Любого потребителя электрической энергии, или их группу, можно охарактеризовать графиком нагрузки – количеством потребленной электроэнергии за единицу времени. Эта величина не является постоянной и, соответственно, с изменением нагрузки потребителя меняется и количество вырабатываемой электростанцией электроэнергии.
Изменение нагрузки электрических станций колеблется как по часам (в течении суток), ток и по дням (в течении года). Данные изменения изображают графически. Колебания электрической нагрузки будет зависеть от назначения электростанции и целей, для которых отпускается электроэнергия.
Ниже показан график работы электрической станции с преобладающей осветительной нагрузкой:
Из графика видно, что максимальный пик приходится на промежуток между 17-00 и 22-00 для зимнего периода (кривая а), и между 21-00 и 01-00 летом (кривая б). в летнее время пик потребления электрической энергии наступает значительно позднее, он значительно короче по времени и меньше по количеству потребленной электрической энергии.
Станции, которые обслуживают осветительную нагрузку встречаются крайне редко. Они помимо осветительной нагрузки обслуживают еще промышленное оборудование, а также оборудование коммунальных нужд, городского электротранспорта и железных дорог. При этом график нагрузок резко изменяется. В дневное время количество потребляемой электрической энергии резко возрастет, и кроме вечернего, возникнет еще и дневной максимум.
Ниже показаны характерные суточные графики активной нагрузки (в процентном соотношении) промышленного и культурного центра для зимнего и летнего периода:
Проанализировав летний и зимний график можно построить годовой график, или как его еще называют – график по продолжительности. Для построения годового графика необходимо определить количество дней работы в году по летнему и зимнему графику.
Определив общую суточную длительность какой-то нагрузки, к примеру, максимальной, и умножив это число часов на количество дней работы по данному суточному графику (зимнему, например), находим продолжительность этой нагрузки за рассматриваемую часть года. Повторяя такие действия для каждого следующего значения нагрузки можно построить график годовой. Площадь годового графика (при выраженных осях ординат в киловаттах) будет выражать годовое количество отпущенной электростанцией электрической энергии в киловатт-часах.
Годовые графики могут строить как для электростанций, так и для потребителей. Имея значения суточные зимних и летних потреблений электрической энергии подбирают наиболее оптимальное количество генераторов, которые будут установлены на электростанции, при этом стремятся подобрать генераторы таким образом, что бы их мощность была одинакова. Эти же значения используют и при решении вопроса о мощности и количестве работающих агрегатов в различное время суток. Годовые графики необходимы для определения потребности в топливе, а также для решения вопроса о распределении нагрузки между параллельно работающими электростанциями и решения других задач.
Ниже показан годовой график электростанции промышленного и культурного центра, с выраженной нагрузкой в процентах:
На основе построенных суточных и годовых диаграмм можно определить некоторые коэффициент, которые характеризуют работу электрической станции, ее экономичность, а также правильность выбора ее агрегатов.
- Среднесуточная или среднегодовая нагрузка:
Где Эа выработанная электроэнергия за определенное количество Т часов работы электростанции.
2. Число часов использования максимума:
Где Рmax нагрузка максимальная за рассматриваемый период времени.
Наиболее часто определяют годовое число часов использования максимума. Данная величина для электростанций районного значения находится в пределах 5000-7000 часов, для заводских ТЭЦ примерно 2500-5000 часов, а небольшие электростанции малых городов 2500-3000 часов. Чем больше Тmax – тем лучше используется оборудование электростанции.
3. Коэффициент нагрузки электростанции:
Данный коэффициент характеризует экономичность работы электростанции. Он показывает какую долю составляет электрическая энергия выработанная на электростанции от той, которая могла бы быть выработана при максимальной загрузке станции. Чем выше будет Кн, тем меньше себестоимость 1 кВт*ч электроэнергии.
Для электростанций районного значения Кн обычно составляет 0,7 – 0,8; для заводских 0,4 – 0,55; для электростанций небольших городов порядка 0,3 – 0,4.
4. Коэффициент резерва:
Где Руст – мощность установленная агрегатов электрической станции.
Коэффициент резерва всегда больше единицы и его значение всегда напрямую зависит от назначения и важности электростанции.
При эксплуатации могут иметь место кратковременные, но довольно значительные повышения потребление электрической энергии, вызванное совпадением максимального потребления электрической энергии со стороны потребителей (пиковые нагрузки).
Для того что бы снизить эти пики и, соответственно, снизить количество генераторов на станции применяют следующие методы регулирования графика нагрузок:
- Сдвиг времени начала и конца работы потребителей у которых максимальные нагрузки совпадают по времени;
- Планирование работы цехов и заводов, а в некоторых случаях даже работу отдельных крупных технологических агрегатов;
- Применение тарифов, поощряющих работу потребителей в часы наименьшей загрузки электрической станции;
При резком росте потребляемой электроэнергии, например в случае аварии, отключение одной или нескольких машин на станции, регулирование графика потребления электроэнергии регулируется автоматически, путем отключения менее ответственных потребителей.
Естественное регулирование потребляемой электроэнергии легко достигается в крупных энергосистемах, которые могут охватывать большие районы и огромное количество потребителей, что позволит переводить нагрузку с одной электростанции на другую, которая менее загружена.
Экономические показатели электростанций
Для выявления степени экономичности при строительстве электростанции используют показатель стоимости 1 кВт установленной мощности, который можно определить по формуле:
Где К – стоимость сооружений общая, денежных единиц; Руст – мощность общая электростанции, кВт.
Общая стоимость сооружений довольно существенно зависит от единичной мощности генераторов, их типов и числа, от видов применяемого топлива, а также от водоснабжения. Чем выше единичная мощность устанавливаемых агрегатов и общая электрическая мощность станции, тем ниже размер капиталовложений на 1 кВт.
