1.2. Графики электрических нагрузок, их особенности и характеристики

Одной из важнейших особенностей энергетического производ­ства является жесткая зависимость режима работы электриче­ских станций от режима потребления энергии на промышленных предприятиях, транспорте, в быту и сельском хозяйстве, изме­няющегося под влиянием различных факторов: сменности рабо­ты, технологических особенностей производства, климатических условий и др. Поэтому производственные процессы в энергетике отличаются динамичностью, т. е. постоянным изменением во вре­мени общей нагрузки электростанций и отдельных агрегатов. Электроэнергия не может складироваться (аккумулироваться) на станции или у потребителя, кроме небольших количеств энер­гии, запасаемых в аккумуляторах. Значит, электрические стан­ции в каждый момент времени вырабатывают столько электро­энергии, сколько ее необходимо для потребления. Это же в целом относится и к теплу.

Вырабатываемое электрической станцией в данный момент времени количество энергии называется нагрузкой, а изменение нагрузки во времени изображается гра­фически в виде графика нагрузки. В за­висимости от отрезка времени, для ко­торого строятся графики нагрузок, раз­личают суточные, недельные, сезонные (лето, зима и т. д.) и годовые графики. По виду потребляемой энергии они раз­деляются на. графики 'электрической и тепловой нагрузок.

Рис 1.1. Суточный график электрических нагрузок

Графики нагрузок служат для вы­бора состава оборудования при проек­тировании электрической станции, определения текущих и годовых технико-экономических показателей, распре­деления нагрузок и установления опти­мальных режимов работы оборудова­ния. Особенно большое значение для выбора режимов работы и эксплуата­ции оборудования электрических станций, в том числе и ТЭС, имеют суточные графики нагрузок.

Суточный график электрической нагрузки отличается значи­тельной неравномерностью. Как видно на рис. 1.1, нагрузка не­прерывно изменяется, достигая в определенные моменты наи­большей (Р_max) и наименьшей (Р_min) величины. Суточный гра­фик является обычно «двугорбым», т. е. имеет два пика — утренний и вечерний максимумы нагрузок. Ночной провал нагрузок связан с тем, что в этот период сохраняется практиче­ски только нагрузка трехсменных предприятий. Примерно в 6— 8 ч утра нагрузка возрастает в связи с возобновлением работы остальных предприятий, транспорта, а также увеличением осве­тительной нагрузки. Провал потребления электрической энергии наблюдается в 12—14 ч в связи с обеденным перерывом на про­мышленных предприятиях. Максимальная величина нагрузки имеет место, как правило, в вечерние часы в результате резкого увеличения коммунально-бытовой нагрузки. Суточный график летнего дня отличается от графика зимнего дня меньшей величиной максимумов, причем вечерний максимум смещается на бо­лее позднее время.

Площадь графика выражает в определенном масштабе ко­личество потребляемой за сутки электрической энергии. При этом ее можно разбить на три зоны: пиковая часть суточного графика ограничивается горизонталями, проходящими через максимальное и среднее (Р_ср) значения нагрузки (зона 3); по­лупиковая часть графика (зона 2) ограничивается линиями, проходящими через среднюю и минимальную нагрузку; осталь­ная часть графика нагрузки (зона 1) называется базовой. В сум­ме полупиковая и пиковая части графика образуют зону пере­менной нагрузки. Выделенные зоны нагрузок отличаются прежде всего длительностью их в течение года.

Максимум и минимум нагрузки являются наиболее важными точками суточного графика. Графики нагрузки характеризуются также следующими основными показателями:

коэффициентом неравномерности графика а, определяемым как отношение минимальной нагрузки к максимальной ,

коэффициентом плотности графика , определяемым как отно­шение средней нагрузки к максимальной: ;

абсолютной величиной и скоростью прироста нагрузки в ут­ренние часы и спада ее в вечерние часы.

Показатели аир суточных графиков электрической нагрузки энергосистемы зависят от состава и режима работы потребите­лей энергии (от доли энергоемких потребителей с непрерывными производственными процессами, увеличиваясь с ее ростом). Они меняются по суткам недели и сезонам года. Зимой значение их несколько меньше, чем летом, вследствие совпадения времени наступления максимумов производственной и осветительной нагрузки. Неравномерность электрической нагрузки в течение недели обусловливается снижением нагрузки в выходные дни на предприятиях, допускающих перерывы в процессе производства.

Неравномерность суточного и недельного потребления энер­гии усложняет условия эксплуатации и снижает надежность и экономичность работы оборудования электрических станций в связи с необходимостью его разгрузки и частичного останова в часы провалов нагрузки с последующим быстрым нагружением и пуском. Поэтому необходимо стремиться к снижению неравно­мерности графиков нагрузки. Основными путями достижения этой цели являются: укрупнение энергетических объединений и создание в итоге Единой энергетической системы СССР, что по­зволяет объединить потребителей с резко неравномерным и базовым характером нагрузок и достигнуть совмещения во вре­мени минимума и максимума нагрузок; осуществление специ­альных тарифных мероприятий, заключающихся в повышении тарифов на электроэнергию, потребляемую в часы максимума нагрузки, и в снижении их в часы минимумов нагрузки; строи­тельство ГАЭС, позволяющих запасать энергию в часы провалов нагрузки с последующей выдачей ее в периоды пиков нагрузки. Несмотря па указанные мероприятия, в последние годы на­блюдается постоянное разуплотнение суточных и недельных гра­фиков объединенных энергосистем, связанное прежде всего с ростом доли коммунально-бытовой и сельскохозяйственной на­грузки, которая за годы девятой пятилетки увеличилась на 3—4%. При этом все резче проявляются экстремальные зоны су­точного графика (утренний, вечерний максимумы ц ночной про­вал нагрузки) и увеличивается пропорционально росту макси­мума скорость подъема нагрузки в утренние часы суток. Наблю­дается четкая тенденция: темп роста максимума нагрузок опережает электропотребление, а переменная часть графика растет быстрее, чем максимум нагрузки.

Таблица 1.4

ОЭС	1975 г.		Ближайшие перспективы
	Переменная часть	Пиковая зона	Переменная часть	Пиковая зона
Центра Северо-Запада	0,41 0,43	0,16 0,19	0,42 0,45	0,16 0,19

В объединенных энергосистемах пиковая зона и переменная часть графика нагрузки достигают наибольшего значения, как правило, в рабочие сутки зимнего периода и составляют в раз­личных ОЭС от 7 до 20% (пиковая часть) и от 15 до 45% (пере­менная часть суточного максимума нагрузки). Наибольший ча­совой прирост нагрузки в утренние часы зимнего рабочего дня достигает 7—18% максимума. В выходные и праздничные дни нагрузка снижается по сравнению с нагрузкой рабочего дня на 20-30%.

Более равномерным является суточный график нагрузок ОЭС Сибири (а = 0,80), что объясняется большой долей энергоемких предприятий с непрерывным производством. Наибольшая не­равномерность графика характерна для ОЭС Центра и Северо-Запада, для которых коэффициент неравномерности а меньше 60%, а также для ОЭС Юга.

Удельный вес переменной части графика нагрузок в ОЭС Центра и Северо-Запада будет увеличиваться, и ожидаемое в ближайшей (на 5 лет) перспективе изменение доли переменной части и пиковой зоны в рабочие сутки в этих объединениях при­ведено в табл. 1.4 [82].

Большая неравномерность суточных графиков электрических нагрузок предъявляет повышенные требования к маневренным характеристикам оборудования электрических станций.