Рис. 1.5. Суточный график нагрузки электростанции с преимущественной осветительной нагрузкой: а — зимний день; б — летний день
Каждый потребитель или группа потребителей электроэнергии характеризуется своим типичным графиком нагрузки. Нагрузка почти всех электрических станций не является постоянной, и количество вырабатываемой и отпускаемой потребителю энергии колеблется как по часам в течение суток, так и по дням в течение года. Изменения нагрузки электрических станций во времени изображают графически. Если откладывать по оси абсцисс часы суток, а по осн ординат нагрузку станции, то получим кривую, называемую суточным графиком нагрузки станции. Колебания нагрузки зависят от назначения станции и от того, для каких целей отпускается электроэнергия.
На рис. 1.5 изображен суточный график нагрузки станции с преобладающей осветительной нагрузкой. Как видно из графика, станция имеет ярко выраженные часы пик, т. е. максимальную нагрузку между 17 и 20 часами для зимнего дня (кривая а) и 22—23 часами в летнее время (кривая б).
В летний день характер кривой меняется, максимум наступает позднее и значительно меньше по абсолютной величине, чем в зимний день, дневной минимум тоже несколько уменьшается.
Станции, обслуживающие исключительно осветительную нагрузку, встречаются редко. Обычно, кроме освещения, они дают энергию для промышленных целей, для работы строительных механизмов, водопроводных, канализационных и других сооружений, а также для городского электрического транспорта (метро, трамвай, троллейбус). При этом резко меняется характер графика нагрузки. В дневное время нагрузка повышается и, кроме вечернего, возникает и дневной максимум.
Рис. 1.6. Суточный зимний график нагрузки промышленного и культурного центра
Рис. 1.7. Суточный летний график промышленного и культурного центра
На рис. 1.6 и 1.7 приведены характерные суточные графики активной нагрузки (в процентах) культурного и промышленного центра для зимнего и летнего дней.
Имея суточные графики для зимы и лета, можно построить годовой график нагрузки станции. Такой график называют графиком по продолжительности.
Для построения годового графика по продолжительности определяется число дней работы в году по зимнему и летнему графикам.
Для средней полосы СССР число зимних и летних дней примерно одинаково. Определив общую суточную длительность какой-либо нагрузки, например максимальной, и умножая это число часов на число дней работы по данному суточному графику (например, зимнему), находим продолжительность этой нагрузки за рассматриваемую часть года. Повторяя такие операции для каждой следующей убывающей по величине ординаты нагрузки отдельно по зимнему и летнему графикам и откладывая нагрузки по оси ординат, а соответствующие им продолжительности в часах за соответствующую часть года — по оси абсцисс, получим зимний и летний графики нагрузки по продолжительности.
Суммируя абсциссы этих графиков, соответствующие одинаковым нагрузкам, получим годовой график нагрузки по продолжительности. Площадь годового графика (если ординаты выражены в киловаттах) выражает годовое количество отпущенной станцией электроэнергии в киловатт-часах.
Годовые графики могут строиться как для станций, так и для отдельных потребителей. Имея суточный зимний и летний графики, подбирают наиболее подходящее число генераторов, которые должны быть установлены на станции, стремясь при этом, чтобы мощности агрегатов станции были одинаковы. Эти же графики используются в процессе эксплуатации при решении вопроса о числе и мощности работающих агрегатов в различные часы суток. Годовые графики служат для определения потребности в топливе, для решения вопроса о распределении нагрузки между параллельно работающими генераторами или станциями и т. д.
На рис. 1.8 представлен годовой график станции промышленного и культурного центра, на котором нагрузки выражены а процентах.
На основе построенных суточных и годового графиков нагрузки станции могут быть определены некоторые коэффициенты, характеризующие работу станции, ее экономичность и правильность выбора агрегатов.
- Среднесуточная и среднегодовая нагрузка
где Эа— выработанная или отпущенная электроэнергия за Т часов работы станции.
- Число часов использования максимума
(1-2) где Рmaх — максимальная нагрузка за рассматриваемый период времени.
Рис. 1.8. Годовой график нагрузок по продолжительности электрической станции промышленного и культурного центра
Чаще всего определяется годовое число часов использования максимума. Эта величина для станций районного значения находится в пределах 5000—7000 ч, для заводских теплоэлектроцентралей — 2500—5000 ч, а для небольших станций малых городов — 2500—3000 ч. Чем выше Тmaх, тем лучше используется оборудование станции.
- Коэффициент нагрузки электростанции
(1.3)
Коэффициент нагрузки характеризует экономичность работы станции и показывает, какую часть составляет электроэнергия, выработанная станцией, от энергии, которая была бы выработана при непрерывной максимальной нагрузке. Чем выше кн, тем ниже себестоимость 1 кВт-ч электроэнергии.
Величина кн для станций районного значения обычно равна 0,7—0,8, для заводских станций — 0,4—0,55 и для станций небольших городов — 0,3—0,4.
- Коэффициент резерва
(1.4)
где Руст — установленная мощность агрегатов станции.
Коэффициент резерва всегда больше 1 и зависит от важности и назначения станции.
В условиях эксплуатации может иметь место кратковременное, но весьма большое повышение нагрузки по графику из-за совпадения максимальных нагрузок потребителей (пиковая нагрузка).
Для снижения пиков нагрузки, а следовательно, и для уменьшения числа генераторов станции применяется регулирование графика следующими путями:
- Сдвиг времени начала и конца работы потребителей с совпадающими по времени максимумами нагрузки.
- Планирование часов работы цехов или заводов, а в отдельных случаях и крупных технологических агрегатов потребителей.
- Применение тарифов, поощряющих потребителей работать в часы наименьшей нагрузки.
При внезапном росте нагрузки генераторов, например в случае аварии, отключении одной или нескольких машин на станции, регулирование графика нагрузки производится путем автоматического отключения некоторых менее ответственных потребителей.
Естественное регулирование графиков нагрузки легко достигается в крупных электросистемах, которые охватывают большие районы и значительное число потребителей, что позволяет переводить нагрузку с одной станции на другую, менее загруженную.
§ 1.7. Экономические показатели электростанций
Для выявления степени экономичности строительства электростанции пользуются показателем стоимости 1 кВт установленной мощности, который определяется так:
где К — общая стоимость сооружения, тыс. руб;
Руст — общая установленная мощность электростанции, кВт.
Общая стоимость сооружения существенно зависит от единичной мощности генераторов, их числа и типов, от вида применяемого топлива, а также от системы водоснабжения.
Чем выше единичная мощность устанавливаемых агрегатов и общая электрическая мощность станции, тем ниже размер капиталовложении на 1 кВт. Стоимость строительства теплоэлектроцентралей составляет примерно 100 руб на 1 кВт установленной мощности для крупных тепловых станций, работающих в энергетической системе. Конденсационные станции дешевле на 15—20%, а гидроэлектростанции примерно в 2—2,5 раза дороже.
Важным показателем экономичной работы станции является себестоимость электроэнергии. Так, например, для крупных тепловых станций опа составляет 0,6—0,7 коп., для гидростанций около 0,1 коп. за 1 кВт-ч выработанной электроэнергии.
