Экономия и управление электропотреблением — альтернатива строительству новых электростанций

Энергокомпания Carolina Power&Light Co сократила план ввода в строй новых мощностей до 1995 г. на 3,6 млрд долл. и приняла программу экономии и управления потреблением электроэнергии, целью которой является уменьшение пиковой нагрузки к 1995 г. на 1,75 ГВт (16% от текущей пиковой нагрузки). Стоимость работ по программе составляет 600 млн долл. и охватывает 37 объектов: жилые массивы (630 МВт), торговые центры (250 МВт) и промышленные предприятия (870 МВт) — всего 770 тыс. абонентов. Компания отмечает, что за последние 20 лет удельная стоимость сооружений новых ТЭС и АЭС возросла в 5 раз и составляет в среднем 1 800 долл./кВт. С помощью принятой программы можно будет экономить пиковую мощность при затратах 250 долл./кВт.

Выравнивание графика нагрузки возможно установлено. В целях повышения экономических показателей их работы следует установить, какой режим является более экономичным: полное отключение с дополнительными расходами для его пуска или холостой ход с дополнительными потерями.

Выравнивание графика нагрузок в энергосетях может быть обеспечено также другими станциями и устройствами: гидро-аккумулирующими станциями, электролизными установками и генераторами энергии на водородном топливе, паровыми аккумуляторами, маховиками, электромагнитными накопителями, химическими накопителями и другими.

Выравнивание графика нагрузки с помощью аккумулятора может способствовать и некоторому повышению экономичности в расходовании тепла, однако это обстоятельство по сравнению с уменьшением изначальных затрат настолько незначительно, что обычно во внимание не принимается.

Выравнивание графика нагрузки ведет к снижению этих потерь.

Помимо выравнивания графиков нагрузок, в некоторых случаях применяется также, преимущественно в энергоснабжающих системах, другой вид регулирования, а именно, уплотнение графиков нагрузок путем возможного увеличения площади графика при неизменном его максимуме.

Проблема выравнивания графиков нагрузки имеет важное народнохозяйственное значение. Потребители электроэнергии, изменяя режим работы отдельных электроприемников, так называемых потребителей-регуляторов (ПР), могут способствовать выравниванию графиков, нагрузки энергосистем.

Стимулирующим фактором выравнивания графика нагрузки является оплата электроэнергии по двухставочному тарифу. Основная ставка, не зависящая от количества израсходованной электроэнергии, составляет плату за 1 кВт заявленной (договорной) максимальной мощности (нагрузки) в часы суточного максимума нагрузки энергосистемы или за 1 кВ — А присоединенной трансформаторной мощности, дополнительная ставка — за каждый киловатт-час, учтенный счетчиком.

Мотивацией к выравниванию графика нагрузки может служить дифференцированный тариф на потребляемую электроэнергию, когда он в часы максимума нагрузки энергосистемы устанавливается повышенным, а в часы минимума — пониженным.

Кроме того, выравнивание графика нагрузки электростанций приводит к уменьшению удельного расхода топлива и к повышению срока службы основного оборудования электростанций. Часть получаемой в энергосистемах экономии необходимо затратить на осуществление мероприятий по выравниванию нагрузки промышленных предприятий.

Заметим, что выравнивание графика нагрузки линии может быть осуществлено не только путем перестройки технологического процесса потребителя электроэнергии, но и за счет установки у него накопителя энергии. При этом в режиме минимума нагрузки он должен накапливать электроэнергию, а в режиме максимума — выдавать ее, разгружая тем самым линию в часы наиболее напряженной работы энергосистемы.

Имеется несколько путей выравнивания графика нагрузок в энергосистемах, которые будут рассмотрены позднее. В данной главе рассматривается возможность использования ЭЭС для этих целей.

