Накопители энергии в электрических системах - Режимы потребления электроэнергии

ГЛАВА 4
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ГРАФИКОВ НАГРУЗКИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
РЕЖИМЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Режимы потребления электроэнергии отдельных потребителей и ЭЭС характеризуются графиками электрических нагрузок, отражающими изменение используемой мощности в течение суток или года. Различают отчетные графики, используемые для анализа режимов работы энергосистемы в процессе эксплуатации, и расчетные (перспективные) графики, необходимые для планирования работы и проектирования отдельных энергетических объектов и ЭЭС.
От режимов потребления электроэнергии зависят режимы работы энергетических установок: основного оборудования ЭС, ЛЭП и трансформаторных подстанций. В связи с этим построение перспективных графиков электрических нагрузок необходимо для решения рассматриваемых при проектировании развития ЭЭС вопросов, основными из которых являются:
составление балансов мощностей ЭЭС и определение необходимой мощности источников энергии;
выявление режимов работы различных типов ЭС, НЭ и разработка оптимальной структуры генерирующих мощностей ЭЭС;
разработка рекомендаций по регулированию графиков;
оценка эффективности объединения ЭЭС;
определение режимов работы элементов электрических сетей и, в частности, линий межсистемных связей.
Для их решения используются главным образом суточные графики зимнего и летнего рабочего дня, а также годовые графики месячных максимумов. Кроме того, для выявления режимов работы НЭ при недельном цикле регулирования рассматриваются недельные графики нагрузок.
Суточный график условно делится на три характерные зоны: базисную, расположенную ниже линии минимальной нагрузки; полупиковую — между линиями минимальной и среднесуточной нагрузок; пиковую — выше линии среднесуточной нагрузки. Аналогичные показатели применяются для характеристики недельных, месячных, годовых графиков.
Существующий совместный режим производства и потребления электроэнергии при незначительном повышении качественных показателей у потребителей ставит их в более выгодные условия по производству продукции по сравнению с поставщиком (энергосистемой) электроэнергии.

Однако такой режим приводит к худшим условиям работы энергетических предприятий. Низкий коэффициент заполнения суточного графика нагрузки ЭЭС требует на период провала (4—8 ч) ежесуточной остановки не только конденсационных агрегатов мощностью 25, 50 и 100 МВт с высокими и средними параметрами мара, но и энергоблоков мощностью 150—300 МВт. Снижаются технико-экономические показатели работы агрегатов ЭС, что вызывает большой перерасход топлива, приводит к дополнительным капиталовложениям в ЭС, ЛЭП и добычу топлива.
Установление оптимального режима производства и потребления электроэнергии имеет большое народнохозяйственное значение. За счет суточного регулирования электропотребления промышленных предприятий можно получить экономический эффект, исчисляемый миллионами рублей.
Экономия средств в ЭЭС создается за счет уменьшения потерь электроэнергии в сетях, собственных нужд ЭС, расхода топлива на ее производство, капиталовложений на сооружение новых ЭС. Применяются различные способы регулирования нагрузки промышленных предприятий (потребители-регуляторы, сменность работы, отключение вспомогательного оборудования в максимум нагрузки, изменение режима работы энергоемких агрегатов в течение суток и др.). Однако все эти меры не позволяют изменить режим работы ЭЭС в достаточной степени, а лишь несколько улучшают его. В табл. 4.1 приведены данные изменения режима работы ЭЭС за последние 10 лет и перспектива до 1990 г. (по оценкам авторов).
Таблица 4.1

Видно, что происходит разуплотнение графика нагрузок и ухудшение суточного режима работы ЭЭС. Недельные и годовые режимы работы ЭЭС имеют те же недостатки.

Применение НЭ в ЭЭС может привести к изменению структуры генерирующих мощностей и оптимального распределения активных мощностей в ней.
При решении задачи перспективного развития ЭЭС необходимо определить параметры накопителя энергии, соответствующего оптимальной структуре ее генерирующих мощностей.
Основными исходными данными для решения этой задачи являются: динамика развития нагрузок отдельных узловых точек ЭЭС на значительный период времени; экономические показатели энергетических ресурсов, предназначенных для использования по оптимальному плану топливно-энергетического баланса страны и отдельных ее районов; удельные затраты на сооружение различных энергетических установок; их технико-экономические характеристики.
Наличие в ЭЭС устройства аккумулирования энергии приводит к изменению исходных данных задачи. Эти изменения зависят от мощности и энергоемкости НЭ и оказывают влияние на величину приведенных народнохозяйственных затрат. Оптимальным параметрам НЭ в оптимальной структуре генерирующих мощностей ЭЭС будет соответствовать минимальное значение затрат.