2 -1 Курс Общая энергетика и гидроэнергетика Тема

2 -1 Курс «Общая энергетика и гидроэнергетика» Тема I-2 Потребители электрической энергии Подготовил: доц. В. Л. Жирнов

тема: Потребители электрической энергии 2 -2 План лекции 1. Общая классификация потребителей. 2. Показатели электропотребления и режимы электропотребления. 3. Качество электрической энергии. 4. Надежность энергоснабжения. Цель лекции Дать общую характеристику потребителей электрической энергии и показателей электропотребления. Выделить главные факторы определяющие объемные показатели, показатели качества энергии и надежности энергоснабжения Задачи 1. Проанализировать факторы определяющие режимы электропотребления. 2. Показать основные направления по определению электропотребления. 3. Показать направления и альтернативность в обеспечении качества энергии и надежности энергоснабжения.

2 -3 Структура потребления электрической энергии России С/хоз. 7% 12% Транспорт Население 20% Промышленность 54% Динамика во времени • Особенности: • Разнообразие видов потребителей. • Различие структуры потребителей по регионам.

2 -4 Показатели энерговооруженности промышленности Энерговооруженность труда Электровооруженность труда Энергоемкость продукции Электроемкость продукции • С середины 70 -х до начала 90 -х годов энергоемкость единицы ВВП в развитых странах снизилась на 22% и нефтеемкость - на 38%.

2 -5 Затраты на электрическую и тепловую энергию в отраслях промышленности Энергоемкость продукции Технология производства Энерговооруженность труда

2 -6 Оценки эластичности спроса Перспектива Блага Краткосрочная Долгосрочная - 0, 47 - 0, 41 - 0, 4 - 0, 3 - 0, 56 - 0, 67 - 1, 5 - 1, 88 Электроэнергия в быту - 0, 13 - 1, 89 Природный газ в быту - 1, 4 - 2, 10 Автомобили и запчасти Междугородние ж/д перевозки - 1, 87 - 0, 87 - 2, 24 - 3, 19 Ремонт теле и радио аппаратуры - 0, 47 - 3, 84 Канцелярские принадлежности Драгоценности Бензин Жилье Литература: Д. Н. Хайман Современная микроэкономика Ч I 1992 г. С. 146

2 -7 Электроёмкость валового внутреннего продукта в России и других странах к. Втч/доллар (с учётом паритета покупательной способности в $ США 1993 года) 1, 6 1, 4 1990 г. 1994 г. 1995 г. 1996 г. 1997 г. 1998 г. Россия США Канада Великобритания Германия Япония 1, 2 1, 0 Канада 1, 08 0, 53 0, 87 0, 33 0, 38 0, 36 1, 34 0, 54 0, 88 0, 33 0, 34 0, 38 1, 36 0, 54 0, 88 0, 33 0, 34 0, 39 1, 43 0, 55 0, 89 0, 34 0, 38 1, 40 0, 53 0, 85 0, 33 0, 34 0, 39 1, 47 0, 51 0, 82 0, 33 0, 34 0, 40 0, 8 0, 6 0, 4 0, 2 США Германия Великобритания Япония 0, 0 1990 г. 1994 г. 1995 г. 1996 г. 1997 г. 1998 г. 1999 г. 2000 г. (ож)

2 -8 Формирование обобщенного спроса предприятия Силовые Граница балансовой принадлежности (собственности) Тепловые Электрофизические Освещение Структура энергетических балансов предприятия Эл. сети предприятия Граница учета электроэнергии Внешняя рыночная среда (электроэнергетический рынок) Эл. сети снабжающей организации

2 -9 Основные показатели технологических установок по электропотреблению Номинальная мощность Электропотребление Число часов использования мощности Коэффициент полезного использования эл. энергии Удельный расход энергии на единицу продукции Коэффициент мощности

2 -10 Электропотребление Статистика Нормативы Комфорт труда, углубленная переработка, электротехнологии Новые технологии, эффективность использования э/э, экономия, энергосбережение

Энергосбережение 2 -11 На этапе подъема затраты в строительство генерирующих мощностей дают больший эффект в промышленности от использования электрической энергии использование становление подъем В плане ГОЭЛРО – 1 рубль в энергетику -> 3 рубля в промышленности спад Сегодня эффект снижается время Исчерпание и удорожание энергетических ресурсов Государственная политика энергосбережения Электроемкие производства Потребление электроэнергии 1 тонна алюминия = 5 3 -х комнатных квартир за ГОД

