3. Прогнозирование спроса на электро- и теплоэнергию

Развитие энергетического хозяйства требует значительных капиталовложений и имеет стратегическое значение для обеспечения экономического роста предприятия, города, региона и т.д. в соответствии с масштабами рассматриваемой проблемы. Необходимым условием обоснованности принятия решений является полнота и достоверность информации. Поэтому прогнозирование потребности в энергетических ресурсах является очень важной проблемой при решении задач технико-экономического обоснования вариантов развития энергохозяйства.

Учитывая технологические особенности производства электроэнергии и тепла, технико-экономическое обоснование развития электроснабжающих и теплоснабжающих систем должно основываться на информации о количестве потребляемой электроэнергии и тепла, и на изменения их потребления во времени. Такую информацию содержат перспективные графики нагрузки отдельных потребителей и суммарные графики нагрузки.

Для характеристики энергопотребления предприятий, экономических районов важное значение имеют величины максимальных нагрузок, режимы потребления, отражаемые графиками нагрузок. Графики нагрузок показывают изменение нагрузок по времени. Они различаются по видам нагрузок потребителей, длительности и сезонам.

По видам потребления выделяют графики электрической и тепловой нагрузки, а также расходов топлива. Графики тепловой нагрузки строятся по параметрам и видам энергоносителей. В зависимости от длительности рассматриваемого периода различают суточные, недельные, месячные, годовые и многолетние графики нагрузок; по сезонам года – зимние, весенние, летние и осенние.

Графики различаются также по назначению:

- отчетные (для анализа работы потребителей в энергосистеме),

- расчетные (перспективные) для планирования работы энергообъектов системы.

Расчетные графики характеризуют изменение нагрузки во времени, обусловленные регулярно действующими факторами (характер технологического процесса, сезонные изменения температуры наружного воздуха).

При планировании нагрузок пользуются типовыми графиками. Типовые графики составляют для отдельных потребителей (промышленности, сельского хозяйства, коммунально-бытовых потребителей и др.) и с учетом периодов времени. В типовом графике используется среднеарифметические значения для всего периода.

Для характеристики энергопотребления промышленных предприятий вводится ряд показателей.

1. Максимальная суточная нагрузка, ГДж/ч, группы однотипных потребителей теплоты определяется их максимальными мощностями Q_мi и коэффициентами спроса ν_сi :

,

Коэффициент спроса данного i-го потребителя или группы однотипных определяется как произведение коэффициента загрузки на коэффициент одновременности:

где ν_зi - коэффициент загрузки, характеризующий величину максимальной нагрузки потребителя, отнесенной к его максимальной мощности (ν_зi < 1); ν_oi- - коэффициент одновременности, характеризующий долю потребителей данной группы, одновременно находящихся в работе.

Значение коэффициента спроса определяется конкретными особенностями данного производства, его технологическим режимом.

При установлении максимальной тепловой нагрузки ряда групп разнотипных потребителей дополнительно учитывается коэффициент разновременности (неодновременности) ν_р, учитывающий несовпадение во времени максимумов тепловых нагрузок, ГДж/ч:

Генерируемая тепловая мощность (нетто) должна быть больше максимальной тепловой нагрузки на значение потерь при транспортировке и в теплообменниках, ГДж/ч:

,

где η_тран - КПД транспррта от турбины ТЭЦ или котельной до потребителей; η_т - КПД теплообменников.

Значения η_тр и η_т обычно составляют 0,97-0,98 и 0,98-0,99.

Суточный график тепловой нагрузки зависит от технологических режимов производственных процессов, сменности, сезона года. Наиболее равномерные суточные графики имеют такие теплоемкие производства, как химические, целлюлозно-бумажные, нефтеперерабатывающие. В качестве иллюстрации на рис. 1.2 приведен суточный зимний график тепловой нагрузки целлюлозно-бумажного комбината.

рис.1.2.

Нагрузка отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха либо остается неизменной в течение суток, либо снижается в нерабочие часы.