Внедрение мероприятий по выравниванию графика нагрузки должно стимулироваться системой тарифов на электроэнергию и быть экономически выгодными не только для городской электросети, но и для потребителя. Например, для потребителя, на которого распространяется двухставочный тариф с основной платой за мощность, участвующую в суточном максимуме энергосистемы, выравнивание графика нагрузки приводит к снижению мощности и, следовательно, к уменьшению расходов на оплату электроэнергии.

Проводить мероприятия по выравниванию графика нагрузок потребителей городской электросети: а) переносить время работы оборудования с дневных или вечерних на другие (ночные) часы; б) отключать часть или всю нагрузку потребителей в часы максимума; в) уменьшать мощность установленного оборудования при увеличении продолжительности его работы.

Экономический эффект от выравнивания графика нагрузок равен снижению затрат на производство и потребление электроэнергии 3 х и достигает своего максимума при некотором режиме электропотребления Тмот.

Наконец, потребители-регуляторы обеспечивают выравнивание графика нагрузки энергосистемы, разгружаясь в часы максимальных нагрузок и форсируя свою производительность в часы ночного провала нагрузки.

Предложены также другие варианты выравнивания графика нагрузок в энергосистемах с помощью электролиза воды. Примером такого варианта может служить создание энерготехнологического комплекса, включающего энергосистему и производство аммиака или металлургическое производство, использующее водород для восстановления металлов из их оксидов.

Существуют и другие способы выравнивания графика нагрузок. Для уменьшения провалов в графиках нагрузок применяют специальные меры, в частности включение в эти часы некоторых мощных потребителей, например индукционных печей на заводах.

Наличие противовеса приводит к выравниванию графика нагрузки двигателя, что снижает его нагрев.

Наличие противовеса приводит к выравниванию графика нагрузки двигателя, что снижает его нагрев в процессе работы.

Целесообразно провести технико-экономический анализ использования ЭАЭС для выравнивания графика нагрузок в энергосетях в условиях нашей страны.

С народнохозяйственной точки зрения снижение Рэтах означает выравнивание графика нагрузки энергосистемы. В пределе это ведет к отказу от строительства части электростанций фактической экономии капитальных вложений, которые (в ценах 1985 г.) составляли около 400 руб / кВт, приближаясь к 1000 руб / кВт для АЭС.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) предназначены для выравнивания графиков нагрузки энергосистем.

Для энергетического хозяйства России первоочередное значение имеет возможно большее выравнивание графиков нагрузок.

Регулирование режимов электропотребления промышленных предприятий ведет к выравниванию графика нагрузки энергосистемы и снижению общесистемного максимума. В результате в энергокомпании сокращаются текущие и капитальные затраты, улучшается баланс генерирующих мощностей, повышается конкурентоспособность компании на рынке электроэнергии. Отсюда следует, что экономической основой режимного взаимодействия предприятий с энергокомпаниями служат дифференцированные тарифы на электроэнергию, стимулирующие проведение соответствующих регулировочных мероприятий.

Внутрибазовые операции допустимо передвигать на несколько часов для выравнивания графика нагрузки котельных установок нефтебазы или паропотребления при централизованном теплоснабжении. По годовому графику суточных максимумов потребления тепловой энергии составляется график планово-предупредительного ремонта котельного оборудования.

Это значительно снижает мощность двигателя и приводит к выравниванию графика нагрузки двигателя, вследствие чего сокращается его перегрев в процессе работы.

Гидроаккумулирующая электростанция при включении ее в энергосистему наряду с выравниванием графика нагрузки, заполнением провалов и покрытием пиков повышает надежность эксплуатации, обеспечивая нагрузочный и аварийный резерв и улучшает условия регулирования энергосистемы. Внезапный выход из строя какого-либо работающего агрегата требует немедленного включения из резерва такой же мощности. Гидравлические агрегаты могут хорошо осуществлять функции аварийного резерва, даже если они предварительно находились в покое, так как пуск их в эксплуатацию, включая синхронизацию, продолжается 0 5 — 1 0 мин.

