1.2. Общая характеристика систем потребления электрической и тепловой энергии

Более 85% электрической энергии, производимой в России, потребляют промышленность, внутреннее и наружное освещение, транспорт, сельское хозяйство и бытовые нужды. Около 15% расходуется на собственные нужды производителей электрической энергии и потери в электрических сетях.

Изменение потребления электрической энергии потребителями в течение суток называется суточным графиком электрической нагрузки. Если на графике приведены несколько кривых, показывающих изменение потребления электрической нагрузки, то график называется суточным графиком суммарной электрической нагрузки. Существуют летние и зимние суточные графики как по отдельным потребителям электрической энергии (промышленность, транспорт), так и суммарные.

Специфика электрической энергии состоит в том, что в мире не существует мощных ее накопителей, и поэтому в каждый момент времени электроэнергии необходимо выработать столько, сколько требуется потребителям с учетом потерь на её транспорт. С этой точки зрения суточные графики суммарной электрической нагрузки для энергетиков приобретают особое значение. Они показывают, какую электрическую мощность должна выработать станция в конкретный момент времени, и позволяют спрогнозировать загрузку энергетического оборудования оптимальным образом.

На рис. 1.2 приведён суточный график суммарной электрической зимней нагрузки промышленного территориального района (области, группы областей). Из приведённого графика видно, что в течение суток имеют место два явно выраженных максимума и два минимума.

Р и с. 1.2. Суточный график суммарной электрической зимней нагрузки

Максимумы соответствуют резкому росту потребления электрической нагрузки в утреннее время (около 8 часов) и в дневное (около 16 часов), а минимумы – существенному снижению потребления электрической энергии в середине ночи (от 0 до 5 часов) и в период обеденных перерывов на промышленных предприятиях (от 11 до 14 часов).

Первый максимум объясняется тем, что с 5 часов утра начинает работать транспорт, основная масса населения пробуждается, возрастает осветительно-бытовая нагрузка, а максимум первого пика соответствует началу работы одно– и двухсменных предприятий.

Второй вечерний максимум соответствует моменту окончания первой смены работы промышленных предприятий, включается уличное освещение, поскольку наступают сумерки, увеличивается интенсивность работы общественного транспорта, начинают работать общественные, зрелищные и культурные предприятия (кинотеатры, игорные дома, рестораны, клубы).

Минимумы потребления электрической нагрузки соответствуют ночному времени, когда основная масса людей отходит к сну, общественный транспорт прекращает работу, осветительно-бытовая нагрузка становится минимальной.

Колебание нагрузки в течение суток может составлять более 50%.

Эти колебания должны отработать поставщики электрической энергии.

Отсюда возникают все проблемы, связанные с производством электрической энергии. Даже высокоэффективное предприятие, работая автономно на определенный регион, не сможет оптимально эксплуатировать своё оборудование, обеспечивая необходимый график электрической нагрузки. В России эта проблема частично решается за счет объединения отдельных станций линиями электропередач высокого напряжения в единую энергетическую систему (ЕЭС России).

Объединение энергетических предприятий в единую энергетическую систему позволяет:

• на суточном графике суммарной электрической нагрузки региона, охваченного единой энергетической системой, получить более ровную кривую суммарной нагрузки за счет огромной протяженности России с запада на восток. ЕЭС России охватывает территорию восьми часовых поясов, поэтому, когда в западных регионах начинается ночной провал, на восточной границе наступает первый максимум;

• повысить надежность энергоснабжения;

• снизить размер необходимой резервной мощности;

• повысить экономичность работы оборудования за счет того, что оборудование, имеющее лучшие экономические показатели, эксплуатируется в базовом режиме, а оборудование, имеющее худшие экономические показатели, работает в переходных режимах, покрывая пики электрических нагрузок.

Различают два вида тепловой нагрузки: производственную и отопительную.

Потребителями производственной тепловой нагрузки являются промышленные предприятия, которым для осуществления своего технологического процесса требуется пар. Как правило, такие предприятия работают по трехсменном графику, и количество потребляемого пара в течение суток практически не изменяется. Этот вид нагрузки не зависит от сезонности.

Потребителями отопительной нагрузки являются жилые дома, производственные и общественные здания. Отопительная нагрузка также используется для бытовых нужд населения. Этот вид нагрузки отличается равномерностью в течение суток и неравномерностью в течение года, имеет явно выраженный сезонный характер с максимумом в самые холодные месяцы года.