Нагрузка горячего водоснабжения меняется по часам суток в соответствии с бытовыми нагрузками, нагрузками предприятий общественного питания и др. (рис.1.3).

рис.1.3.

Конфигурация суточного графика тепловой нагрузки характеризуется минимальной (Q_{мин с}), средней (Q_ср._с), максимальной (Q_{м с}) нагрузками и их соотношениями.

Коэффициент заполнения суточного графика нагрузки ν_СУ1 определяется как отношение среднесуточной нагрузки и максимальной:

,

где Q_cут – суточное потребление теплоты, ГДж/сут.

Коэффициент минимальной нагрузки равен отношению минимальной нагрузки к максимальной:

Суточный график тепловой нагрузки может быть разделен на три части: пиковую, полупиковую и базисную. Конфигурация пиковой и полупиковой частей суточного графика нагрузки отражается их коэффициентом заполнения:

или

В течение года технологическое теплопотребление меняется за счет внутригодового прироста тепловой нагрузки, изменения потерь в окружающую среду, расходов теплоты на разогрев агрегатов после холодных простоев, остановок и ремонтов.

Годовые графики отопительно-вентиляционной нагрузки и нагрузки кондиционирования воздуха существенно меняются по месяцам года (рис.1.4). Суточные и годовые графики нагрузки определенного района теплоснабжения могут быть построены путем суммирования характерных суточных графиков нагрузки отдельных групп потребителей.

Годовой максимум тепловой нагрузки может быть определен из отношения

,

где h_м = годовое число часов использования максимальной нагрузки, ч/год. Этот показатель представляет собой расчетное число часов, за которые была бы использована вся годовая потребность в теплоте, если бы нагрузка поддерживалась максимальной.

Величина h_м, ч/год, определяется выражением вида

,

где ν_сут – среднегодовой коэффициент заполнения суточного графика нагрузки; ν_нед – то же недельного графика; ν_мес – то же месячного графика; ν_год – коэффициент заполнения годового графика нагрузки; 8760 – количество часов в календарном году.

Коэффициент заполнения недельного графика нагрузки отражает колебания нагрузки внутри отдельных недель по дням (главным образом, за счет выходных и праздничных дней) и определяется из выражения

,

где Q_ср.м.н. – средний за неделю расчетный максимум, ГДж/ч; Q_.м.н – наибольший за неделю расчетный максимум, ГДж/ч.

Помимо колебаний нагрузки внутри отдельных недель имеют место колебания между неделями, вызываемые изменениями наружной температуры воздуха, температуры нагреваемой воды, приростом нагрузки.

Величина ν_мес определяется следующим образом:

,

где Q_ср.м. – средний за месяц расчетный максимум рабочего дня, ГДж/ч; Q_.м.н – наибольший за месяц расчетный максимум, ГДж/ч.

Коэффициент неравномерности годового теплопотребления определяется по формуле

,

где Q_м.м.i - максимальная нагрузка за каждый месяц, ГДж/ч; Q_м.год – годовая максимальная нагрузка, ГДж/ч; 12 – число месяцев в году.

Аналогично может быть определена потребность и построены графики нагрузки по сжатому воздуху и электроэнергии.

Вопросы для повторения:

1. Что является объектом изучения экономики энергетики?

2. Назвать основные элементы энергохозяйства национальной экономики?

3. По какому признаку классифицируются виды энергии?

4. Какова цель построения энергетической цепи? Какой показатель можно определить, используя эту модель?

5. Виды генерирующих установок электроэнергетической отрасли.

6. Технологические особенности энергетического производства.

7. Технологические особенности промышленной энергетики?

8. Виды топливно-энергетических ресурсов, их основные характеристики.

9. Факторы неопределенности при оценке спроса на элетро- и теплоэнергию?

10. Виды графиков электропотребления, использующиеся при планировании производственной деятельности электростанций?

11. Основные характеристики графиков электропотребления?