Основными задачами регулирования режимов электропотребления являются снижение суточных максимумов и выравнивание графиков нагрузки предприятий путем заполнения ночного провала и переноса нагрузок во внепиковые (дневные) часы суток.

В настоящее время для энергетического хозяйства России первоочередное значение имеет возможно большее выравнивание графиков нагрузок.

Аккумуляторы горячей воды применяются в случаях значительной нагрузки горячего водоснабжения для и выполняются металлическими; устанавливают их на открытом воздухе.

При проектировании электроснабжения должны предусматриваться рациональные мероприятия по оптимизации электропотребления и Двухставочный тариф является определенным стимулом для потребителей к максимальному использованию установленной мощности и Это в свою очередь способствует организации рациональной работы предприятий энергоснабжения.

Двухставочный тариф является определенным стимулом для потребителей к максимальному использованию установленной мощности и Это в свою очередь способствует организации рациональной работы энергоснабжающего предприятия.

Определенные возможности дает трехзонный суточный тариф в отношении влияния на снижение максимума потребляемой мощности и за счет значительной разницы в стоимости электроэнергии в разное время суток. Кроме того, это способствует стабилизации прибыли энергосистемы относительно воздействия внешних факторов. Трехзонные суточные тарифы введены в новый прейскурант Госкомцен России на электроэнергию. Однако их широкое внедрение сдерживается из-за отсутствия счетчиков для фиксации количества отпущенной энергии по зонам суток. Кроме того, как показывает опыт, например Запорожской и Бурштынской ГРЭС, где в порядке эксперимента применяются трехзонные суточные тарифы, имеются трудности методического и организационного характера.

За последнее десятилетие резко повысились темпы строительства гидроаккумулирующих станций (ГАЭС), предназначенных для. Принцип работы таких станций состоит в следующем. В очные часы, когда потребление электроэнергии уменьшается, включаются насосы и перекачивают воду из нижнего водохранилища (бассейна) в верхнее, а в дневные часы пика нагрузки включаются турбины и срабатывают воду из верхнего водохранилища. Таким образом, ГАЗС ночью потребляет электроэнергию, а днем ее генерирует.

Снижение потерь может быть достигнуто путем осуществления мероприятий общего организационного характера, как, например, всех элементов сети, разработка плана и внедрение регулирования и выравнивания графика потребителей, заполнение ночных провалов графика и снижение нагрузки в часы пик, распределение выходных дней предприятий по различным дням недели.

Построены первые электрохимические электростанции мощностью до 5 МВт, работающие на природном топливе и предназначенные для в энергосетях.

Поэтому почти всегда прибегают к установке на прессе маховика, являющегося аккумулятором механической энергии и дающего известное выравнивание графика нагрузки.

Режимы энергопотребления планируются с учетом мероприятий по регулированию графиков нагрузки, направленных на снижение суточных максимумов и выравнивание графиков нагрузки. Регулирование графиков нагрузки потребителей приводит к улучшению технико-экономических показателей энергохозяйства предприятия и энергоснабжающих систем. Мероприятия по регулированию графиков энергопотребления должны быть согласованы предприятием с энергоснабжающими организациями.

Поэтому одним из путей решения этой задачи является привлечение потребителей к регулированию режимов электропотребления, направленному на выравнивание графика нагрузки энергосистемы.

Принимаем, что в систему вводится некоторое количество локальных электрохимических аккумулирующих электрических станций (ЭАЭС), обеспечивающих выравнивание графика нагрузок путем разряда аккумуляторов в дневное время и заряда их в часы провала графика нагрузок. Для обеспечения выравнивания графика нагрузок при наименьших приведенных затратах энергосистема должна быть оптимизирована.

Анализ изменения графиков нагрузок энергосистем показывает, что неравномерность нагрузки имеет тенденцию к увеличению, и поэтому актуальность выравнивания графика нагрузок возрастает.

