2. Расчет экономического эффекта при привлечении синхронных двигателей к компенсации реактивной мощности.

Целесообразность привлечения СД завода для решения проблемы КРМ рассмотрим на примере одного из промышленных предприятий. Приведем общие сведения об имеющихся в системе электроснабжения предприятия высоковольтных СД, которые можно привлекать для выдачи в сеть реактивной мощности. Остановимся более подробно на вопросах использования располагаемой реактивной мощности этих СД. Отметим, что в настоящее время в режиме выдачи в сеть реактивной мощности СД предприятия не работают (cos φ =1,0). При суммарной установленной мощности СД порядка 44,8 МВт величина располагаемой реактивной мощности Q_СДрасп может достигать значения 17,4 МВАр. Коэффициент активной нагрузки СД был принят равным типовому усредненному значению β=0,8, напряжение на зажимах СД принято равным номинальному U = U_Н .

Однако, использование компенсирующей способности СД пред­приятия связано с определенными издержками на оплату дополнительных потерь активной мощности в СД – ΔP_СД при генерации ими реактивной мощности. Расчеты показали, что для большинства СД предприятия, имеющих малые номинальные мощности (Р_н < 600 кВт), и малооборотных (n < 1000 об/мин), величина относительных потерь активной мощности ΔР_CД (по отношению к Q_СДрасп) превышает значение 2%.

Целесообразно рекомендовать для привлечения к генерации реактивной мощности достаточно мощные и высокооборотные СД предприятия. Величина Q_СДрасп этих двигателей составляет порядка 6,8 Мвар при относительно малых потерях ΔР_CД=1,3%.

Приведем пояснения расчетов Q_СДрасп и ΔР_СД на примере СД-1000. Для него располагаемая реактивная мощность определена по формуле Q_СДрасп = =387,2 квар. При известных значениях Д₁ и Д₂ определяется величина дополнительных активных потерь :

и в относительных единицах:

Аналогично определялись и значения расчетных параметров других СД.

Таким образом, величина Q_СДрасп этих двигателей составляет порядка 6,7 МВАр при относительно малых потерях ΔР_СД = 1,27 %. Итак, от высоковольтных СД предприятия теоретически может быть выдана реактивная мощность порядка 6,7 МВАр. При работе этих СД в режиме перевозбуждения только в часы максимума нагрузки энергосистемы (например, 4 часа в сутки) будет на 6,7 МВАр снижено максимальное потребление реактивной мощности, а потребление энергии от энергосистемы уменьшено на:

ΔW_{Q Σ} = Q _СДΣ ∙T _вкл^сд = = 9,78 млн. кВАр-ч.

где Q_СДΣ - располагаемая реактивная мощность привлекаемых к КРМ СД, МВАр;

Т_вкл^сд - годовое число часов включения СД, час.

Выясним следующее, не выгоднее ли заплатить энергосистеме за реактивную мощность и энергию, чем платить по более высокому тарифу за дополнительные активные потери в СД. Для этого следует сопоставить годовые затраты на оплату ΔР_СД с годовым эффектом, заключающимся в уменьшении платы за реактивные составляющие мощности и энергии.

Годовые затраты на покрытие дополнительных активных потерь можно выразить:

З_потΣ ^сд =b_p∙ΔP_СДΣ ∙T_вкл^сд ,

где b_p – дополнительная ставка тарифа оплаты активной энергии, руб./кВт.-ч.;

ΔP_СДΣ - величина активных потерь в СД , кВт.

Уменьшение годовых затрат на оплату потребляемой реактивной энергии из сети энергосистемы:

ΔП_Q^сд = b_Q ∙ ΔW_{Q Σ} ,

где b_Q - ставка тарифа оплаты реактивной энергии, руб./кВАр.-ч.

Расчеты за потребление реактивной мощности и энергии производятся ежемесячно в виде надбавок к тарифам на электрическую энергию в размере 8 % - за 1квар максимальной реактивной нагрузки и 1кВАр.-ч. реактивной энергии, потребляемой сверх экономических значений и 12% - за генерацию реактивной энергии в сеть. За потребление реактивной мощности и энергии в пределах экономических значений, т.е. при Q < Q_Э и W_Q < W_Qэ , указанных в договоре, расчеты предписано не производить. Как правило, предприятия работают с превышением договорных значений, т.е. b_Q = 0,08 b_p.

Приведем результаты расчетов экономических эффектов для различных вариантов использования СД завода. Имеем:

1. располагаемая минимальная реактивная мощность СД:

Q_СДрасп = 6,7 МВАр

2. активные потери в этих СД:

ΔP_СД = 86,5 кВт.

Если привлекать эти СД к генерации реактивной энергии 4 часа в сутки (как отмечалось выше), то они выработают:

ΔW_Q = Q_СДрасп ∙T_вкл^сд = = 9,8млн . кВАр.-ч.

При этом в тарифах 2002г.:

b_p = 0,1588 руб./кВт.-ч, b_Q = 0,0127 руб./кВАр.-ч.

Годовые затраты на покрытие дополнительных активных потерь составят:

З_потΣ ^сд = b_p ∙ΔP_СД ∙ T_вкл = = 20,05 тыс. руб.

Уменьшение годовых затрат на оплату потребляемой реактивной энергии из сети энергосистемы:

ΔП_Q^сд = b_Q ∙ ΔW_Q = = 124,46 тыс.руб.

Таким образом, выработка реактивной энергии от СД только в часы максимума энергосистемы (4 часа в сутки) позволит не только облегчить выполнение условий ДПЭ по экономическим значениям Q_э и W_Qэ , но и получить экономический эффект в размере :

Э_год = ΔП_Q^сд - З_потΣ ^сд =124,46 – 20,05 = 104,41 тыс. руб. в год.

Привлекая эти СД к генерации реактивной энергии практически круглосуточно (не менее 8700 час. в год), суммарная выработка ΔW_Q составит:

ΔW_Q= = 58 млн.кВАр.-ч.

При этом имеем:

З _{пот Σ} ^сд = = 119,5 тыс. руб.

ΔП_Q^сд = = 1,57 млн. руб.

Годовой экономический эффект составит величину:

Э _год = 1,57 – 0,119 = 1,45 млн. руб. в год

Аналогичные расчеты могут быть приведены для новых тарифов. [2]