2 -12 Р Характерные суточные графики потребления Р часы Р Р

2 -13 Формирование суточного графика нагрузки энергосистемы Р/Рмакс 7. Собственные нужды станций (СН) 6. Осветительная и бытовая нагрузка 5. Односменные предприятия 4. Электрический транспорт РСред Рмакс 3. Двухсменные предприятия 2. Трехсменные предприятия 1. Непрерывно действующие предприятия и постоянные потери Рмин Нагрузка для каждого момента времени Электропотребление за сутки

2 -14 Суточная неравномерность потребления Основные показатели графика Плотность графика нагрузки Факторы: состав потребителей; сменность производства; удельный вес коммунальной нагрузки; совпадение графиков потребителей и т. п. Пиковость графика нагрузки Состав потребителей (% бытовой нагрузки)

2 -15 Фрагмент недельного графика нагрузки Максимальная нагрузка Рсредсут

2 -16 Недельная неравномерность потребления Плотность графика нагрузки • • Факторы: цикл деятельности человека; Состав потребителей Пиковость графика нагрузки

2 -17 Сезонная неравномерность потребления Показатели графика нагрузки Коэффициент летнего снижения нагрузки Годовое число часов использования Определяющие факторы: • природно-климатические условия, • структура потребителей. В Сибири преобладает энергоемкая промышленность αлет=0, 9; Тгод=7000 ч

2 -18 Влияние неравномерности Производители • Снижение Рмах -> снижение условно - постоянных затрат. • Увеличение коэффициента использования осн. фондов. • Снижение числа пуско остановочных операций. • Увеличение Рмах -> рост установленной мощности. • Увеличение предельных затрат в период пика. • Снижение удельных затрат в период пика нагрузки.

2 -19 Наличие случайной составляющей в электропотреблении • Основные факторы: • случайность технологических процессов потребителя; • погодные факторы (температура, влажность и др. ); • влияние рынка продукции (спроспредложение); • другие. Метод определения Полный временной ряд нагрузки Разложение Регулярные нагрузки + Нерегулярная составляющая Дисперсионный анализ

Качество управления Качество энергии Качество оборудования

2 -21 Качество энергии статор Электромеханические процессы Государственные стандарты ротор • • отклонение напряжения от номинального (Uн+-5%); отклонение частоты (50 +-0. 01 Гц); синусоидальность напряжения; несимметрия напряжения по фазами др. Особенность качества в электроэнергетике: Качество определяет не только технические, но и экономические характеристики энергоснабжения!!

2 -22 Качество напряжения Снижение светового потока, падение мощности и т. д Старение изоляции, пробой изоляции т. д. Экономический ущерб Классы напряжений 380 В/10 к. В/35 к. В/110 к. В/220 к. В/500 к. В/1500 к. В Повышение класса напряжения - снижает потери энергии, но увеличивает затраты в передачу

2 -23 Напряжение и реактивная мощность Реактивная мощность необходима для работы асинхронных двигателей потребителя. День - U ниже Ночь - U выше Регулирование потока Q • • Особенности реактивной нагрузки: носит локальный характер; не имеет прямых топливных затрат; имеет смысл для конечного потребителя и поддержания уровней напряжения энергосистемы.

2 -24 Частота переменного тока Частота это «скорость» вращения генераторов и двигателей Причина изменения частоты - несоответствие производства и потребления (баланс мощности) Регулирование частоты (мощности) изменением подачи энергоносителя на агрегате Обеспечение частоты Централизованная система регулирования частоты и мощности (ЦАРЧМ) Отключение потребителей для снижения нагрузки

Надежность A Резервирование Load Plant 3 $26/MWh M Load B C D Противоаварийное управление $33/MWh Надежность. Plant 5 $45/MWh Load K энергоснабжения X Load Релейная защита Zone 1 Zone 2 Plant 4 Z Plant 6 $70/MWh Y Защита Plant 7 Plant 8 оборудования $31/MWh Plant 9 $27/MWh $26/MWh Специальная автоматика и компьютерная техника

2 -26 Надежность электроснабжения Надежность связана с перерывами в энергообеспечении потребителей Причины: отказы в оборудовании (силовые агрегаты, ЛЭП, автоматика и др. ), плановые ремонты. Особенность: вероятностный характер, непредсказуемость Как обеспечить надежность ? • иметь аварийные запасы мощности и топлива на станциях; • резервировать линии электропередач; • иметь защитную автоматику в энергосистеме; • управлять нагрузкой (иметь возможность уменьшить потребление).

2 -27 Ущербы от ненадежности Плановые отключения Недовыпуск продукции Внезапные отключения Социальный ущерб Ø простой рабочей силы, Ø недоиспользование производственных средств, Ø потеря прибыли от снижения объема реализации продукции. Порча оборудования и сырья Прямой ущерб потребителя