирования графика нагрузки системы относится создание экономической заинтересованности потребителей в осуществлении мероприятий по снижению нагрузки в часы максимумов энергосистемы посредством установления тарифов на электроэнергию, дифференцированных по зонам суточного графика нагрузки (более низкий тариф в ночные часы и более высокий в пиковые).

Применение любого из методов регулирования необходимо согласовывать с ЭЭС. В противном случае осуществление указанных мероприятий может повлечь за собой не улучшение, а ухудшение существующих графиков нагрузки ЭЭС.

Графики тепловой нагрузки могут регулироваться. Однако в отличие от регулирования графиков электрической нагрузки это регулирование производят в силу других причин. Необходимость регулирования графиков тепловых нагрузок ТЭЦ в ряде случаев обусловлена их несоответствием графикам электрической нагрузки. Это несоответствие возникает в силу того, что указанные графики формируются в зависимости от различных факторов. Наиболее часто встречающиеся случаи несоответствия графиков тепловой и электрической нагрузок: суммарная теплофикационная нагрузка ТЭЦ выше, чем минимум электрической на­грузки; производственная мощность ЭЭС недостаточна для покрытия суточного максимума электрической нагрузки (когда в структуре мощности ЭЭС значительный удельный вес занимает ТЭЦ с ограниченной производительностью котельных). В указанных случаях применяют различные методы регулирования графиков тепловой нагрузки.

В первом случае снижают теплофикационную мощность ТЭЦ и, следовательно, тепловую нагрузку потребителей или же снижают только теплофикационную мощность ТЭЦ без снижения тепловой нагрузки потребителей (метод регулирования приемлем только при наличии возможностей аккумулирования тепла в теплофикационной системе). Во втором случае снижают теплофикационную нагрузку ТЭЦ и потребителей и увеличивают электрическую нагрузку по конденсационному циклу.

При необходимости снижения тепловой нагрузки потребителей регулирование может быть качественным или количественным. Качественное регулирование предусматривает изменение давления и температуры теплоносителя, а количественное — отключение отдельных потребителей. Второй вид регулирования осуществляют как вручную, так и с помощью дистанционного управления.

2.7. Контрольные вопросы

1. Перечислите виды нагрузок электроэнергетической системы.

2. Суточный график нагрузки энергосистемы и его производные.

3. Состав и характеристика активных электрических нагрузок энергосистемы.

4. Перечислите источники реактивной мощности в энергосистеме.

5. Состав и характеристика тепловых нагрузок энергосистемы.

6. Методы регулирования графиков электрических и тепловых нагрузок.

Контрольный тест

1. Из предложенного списка выберите виды потребительских нагрузок, которые относятся к активным электрическим.

а) производственная (технологическая); д) коммунально-бытовая;

б) осветительная; е) горячее водоснабжение;

в) потери в линиях электропередач; ж) вентиляционная;

г) электрофицированный транспорт; з) отопительная.

2. Изобразите схематично суточный график технологической электрической нагрузки потребителей. Какие факторы влияют на этот вид нагрузки?

3. Что означает сокращение «Р_мах», дайте определение этому термину.

4. Изобразите на суточном графике электрических нагрузок все его характерные зоны.

5. На основании данных о суточном графике нагрузки постройте график нагрузки по продолжительности.

6. Для суточного графика нагрузок, приведенного в 5 вопросе, рассчитайте коэффициент неравномерности суточного максимума нагрузок).

7. С какой целью проводится регулирование графика тепловых нагрузок?

8. Из предложенного списка выберите внутренние методы регулирования графиков электрических нагрузок.

а) отключение отдельных потребителей по согласованному графику,

б) изменение режимов работы промышленных предприятий,

в) введение для потребителей суточных лимитов на договорные значения мощности и энергии,

г) применение потребителей-регуляторов нагрузки,

д) изменение давления и температуры теплоносителя против нормативной,

е) перевод стрелок часов на "летнее-зимнее" время,

ж) регулирование режимов нагрузки с использованием ГАЭС,

з) формирование единой и объединенных энергосистем.