1.4. Учет требований потребителей к энергоснабжению при расчете режимов ээс

Расчет режимов ЭЭС учитывает возможности системы и требования потребителей к энергоснабжению. Они хорошо известны [1, 2, 3]. Потребители предъявляют к энергоснабжению следующие основные требования:

• бесперебойность,

• надежность,

• обеспечение качества энергии,

• обеспечение экономичности энергоснабжения.

Первое требование - обеспечение бесперебойности энергоснабжения. Выполнение первого требования гарантирует потребителю получение требуемого количества электрической энергии и мощности. Бесперебойность это отсутствие недоотпуска энергии и мощности потребителю.

В системе должно быть достаточно мощностей станций, сети должны обеспечивать передачу необходимой энергии, должен быть соответствующий запас топлива. Бесперебойность определяется всем комплексом возможностей объектов системы. При развитии системы и при ее эксплуатации определяются такие параметры системы, которые обеспечивают бесперебойность энергоснабжения.

Но также необходимо знать какой график нагрузки будет в системе и у каждого или группы потребителей, по узлам сети, какая потребуется электроэнергия, как будет меняться процесс в динамике. Без этой информации рассчитать режим нельзя.

Второе требование – надежность энергоснабжения. Надежность это гарантия бесперебойности. Надежность и бесперебойность связаны с затратами. Чем выше эти требования, тем большие средства необходимо вложить в соответствующую технику. Самое значительное снижение надежности наступает в результате системных аварий, которые могут быть очень тяжелыми. Однако вероятность очень тяжелых аварий низкая и экономически не оправдано обеспечивать сверхвысокий уровень надежности в этих редких случаях. Лучше допустить перерыв в электроснабжении. Важно, чтобы потребитель знал, какой уровень надежности ему гарантирован. Если потребитель требует индивидуально высокий уровень надежности, то за это надо платить. Обычно в энергосистеме выбирается целесообразный уровень надежности в зависимости от требований потребителя. Они определяются при расчетной аварии, для которой устанавливаются нормативы надежности. Так, например, устанавливаются нормативы по устойчивости энергосистем. Считается, что электроэнергетические элементы и система должны обеспечивать уровень надежности на 0,9 – 0,99 за время работы. Для атомных станций уровень надежности составляет 0,999. Но хорошо известно, что и таком расчетном уровне возможны аварии. Техника никогда не может быть абсолютно надежной. Примеры тому «Чернобыль» и гибель «Шатлов». При определении уровня надежности гарантируется безопасность оборудования, особенно дорогостоящего. Необходимо, чтобы для безопасности оборудования турбин, котлов, трансформаторов и др. параметры режима не выходили за допустимые пределы.

По надежности потребители электроэнергии делятся на три группы:

К первой группе относятся потребители, для которых нарушение электроснабжения ведет к человеческим жертвам, к массовому браку, к расстройству технологического процесса, крупным поломкам. К таким потребителям относятся многие химические предприятия с непрерывным циклом производства, выплавка стали, животноводческие фермы и др.

Ко второй категории относятся потребители, для которых перерыв в электроснабжении приводит к массовому недоотпуску продукции, к простою машин и механизмов, простою транспорта, нарушению деятельности людей.

Для третьей категории потребителей допустимы перерывы в электроснабжении на время ремонта, замены ненадежного оборудования, осмотров. Время перерыва электроснабжения не должно превышать одних суток

Надежность электроснабжения обеспечивается созданием соответствующей схемы электроснабжения (схемная надежность), применением соответствующих агрегатов, коммутационных аппаратов, трансформаторов. Это аппаратная надежность, которая достигается при проектировании оборудования и при его правильной эксплуатации. Наконец, надежность связана с режимами. Надежность режимов требует выбора обоснованных решений по режимам оборудования, режимам станций, агрегатов и системы, по обеспечению устойчивости систем.

Для обеспечения надежности требуются резервы. Имеются резервы при передаче энергии по ЛЭП, резервируется трансформаторная мощность, коммутационные аппараты, мощности станций. Резервы мощности используются при авариях, вызывающих снижение мощности, например, при аварийном отключении оборудования электростанций. В ЭЭС всегда имеется аварийный резерв мощности.

Обеспечение надежности требует затрат как при создании системы так и при ее эксплуатации. Очевидно, что затраты зависят от категории потребителей по надежности и соответственно должны учитываться в ценах на электроэнергию. Следовательно, при расчете режимов задаются ограничения по использованию техники, режимные ограничения по изменению мощности, частоты, напряжению, по состоянию объектов системы. Для потребителей с различными требованиями по надежности устанавливаются разные цены ее оплаты при расчете режимов (за величину резерва мощности станций, резервирования ЛЭП, за дополнительные потери в сетях и пр.)

Третье требование – обеспечение качества энергии, отпускаемой потребителям. Параметрами качества является частота системы и напряжение в тех узлах сети, от которых потребитель получает электроэнергию. Частота поддерживается и регулируется с использованием специального резерва мощности – частотного резерва. Напряжение поддерживается с помощью трансформаторов и автотрансформаторов с регулированием коэффициента трансформации и с использованием источников реактивной мощности.

Для потребителей тепловой энергии параметрами качества является давление пара и температура в магистралях, от которых питаются потребители пара и в теплофикационных магистралях, от которых питаются потребители тепловой энергии.

В энергосистемах обычно выбираются контрольные точки, в которых поддерживаются показатели качества энергии. Для каждого параметра в контрольной точке устанавливается диапазон изменения контролируемого параметра. Диапазон регулирования это также экономическая величина, а не только техническая. Чем он меньше, тем труднее регулировать режим для поддержания контролируемого параметра. Требуются определенные системы автоматики, специальные технические решения. Для многих контролируемых параметров качества устанавливаются нормативы по их величине и допустимым отклонениям. Это требование влияет на выбор рабочих регулируемых мощностей станций, на выбор частоторегулирующей станции.

Четвертое требование - экономичность энергоснабжения потребителей. Это требование зависит от цены товара на рынке. Рынок является регулятором цен. Цена продажи существенно зависит от конкурентности рынка. Не касаясь этих вопросов, поскольку они выходит за рамки данной работы, отметим, что цены зависят от затрат на производство энергии. Если затраты минимальные, то это обеспечивает предприятию продавцу конкурентные преимущества по цене. Для выполнения этого условия необходимо минимизировать все составляющие затрат. При управлении режимами должны минимизироваться удельный расход топлива на производство энергии, удельный расход электроэнергии на собственные нужды электростанций, удельный расход электроэнергии, теряемой в сетях при транспорте электрической энергии.

Если станции работают в системе, то показатели экономичности должны определяться с позиции их совместной работы, и они не равны показателям при изолированной работе. Правильная оценка экономичности требует решения ряда режимных задач, на основе методов оптимизации.

Таким образом, требования потребителей к энергоснабжению практически в равной степени зависят от технических возможностей ЭЭС и от ее режимов.