3. Крест Чубайса.

Поскольку электроэнергию невозможно накапливать и хранить в больших количествах, то генерируемая мощность во всех режимах должна строго соответствовать потребляемой мощности.

Рис 1. Характерный суточный график потребления электроэнергии.

На рис 1 показан характерный суточный график потребления электроэнергии, на котором выделяются зоны утреннего и вечернего максимума. Именно этим режимом определяется максимальная нагрузка энергосистемы и ее основные характеристики- предельная генерируемая мощность электростанций и пропускная способность трансформаторов подстанций и высоковольтных линий.

Увеличение генерирующих мощностей электростанций и пропускной способности энергосистемы связано с необходимостью масштабных инвестиций и их освоением в течение длительного времени. План ввода новых генерирующих и передающих мощностей (инвестиционная программа) составляется на несколько лет на основании перспективных потребностей потребителей в электроэнергии.

В 2000 году был обнародован график потребности в электроэнергии и кривой предельной выдачи электроэнергии генерирующими мощностями (рис 2)

Рис. 2. График потребности и предельной выдачи электроэнергии («Крест Чубайса»).

При отсутствии ввода новых генерирующих мощностей энергоблоки электростанций будут исчерпывать свой ресурс, что приведет к снижению нагрузки на них и к выводу из эксплуатации. Кривая предельной выдачи электроэнергии с течением времени будет постепенно снижаться. В то же время по прогнозам развития промышленности (сделанным в 2000 году) ее электропотребление будет постепенно возрастать, что и отражает подъем соответствующей кривой. Как видно из графика, что до 2008 года электрические станции могут обеспечить потребности промышленности в электроэнергии. После 2008 года потребность в электроэнергии будет превышать возможности генерирующих станций, что ведет к энергодефициту и отсутствию возможности подключения новых потребителей в масштабах страны.

Визуальное восприятие двух графиков получило название «Крест Чубайса».

Преодоление этого креста менеджерами РАО «ЕЭС России» виделось в интенсификации строительства новых генерирующих мощностей. Однако, для этого требуются значительные инвестиции. При вводе новых генерирующих мощностей кривая предельной выдачи электроэнергии будет повышаться (рис 3). В этом случае дата равенства генерируемых и потребляемых мощностей (дата креста Чубайса) будет отдаляться.

Рис 3. Изменение графика потребности и предельной выдачи электроэнергии при вводе новых генерирующих мощностей и снижении потребляемой мощности.

Однако, есть и другой способ отдаления «даты креста Чубайса» - снижение необходимых для промышленности генерируемых и передаваемых объемов электроэнергии без снижения темпов развития промышленности. Это возможно за счет внедрения энергосберегающих технологий, управления реактивной мощностью, уменьшения различного рода потерь электроэнергии, снижение максимального потребления предприятия (выравнивание графика нагрузок)

Введенные в действие мощности, предназначенные для выработки электроэнергии, должны быть больше чем мощности, обеспечивающие среднесуточное потребление энергии, и определяться максимальной нагрузкой в часы пик. В противном случае снижение частоты, связанное с увеличением нагрузки, может привести к нарушению устойчивости и развалу системы. Производителю необходимо планировать ввод в действие производственных мощностей в соответствии с ожидаемым спросом по предварительным заявкам потребителей. Избыточные мощности на тепловых и АЭС невозможно выводить из рабочего состояния во время провалов, так как время провалов несоизмеримо меньше запуска их в работу. Время запуска тепловых агрегатов измеряется сутками, а время провалов нагрузки измеряется часами. В эти часы избыточные мощности не производят электроэнергию, но требуют расхода топлива на поддержание их в режиме готовности к возможному увеличению спроса на электроэнергию. Стоимость произведенной электроэнергии оказывается неодинаковой в течении суток. Она зависит от спроса. С уменьшением спроса она возрастает. Такой режим является крайне не экономичным.

Особенности процесса потребления электроэнергии вызывают характерные специфические затраты на строительство и содержание мощностей, обеспечивающих производство электроэнергии сверх необходимых среднесуточных значений, и требуют затрат на средства регулирования количества произведенной электроэнергии в соответствии с потреблением. Указанные затраты увеличивают себестоимость производства электроэнергии. Ее снижение невозможно без участия потребителей. Именно они определяют суточный график производства электроэнергии, который, как правило, имеет резко выраженный пиковый характер. Его выравнивание позволяет снизить стоимость производства электроэнергии.

Степень равномерности суточного графика нагрузки характеризуется коэффициентом заполнения, Кз, представляющим собой отношение потребленной электроэнергии к максимальной мощности, умноженной на время, равное 24 часам. Потребитель своим режимом работы определяет себестоимость покупаемой им же энергии. При Кз=1 график нагрузки представляет собой прямую линию, т.е. является максимально равномерным. Влияние потребителя на снижение себестоимости максимально. При Кз<1 график имеет переменную составляющую. Себестоимость производства электроэнергии увеличивается.

Реально для предприятий с односменной работой Кз составляет примерно 0,25. При двухсменной работе достигает значения 0,5, а при трехсменной увеличивается до 0,75 и практически не достигает оптимального значения, равного 1.

Низкий Кз говорит о том, что вопросы управления режимами работы электроприемников решаются на промышленных предприятиях недостаточно эффективно.

Режимы работы потребителей оказывают влияние как на себестоимость производства электроэнергии, так и на себестоимость ее передачи. В процессе передачи возникают потери электроэнергии, обусловленные наличием реактивной составляющей нагрузки. Ее уменьшение достигается использованием компенсирующих устройств потребителя. Для достижения максимального эффекта работа компенсирующих устройств должна быть синхронизирована с изменением нагрузки потребителя. В любой момент времени мощность компенсирующих устройств, подключенная к сети, должна соответствовать реактивной составляющей потребляемой энергии. В этом случае потери электроэнергии от источника энергии до места установки компенсирующих устройств минимальны. В противном случае она увеличивается.