2. 2№Графики нагрузок и их характеристики

Поскольку до настоящего времени не решена проблема аккумулирования электрической энергии и в незначительной степени решены вопросы аккумулирования тепловой энергии (баки-аккумуляторы), все энергосистемы работают при переменном графике нагрузок. Это определяется тем, что большинство технологических установок, потребляющих тепловую и электрическую энергию, не могут эксплуатироваться в базовом режиме, поскольку цикл их деятельности не непрерывный, но требуют перерыва и остановок на перегрузку, ремонты, отдых персонала и т.п. Также неравномерно потребление энергии в быту и городским хозяйством. Неравномерности потребления энергии имеют, как правило, суточные, недельные и годовые циклы.

Особенности графиков нагрузок мы рассмотрим на примере энергосистем, основной продукцией которых является электрическая энергия. Энергосистемы формируются по территориальному принципу и включают в себя расположенные на данной территории электростанции, потребителей электроэнергии и связи с соседними системами.

В суточном графике электрических нагрузок в энергосистеме (см. рисунок) можно выделить базовую, полупиковую и пиковую области нагрузок.

В базовой области, ограниченной сверху ординатой, соответствующей минимальной суточной (ночной) нагрузке, потребляемая мощность

P = P /P_max, (1)

где Р - текущая нагрузка, МВт;

Р_max - максимальная суточная нагрузка, МВт, не меняется в течение суток.

Пиковые области, соответствующие утреннему и вечернему пикам нагрузки, длительностью по 3-4 часа, ограничены снизу ординатой, соответствующей минимальной нагрузке в обеденный период.

Между ними располагается полупиковая область, протяженность ее 16-

18 ч.

Основными показателями графика нагрузок являются: коэффициент неравномерности

α_сут = P_min / P_max

представляющий собой отношение минимальной и максимальной суточных нагрузок, а также

коэффициент заполнения

₁ 



α_з = _

0

P·dτ / P_max,

где Р - текущая нагрузка,  = 24 ч. - время суток

Коэффициент заполнения представляет собой отношение площади под кривой нагрузок к площади прямоугольника с ординатой, соответствующей максимальной суточной нагрузке, и длиной, равной времени суток (τ = 24 ч.).

Графики нагрузок выходных дней существенно отличаются от графиков рабочих дней (большие значения _сут и _з при снижении уровня нагрузок), а также имеются сезонные отличия дневных графиков нагрузок (для зимних - более высокий уровень).

Поскольку система обязана надежно покрывать максимальную дневную нагрузку (в году), то установленная электрическая мощность системы должна соответствовать максимальной нагрузке с учетом запаса на непредвиденные отклонения и резервирования.

Основная задача управления энергосистемой состоит в том, чтобы приводить суммарную выработку электроэнергии в соответствие с непрерывно меняющимся потреблением. Поскольку система состоит из большого количества неоднотипных по энергетическим характеристикам агрегатов, существует большое количество вариантов обеспечения соответствия вырабатываемой и потребляемой мощностей. Однако эти варианты будут отличаться экономичностью и надежностью. Поэтому основной задачей диспетчерских служб энергосистем является вы- бор наиболее экономичных вариантов.

Наиболее сложной проблемой является покрытие полупиковых нагрузок, которые составляют зачастую до 25% от Р_max и имеют продолжительность до 75% от общего времени эксплуатации. Для покрытия полупиков в настоящее время используются гидроэлектростанции и конденсационные тепловые электростанции с мощными энергоблоками.

Суточные и годовые графики потребления тепловой энергии сильно зависят от технологического назначения предприятия и от развитости коммунально- бытового сектора предприятия. Годовые графики нагрузок характеризуются так- же годовым числом часов использования максимальной (или установленной) мощности

^Tmax ^=годp·dτ / p_max , где τ_год = 8760 час.