3. Принципы организации контроля и учета в системах снабжения энергией и энергоресурсами

3.1. Краткий обзор источников энергии

При создании АСКУЭ всегда необходимо учитывать характер и состав инфраструктуры систем энергоснабжения и энергопотребления. Главным звеном любой энергетической системы является совокупность технических средств, осуществляющих выработку энергии и энергоносителей в виде электричества, горячей воды и пара путем преобразования и утилизации топливно-энергетических ресурсов в порядке и формах, предназначенных для удовлетворения нужд потребителей. Определения основных физических величин, используемых в энергетике, а также таблицы пересчета шкал измерений приведены в прил. 2 и 3.

В настоящее время основными производителями тепла и электричества являются различные типы станций, установок и агрегатов, использующих для этого запасы природного газа; нефти и нефтепродуктов; угля; леса; ядерного топлива; энергию рек, ветра, солнца и земных недр. Производительность, доля в выработке совокупной энергии по Российской Федерации, удельная стоимость произведенной мощности различных типов энергоустановок дают представление о текущем состоянии энергоснабжения и о возможных направлениях дальнейшего развития топливно-энергетическо-го комплекса.

3.1.1. Централизованные источники энергии

Источники тепловой и (или) электрической энергии подразделяются на крупные энергетические предприятия, обеспечивающие энергией целые регионы, и небольшие по мощности, имеющие местное значение.

К крупным энергетическим предприятиям относятся [6, 54]:

• атомные электрические станции (АЭС), на которых энергия деления атомных ядер некоторых радиоактивных веществ превращается в тепловую и (или) электрическую энергию;

• гидравлические электрические станции (ГЭС), на которых для выработки электрической энергии используется энергия падающей воды;

• тепловые электрические станции (ТЭС), на которых для выработки тепловой и (или) электрической энергий используется физическое тепло органического топлива.

• Местное значение могут иметь:

• ветровые электростанции, использующие энергию воздушных потоков для выработки электрической энергии;

• солнечные электростанции, использующие энергию солнечного излучения для выработки тепловой или электрической энергии;

• приливные электростанции, использующие энергию приливов и отливов для производства электрической энергии;

• геотермальные электростанции, использующие энергию подземных термальных вод для производства тепловой или электрической энергии;

• гидроаккумулирующие электростанции, потребляющие электроэнергию в период малых нагрузок (ночью) и производящие её в периоды максимальных нагрузок – в часы пик.

Атомные электрические станции подразделяются на атомные ТЭЦ (АТЭЦ), вырабатывающие как тепловую, так и электрическую энергию, и атомные тепловые станции (АтСТ), вырабатывающие только тепловую энергию. Крупные атомные станции наиболее распространены в промышленно развитых районах с ограниченными запасами органического топлива, а атомные станции небольшой мощности – в труднодоступных или отдаленных районах.

Гидростанции требуют при строительстве больших капитальных затрат на возведение высоких плотин, но не нуждаются в больших эксплуатационных расходах, поскольку вода – материальный носитель энергии – возобновляется, в отличие от органического топлива. Поэтому электроэнергия, вырабатываемая на ГЭС, наиболее дешёвая. Однако при строительстве ГЭС необходимо учитывать экологические последствия, связанные с образованием искусственных морей, затоплением огромных плодородных территорий, исчезновением природных мест нерестилищ обитателей рек и водоёмов.

Мощные производители энергии и энергоносителей, как правило, являются главным звеном централизованных систем энергоснабжения, которые имеют разветвленную сеть потребителей в масштабах крупных анклавов – района, города, области.

На тепловых электрических станциях (ТЭС) производится более 70% всей тепловой и электрической энергии.

Тепловые электрические станции в зависимости от вида отпускаемой энергии подразделяются на следующие группы:

• конденсационные электрические станции (КЭС), оснащенные турбинами конденсационного типа и вырабатывающие только электрическую энергию. Такие станции, как правило, имеют большую установленную мощность и построены в районе добычи природных ископаемых, используемых в качестве органического топлива. Выработанная электрическая энергия подается потребителям по линиям электропередач высокого напряжения;

• теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), вырабатывающие и отпускающие два вида энергии – электрическую и тепловую. На них устанавливаются паровые турбины с конденсацией и регулируемыми отборами. Мощность ТЭЦ определяется мощностью тепловых потребителей. ТЭЦ обычно строятся рядом с тепловыми потребителями на окраинах городов и поселков. Теплоэлектроцентрали работают по вынужденному тепловому и свободному электрическому графикам, т.е. ТЭЦ вырабатывает столько тепловой энергии, сколько необходимо потребителям в каждый конкретный момент, и столько электрической энергии, сколько она может выработать на данном тепловом потреблении;

• котельные, вырабатывающие только тепловую энергию в виде пара или пара и горячей воды или только горячей воды. Если тепловая энергия отпускается в виде горячей воды, то тогда котельная оснащается только пиковыми водогрейными котлами, если в виде пара и воды, то на котельной устанавливаются как паровые, так и водогрейные котлы. Котельные также строятся рядом с потребителями тепловой энергии.

На теплоэлектроцентралях устанавливаются специальные теплофикационные, или противодавленческие, турбины с отборами пара. Чаще всего они работают на привозном топливе.

На ТЭЦ осуществляют комбинированное производство и отпуск двух видов энергии – электрической и тепловой. Централизованное теплоснабжение потребителей с использованием отработавшей теплоты турбин и выработкой электроэнергии на базе теплового потребления называют теплофикацией.

Тепловые электростанции в зависимости от термодинамического цикла, по которому работает их оборудование, подразделяются на следующие типы: паротурбинные, газотурбинные (ГТУ), парогазовые (ПГУ) и дизельные. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струи пара передается лопаткам, жестко связанным с ротором паровой турбины. Вал ротора жестко соединен с валом генератора. Мощность в одновальном исполнении достигает 1,2 ГВт и более.