3. Основні принципи керування енерговикористанням

У минулому столітті людство досягнуло значних успіхів у створенні потужних засобів і систем добування первинних енергоресурсів, а також у виробництві, передачі, перетворенні та використанні електроенергії. Водночас воно катастрофічно відстало в питаннях керування ефективністю згаданих вище систем. Необхідно зазначити, що і в нинішньому столітті електроенергетика буде відігравати роль базової галузі в народному господарстві країни. Все це веде до появи проблеми керування енерговикористанням, яка повинна розв’язуватися з урахуванням діалектичної єдності та суперечності систем виробництва та споживання електроенергії як активних ланок електроенергетичної системи.

Практика щодобового функціонування електричної підсистеми свідчить про те, що потреби в електричній потужності суттєво змінюються протягом доби, тижня, сезону. Це є однією з основних складових проблеми негативного впливу динаміки навантаження на електроефективність сучасної електроенергетики світу і України також.

Традиційно ця проблема розв’язувалася з позицій екстенсивного підходу, шляхом використання для одержання додаткової потужності генераторів різних типів (базисних, пікових і напівпікових). Цей спосіб дозволяє звести до мінімуму сумарні затрати для динамічного реагування на нерівномірний попит на електричну потужність.

Базисні генератори, як правило великої потужності, працюють на відносно дешевому паливі та покривають головну долю навантаження електроенергетичної системи.

Пікові генератори, відповідно до свого призначення (оперативність реагування на динаміку коливань навантаження), є високоманевреними, але працюють на дорогому мінеральному паливі. Розвиток електроенергетики в Україні проходив у напрямі будівництва низькоманеврових агрегатів, що не сприяло проведенню ефективної стратегії і тактики активного електрозбереження. Однак можливості екстенсивного способу керування електричним навантаженням обмежені.

Проблема керування енерговикористанням зумовлена:

• необхідністю переходу господарського механізму від командно- адміністративної до ринкової системи керування;

• залежністю від імпорту основних енергоносіїв (нафта, газ, ядерне паливо);

• високим рівнем енергоємності продукції;

• низькою ефективністю енерговикористання;

• негативним впливом динаміки навантаження на природу генеруючої системи сучасної електроенергетики;

• неспроможністю проведення ефективної стратегії і тактики активного електрозбережння структурою генеруючих потужностей.

У рамках проблеми керування енерговикористанням сформульована відповідна гіпотеза її систематичного розв’язання, яка ґрунтується на інтенсивному підході. Вона основана на відомому постулаті, що затрати на керування електровикористанням для системи взагалі ефективніші затрат на виключно екстенсивний розвиток генеруючих потужностей. Це дозволяє сконцентрувати зусилля на виявлення основної причини для розв’язання проблеми керування енерговикористанням, оскільки відомо, що вплив на причину є більш ефективним способом керування, ніж аналіз і вплив на її наслідки.

Методологія системного підходу забезпечує реальну можливість формування обґрунтованих гіпотетичних передумов постановки проблеми керування енерговикористанням. Передусім необхідно спиратися на досягнені результати та наукову традицію:

• оптимізацію режимів електричних мереж;

• оптимізацію режимів електроспоживання, інтегральну оптимізацію;

• багатокритерійну та двоетапну оптимізацію режимів електроспоживання;

• координовану оптимізацію.

Зміст проблеми керування енерговикористанням полягає у розв’язанні таких основних задач:

• планування, нормалізація, облік електроспоживання;

• оперативне керування (включаючи контроль поточних режимів генерації, розподілу та споживання електроенергії) навантаженням споживачів (з метою вирівнювання графіка навантаження електроенергетичної системи);

• створення ринкових моделей взаємодії між постачальниками та споживачами електроенергії;

• розробка диференційованих і інших тарифів на електроенергію;

• розробка технічних засобів вимірювання, контролю та керування режимами електроспоживання, інформаційного забезпечення;

• розробка методів створення маневреної потужності і підтримування позитивного балансу між генерацією та споживанням електричної енергії (потужності);

• впровадження енергозберігаючих технологій;

• розробка методів аналізу динаміки електроспоживання та структурної оптимізації параметрів і режимів електроспоживання;

• двоетапна оптимізація електроспоживання;

• формування комплексів споживачів-регуляторів електричної потужності (формування маневреного навантаження).

Ці задачі покладені в основу напряму ефективного керування енерговикористанням, який відіграє роль інструментальної системи, що є робочим чинником нового типу. Ця система функціонує поруч із традиційними об’єктами електропостачання – електроспоживання, але має інтегруючу властивість забезпечення їх ефективною взаємодією між собою та із довкіллям.

Одним із основних завдань, які стоять перед електроенергетикою, є постачання своїм замовникам необхідної кількості енергії високої якості в будь-який час.

Показником, який визначає нерівномірний характер навантаження, є відношення величини середньої енергії до величини пікової енергії, що подана за певний час. Таке відношення називається коефіцієнтом навантаження. У більшості енергосистем розвинених країн світу щорічні коефіцієнти навантаження є у межах 50-60%, середні сезонні коефіцієнти навантаження - 60-70%, середні денні - 80%, а максимальний денний коефіцієнт навантаження досягає 90%. Виробництво електроенергії найбільш ефективне є у тому випадку, коли коливання при повному навантаженні системи залишаються як можна меншими, а коефіцієнти навантаження є високими. В зв’язку з цим енергопостачаючі компанії стараються більш ефективно використовувати існуючі енергоустановки, а не будувати нових. Водночас спожи-вачі, що зацікавлені в енергозбереженні, в зменшенні залежності від імпорту палива і в захисті довкілля, почали усвідомлювати переваги підвищення коефіцієнтів системного навантаження, тобто вирівнювання графіків навантаження енергосистем.

Енергетичні установки залежно від типу навантаження можна поділити на три групи:

1. установки, що працюють із базовим навантаженням;

2. проміжним навантаженням (напівпіковим);

3. із піковим навантаженням.

Установки з базовим навантаженням – найбільші (800-1200МВт). Вони використовують відносно недороге паливо (вугілля, уран і гідроенергія). При цьому вони працюють на постій-ному рівні протягом доби і практично цілий рік. Установки з проміжним навантаженням серед-ього розміру (200-800МВт), як паливо використовують нафту, газ, вугілля. Їх виробіток змінюється протягом дня відповідно до навантаження споживачів. Установки з піковим навантаженням в основному мають невелику потужність (менше 100МВт), використовують дизельне паливо або природний газ. Такі установки можна швидко запустити, але їх вико-ристання дуже дороге, тому їх використовують тільки протягом 10% всього часу, для забез-печення пікового попиту.

Отже, компанія, що постачає електроенергію, повинна мати достатню кількість генерую-чої потужності, щоб забезпечити піковий попит добового навантаження.