К важнейшему направлению электрохимической энергетики следует отнести крупномасштабное аккумулирование энергии, а также аккумулирование солнечной и ветровой энергии выравнивание графика нагрузок в энергосетях и применение электромобилей. Эти вопросы также отражены в настоящей книге.

Однако при постоянно включенном в роторной цепи сопротивлении увеличиваются потери энергии, кроме того, использование инерционных масс и выравнивание графика нагрузки получается неудовлетворительным.

Наряду с сооружением специальных пиковых установок и повышением маневренных свойств базисного оборудования большое значение имеет нахождение и реализация эффективных мероприятий для выравнивания графиков нагрузок.

В нашей стране и за рубежом проектируются крупные СПИН с энергиями порядка 1012 — 1014 Дж, которые будут использоваться для выравнивания графиков нагрузки мощных энергосистем или длительного хранения электроэнергии.

Сокращение электропотребления из энергосистемы достигается: оптимизацией режимов электропотребления, снижением максимумов активной и реактивной мощности предприятия, внедрением мероприятий по выравниванию графиков нагрузки. В связи с неравномерным характером графика нагрузок появляется необходимость регулирования электропотребления в часы максимума нагрузок энергосистемы путем изменения режима работы потребителей для снижения максимальной получасовой мощности предприятия.

Чем больше маховой момент маховика и чем сильнее снижается скорость вращения в период максимальной нагрузки, тем в большей мере маховик способствует выравниванию графика нагрузки электродвигателя.

Чем больше маховой момент маховика и чем сильнее снижается скорость вращения в период максимальной нагрузки, тем в большей мере маховик способствует выравниванию графика нагрузки двигателя.

Выводы.

• 1. В условиях безудержного роста мировых цен на органическое топливо одним из факторов сдерживания роста тарифов на электрическую энергию в энергосистемах с преобладанием ТЭС является, наряду с энергосбережением, выравнивание, или уплотнение, графиков электрических нагрузок энергосистемы.
• 2. Уплотнение графиков электрических нагрузок на суточных, недельных и сезонных интервалах является межотраслевой проблемой, решением которой должны заниматься три стороны: государство, энергосистема и потребители. Решение проблемы связано с существенными инвестициями (кредитными ресурсами) не только в энергетику, но и в другие энергоемкие отрасли хозяйства, в которых имеются потенциальные потребители-регуляторы.
• 3. Государство в лице правительственного органа — тарифного комитета — должно обеспечить разработку и возможность применения потребителями эффективных тарифных систем, способствующих выравниванию графика нагрузки энергосистемы.
• 4. Государство в лице отраслевых министерств и ведомств должно обеспечить льготные условия привлечения кредитных ресурсов потребителями для создания полномасштабных АСКУЭ с целью последующего перехода на современные тарифные системы. Окупаемость кредитов должна быть обеспечена по отраслям за счет снижения темпа роста тарифов по отношению к темпам роста цен на энергоносители, а также за счет организационно-технических мероприятий по энергосбережению, выполняемых с использованием АСКУЭ.
• 5. Основанием для снижения темпа роста тарифов на электроэнергию в энергосистеме в случае выбора стратегии на уплотнение графиков электрических нагрузок должен быть отказ от сооружения определенного дополнительного объема пиковых и полупиковых генерирующих мощностей, следовательно, и от наличия «замороженных» капитальных вложений, объем которых оказывает существенное влияние на величину тарифа на электроэнергию.
• 6. Методическое, организационное и научное руководство решением проблемы уплотнения графиков нагрузки следует оставить за Министерством энергетики, создав в нем для этого соответствующую организационную структуру.
• 7. Поскольку в республике дан старт процессу сооружения АЭС, завершение которого может привести к обострению проблем неравномерного графика нагрузки энергосистемы, необходимо признать приоритетной задачу по его уплотнению и решать ее с использованием механизмов, приведенных в данной статье.