4. 5. Графики нагрузки

И АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

Производство электрической и тепловой энергии на электростан­циях и их потребление различными пользователями - процессы взаи­мосвязанные. В силу физических закономерностей мощность потреб­ления энергии в какой-либо момент времени должна быть равна генерируемой мощности. В этом заключается особенность энергети­ческого производства. К сожалению, отсутствую! возможности склади­рования электрической и тепловой энергии. Практическое применение известных способов аккумулирования (накопления) различных видов энергии весьма затруднительно.

В то же время работа отдельных приемников электрической и теп­ловой энергии неравномерна и суммарное потребление энергии также неравномерно.

Потребителю требуется электроэнергии днем больше, чем ночью, в рабочий день недели больше, чем в субботу и воскресенье, зимой боль­ше, чем летом. Режим потребления электрической или тепловой энер­гии потребителем: предприятием, районом, городом, страной - в течение определенного отрезка времени: суток, месяца, года - отра­жается с помощью графика нагрузки. Соответственно, различают суточный, месячный, годовой графики нагрузки.

Итак, график нагрузки - это зависимость потребляемой мощности от времени суток, месяца, года. Графики нагрузки существенно отлича­ются для воскресных и рабочих дней, для зимних и летних месяцев и т.п. Графики нагрузки отдельных потребителей и в целом энергосисте­мы имеют неравномерный характер.

Суточный график нагрузки района или города складывается из гра­фиков нагрузки множества отдельных потребителей и отражает изме­нение во времени суммарной мощности всех потребителей района или города, имеет минимумы - провалы и максимумы-пики. Значит, в одни часы суток требуется большая суммарная мощность генераторов, а в другие часть генераторов или электростанций должна быть отключена или работать с меньшей нагрузкой. На рис 4.7 представлен примерный

I >р.мвт Рис. 4.7. Примерный график потреб­

л ения электроэнергии в течение зим­них суток в большом городе.

график потребления электрической энергии в течение зимних суток в большом городе. Вы видите два ха­рактерных пика: утром, в 8-9 часов (подъем людей и начало рабочего ^ дня) и вечером, в 18-19 часов (на-

0 4 8 12 16 20 24

ступление темноты и возвращение с работы) - и характерный ночной провал нагрузки.

Из графиков нагрузки отдельных потребителей складывается сум­марный график потребления для энергосистемы (ЭС) страны, так назы­ваемая национальная кривая нагрузки. Задача ЭС состоит в обеспече­нии этого графика. Количество электростанций в энергосистеме страны, их установленная мощность определяются относительно непродолжи­тельным максимумом национальной кривой нагрузки. Это приводит к недоиспользованию оборудования, удорожанию энергосистем, росту себестоимости вырабатываемой электроэнергии.

Кардинально изменить характер потребления электрической и теп­ловой энергии весьма сложно. Более того, объективно существует тен­денция роста неравномерности энергопотребления в силу перспективы увеличения доли коммунально-бытовой нагрузки.

Отсюда выявляются важнейшие цели энергетического менеджмента:

• обеспечение графиков нагрузки,

• выравнивание национальной кривой нагрузки.

Более ровная форма национальной кривой нагрузки означает бо­лее эффективное использование энергетических ресурсов в масштабах всей страны, и, следовательно, более успешную реализацию энергосбе­регающего потенциала.

Рассмотрим возможности и пути достижения указанных целей.

Обеспечить график нагрузки означает организовать бесперебойную подачу электроэнергии в часы максимального потребления при дефи­ците мощности в энергосистеме, а в часы минимума потребления энер­гии не допускать разгрузки той части генерирующего оборудования,

для которой это приводит к существенному сокращению сроков рабо­ты, иметь в энергосистеме оборудование, обладающее высокой манев­ренностью (газотурбинные установки, гидроаккумулирующие станции и т. п.), и энергоаккумулирующие установки.

Итак, чтобы обеспечить неравномерные графики нагрузки, элект­роэнергетические системы должны быть достаточно маневренными, т.е. способными быстро изменять мощность электростанций.

В промышленно развитых странах большая часть электроэнергии, около 80%, вырабатывается на ТЭС, для которых наиболее желателен равномерный график нагрузки. На агрегатах этих станций невыгодно производить регулирование мощности. Обычные паровые котлы и тур­бины тепловых станций допускают изменение нагрузки на 10-15%. Пе­риодические включения и отключения ТЭС не позволяют решить зада­чу регулирования мощности из-за большой продолжительности (часы) этих процессов. Работа крупных ТЭС в резко переменном режиме не­желательна, так как приводит к повышенному расходу топлива, износу теплосилового оборудования и снижению его надежности. Еще более нежелательны переменные режимы для АЭС. Поэтому ТЭС и АЭС ра­ботают в режиме так называемых базовых электростанций, покрывая неизменяющуюся постоянную нагрузку энергосистемы, т.е. базовую часть графика нагрузки (рис. 4.7).

Дефицит в маневренных мощностях, т.е. пиковые и полупиковые нагрузки энергосистемы покрываются ГТУ или парогазовыми установ­ками на ТЭС, ГАЭС, ГЭС, у которых набор полной мощности от нуля можно произвести за 1-2 минуты. Регулирование мощности ГЭС произ­водится следующим образом: когда в системе - провалы нагрузки, ГЭС работают с незначительной мощностью и вода заполняет водохранили­ще, при этом запасается энергия; с наступлением пиков нагрузки вклю­чаются агрегаты станции и вырабатывается энергия. Накопление энер­гии в водохранилищах на равнинных реках приводит к затоплению обширных территорий, что является отрицательным экологическим фак­тором. Целесообразно строительство ГЭС на быстрых горных реках.

В Беларуси в настоящее время осуществляется программа восста­новления построенных в довоенные годы малых ГЭС, которые являют­ся экологически чистыми возобновляемыми источниками энергии и будут способствовать обеспечению маневренности Белорусской ЭС.

Решение задачи выравнивания национальной кривой нагруз­ки связано с разработкой и реализацией политики управления спро­сом на энергию, т. е. управления энергопотреблением. Управление спросом на энергию может осуществляться как социально-эконо­мическими, гак и техническими мероприятиями и средствами.

Весьма действенным экономическим инструментом являются дифференцированные тарифы (цены) на электрическую и тепло­вую энергию: в периоды максимумов нагрузки тарифы выше, что сти­мулирует потребителей к перестройке работы с целью уменьшения по­требления в часы максимума нагрузки энергосистемы. В дальнейшем будут рассмотрены и другие экономические механизмы обеспечения эффективности энергопотребления.

Эффективной технической мерой выравнивания графиков на­грузок служит аккумулирование различных видов энергии. Идея заключается в том, что в часы провала нагрузки следует запасать элек­троэнергию, а в часы максимума - использовать ее. Представляет зна­чительный интерес идея так называемого встречного регулирования режима потребления и способы ее практического осуществления. Суть ее состоит в том, чтобы стимулировать потребителя к максимальному потреблению в часы минимума ЭС и к минимальному потреблению в часы максимума ЭС.

Таким образом, можно определить 3 основных пути решения пробле­мы несоответствия режимов энергопроизводства и энергопотребления и, следовательно, 3 конкретных задачи энергетического менеджмента: