Определение электрических нагрузок

Электрические нагрузки промышленных предприятий определяют вы-бор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи, рай-онных трансформаторных подстанций, питательных и распределительных сетей, заводских трансформаторных подстанций и их распределительных се-тей.

От точности определения нагрузок зависит техническая и экономическая эффективность будущей системы. На ее основе прогнозируется электропотребление W и потребляемая мощность Р. Особое значение имеет совмещённый максимум.

Электрическая нагрузка определяется на основе прогнозирования электропотребления. Прогнозорование же требуется выполнять на значительный период времени (10 – 20 лет), что затруднительно. Основная причина состоит в том, что решение в электроэнергетике приходится принимать с большим опережением по отношению к технологическим решениям. Завышение нагрузок приводит к дополнительным непрогнозируемым капитальным вложениям, к недоиспользованию установленных мощностей и проводникового материала. Занижение нагрузок связано с дополнительными затратами на покрытие повышенных потерь и ущерба от некачественной электроэнергии и ограничения потребителей.

4.1 Прогнозирование электропотребления

Прогнозирование электропотребления ведётся в три этапа.

1 Этап – выявление потребности в мощности и электроэнергии

Для обеспечения всех потребителей экономического района электроэнергии суммарная её выработка за год должна составлять:

W_Σ = W_пром + W_{транспорт} + W_сх + W_{коммунально-быт сектор} + W_{собств. нужды ЭС} + Δ W.

Составляющая собственных нужд и потерь принимается в процентном соотношении от W_пром + W_{транспорт} + W_сх + W_{коммунально-быт сектор.}

Определение кождой составляющей потребления электроэнергии является трудоемкой задачей.

Чаще всего используются следующие методы прогнозирования:

а) экспертный метод;

б) метод статистической экстраполяции;

в) нормативно-балансовый метод.

В методе статистической экстраполяции потребление электроэнергии представляется в виде функции времени. Ведутся статистические наблюдения за электропотреблением в течение достаточно продолжительного промежутка времени. На основе этих данных строится регрессионная модель и распространяется на будущий период (рис. 4.1). Период статистических наблюдений Т не должен превышать 10 – 12 лет, чтобы не тянуть негативные явления прошлого на прогнозирование в будущем. Прогнозируемый период Т_пр не должен превышать третьей части от периода статистических наблюдений.

В нормативно-балансовом методе для каждой отрасли электропотребление определяется по формуле:

W_i = ω_i(t)·П_i(t),

где ω_i(t) – удельный расход электроэнергии, кВт·ч/ед.продукции;

П_i(t) – объем выпускаемой продукции.

Удельные расходы электроэнергии для различных производств устанавливается на основе анализа материалов обследования и статистических отчетных данных действующих предприятий. Данные удельных расходов по видам промышленности приводятся в справочной литературе.

Величина максимальной расчетной мощности определяется по формуле

где Т_макс  - время использования максимальной нагрузки.

Метод имеет ограниченное применение.

2 Этап – прогнозирование графиков мощности

При проектировании новой электрической сети и определении прогнозируемой нагрузки сети наиболее важными характеристиками являются потребление активной и реактивной мощности. Сама же нагрузка зависит от большого количества факторов. В разные моменты времени она может быть разной, её нельзя охарактеризовать одним единственным значением, наиболее полно нагрузка описывается суточным графиком. Для оперативного управления режимом энергосистемы строятся суточные графики отдельно для зимы и лета. Кроме того, учитываются праздничные и предпраздничные дни (графики выходного дня), ожидаемые климатические ситуации.

Графики нагрузки используются для:

- анализа и расчёта режимов электрооборудования и электрической сети;

- регулирования режима работы электроустановок;

- разработки мероприятий по улучшению режима электропотребления;

- планирования потребляемой мощности в различных отраслях национальной экономики.

На основании многолетних наблюдений строятся типовые графики нагрузки. Они кладутся в основу определения электрических нагрузок энергосистемы или её районов.

3 Этап – построение балансов мощности и электроэнергии для энергосистемы и объединенных энергосистем

Баланс мощности включает в себя приходную часть, которая состоит из установленной мощности (Р_уст), мощности резерва (Р_рез), недоиспользованной мощности (Р_{недоисп}) и мощности, получаемой из других энергосистем (Р_{др. ЭЭС})

Р_расп = Р_уст + Р_рез + Р_{недоисп} + Р_{др. ЭЭС}

Расходная часть включает в себя совмещённый максимум, передачу мощности в другие системы, резерв мощности. На основе этих данных определяется дефицит или избыток мощности, далее заполняется график покрытия нагрузки (см. рис. 4.2). При этом нужно учитывать следующие факторы – маневренность оборудования, экономические показатели работы различных блоков энергосистемы.

Аналогично составляются балансы электроэнергии. Наиболее трудной для покрытия являются полупиковая и пиковая части графика. Если не удается покрыть совмещённый максимум, приходится ограничивать потребителей, что влечёт за собой экономический ущерб. По данным США он составляет 1 – 2 доллара за кВт*час недоотпущенной электроэнергии. В целом ущерб зависит от группы потребителей, которые делятся на мелкие (до 20000 кВт*ч/год), средние (от 20000 – 50000 кВт*ч/год) и крупные (более 50000 кВт*ч/год).