Балансы мощности и электроэнергии

Развитие генерирующих мощностей ЭЭС должно обеспечить полное покрытие прироста нагрузки при нормативном качестве электроэнергии. Размер суммарного ввода мощности на электростанциях, необходимого для покрытия планируемого прироста нагрузки с заданной надёжностью, определяется на основании балансов мощности и энергии. В ходе составления балансов мощности формируются конкретные варианты ввода мощностей на электростанциях.

Балансы мощности составляют для ОЭС по годам расчётного периода (5 – 15 лет). Балансы мощности ОЭС составляют для часа совмещённого максимума ЕЭС (декабрь). Баланс мощности каждой ОЭС проверяется также для часа собственного максимума нагрузки. Это позволяет выявить загрузки связей с другими ОЭС. При составлении баланса мощности последовательно осуществляется расчёт его расходной части (потребности) и приходной части (покрытие).

Прогнозирование максимума нагрузки рассмотрено в предыдущей главе. Перетоки мощности между ЭЭС (передача, получение) принимаются исходя из баланса мощности более крупного энергообъединения, в состав которого входит рассматриваемая энергосистема (для ОЭС – ЕЭС).

Наиболее простым способом определения резерва мощности является нормативное задание резерва в процентах максимальной нагрузки. Рекомендуемые значения: Европейская секция ЕЭС - 17 %; ОЭС Сибири - 12%; ОЭС Востока - 22 %.

Суммарный резерв европейской секции ЕЭС распределяется между ОЭС, входящими в эту секцию, в следующей пропорции: ОЭС Северо-Запада - 0,15; ОЭС Центра - 0,32; ОЭС Северного Кавказа - 0,10; ОЭС Средней Волги - 0,11; ОЭС Урала - 0,32. Такой способ может давать значительную погрешность, поскольку не учитывает зависимости резерва от структуры генерирующей мощности, режима электропотребления, взаимного резервирования по МЭП. Для уточнения величины резерва используют более сложные методы расчёта.

Установленная мощность электростанций определяется по номинальным параметрам оборудования. В действительности не вся установленная мощность электростанций может быть использована. Снижение располагаемой мощности по сравнению с установленной по отчётным данным достигает 10 – 17 %.

Неиспользуемая мощность определяется как сумма:

- мощности агрегатов, которые к моменту прохождения максимума нагрузки ещё не полностью освоены в эксплуатации (головные образцы нового оборудования, первые агрегаты вводимых в данном году электростанций и последние агрегаты на электростанциях, где в данном году вводится более одного агрегата);

- снижения мощности электростанций из-за ограничений по выдаче мощности или отсутствия тепловых нагрузок на ТЭЦ;

- свободной мощности ГЭС, которая не может быть использована в графике нагрузки системы (с учётом несения резервных функций) в условиях расчётного маловодного года

,

где - располагаемая мощность ГЭС;

- мощность участия ГЭС в покрытии максимума нагрузки;

- часть резерва ЭЭС, размещаемая на ГЭС.

Таблица. – Структура баланса мощности

При определении установленной и располагаемой мощности электростанций учитывается, что часть оборудования электростанций подлежит реконструкции, модернизации и демонтажу (реконструкция: перевод КЭС в ТЭЦ). Экономически эффективна замена оборудования на 9 – 13 МПа и ниже, если оборудование используется более 2500 ч в году (в Европейской части). (9 МПа – от 25 до 100 МВт, 13 МПа – 150, 200 МВт).

Разность между суммарной потребностью ЭЭС в мощности и суммарной возможной к использованию мощностью электростанций (строка 10 в табл.) представляет дефицит или избыток мощности в ЭЭС. Баланс мощности считается удовлетворительным, если дефицит (избыток) не превышает половины мощности наиболее крупного агрегата.

При больших дефицитах (избытках) необходимо корректировать ввод мощности на электростанциях. Если такая корректировка вводов невозможна, то баланс сводится за счёт изменения размеров перетоков мощности с соседними ЭЭС при соответствующей корректировке ввода мощностей этих ЭЭС. Если и это невозможно, то в балансе системы фиксируется наличие дефицита (избытка) мощности и указывается изменение фактического резерва по отношению к расчётному.

Баланс электроэнергии энергосистем, ОЭС и ЕЭС составляется в целях:

- проверки возможности выработки требуемого количества электроэнергии в течение года электростанциями, учтенными в балансе мощности;

- определения перетоков электроэнергии между энергосистемами;

- определения потребности энергосистемы в топливе.

Расходная часть баланса электроэнергии складывается из электропотребления энергосистемы, экспорта, планируемой передачи электроэнергии в другие энергосистемы и расхода электроэнергии на заряд ГАЭС.

Приходная часть баланса электроэнергии включает выработку электроэнергии электростанциями энергосистемы, импорт и планируемое получение из других энергосистем.

Существует различие в составлении балансов ЭЭС европейской и азиатской частей страны. В европейских ЭЭС – высокая неравномерность режимов электропротребления. Размеры обмена энергией с другими ЭЭС определяются при условии, что для электростанций должны находиться в ограниченном диапазоне. Этот диапазон соответствует оптимальному использованию электростанций в суточных графиках нагрузки в течение года.

не. В объединениях с большим удельным весом ГЭС и изолированных энергосистемах производится проверка балансов электроэнергии для условий расчетного маловодного года.

Годовое число часов использования участвующей в покрытии максимума нагрузки энергосистем мощности АЭС принимается в размере 6500-7000 ч.

Выработка ГЭС учитывается в балансе по среднемноголетней величи

При определении режимов работы ТЭЦ учитывается уровень тепловых нагрузок. По предварительным оценкам годовое число часов использования загруженного по тепловому графику оборудования ТЭЦ в европейской части страны рекомендуется принимать в диапазоне 4000-4500 ч, азиатской части - 4500-5000 ч.

Оптимальные числа часов использования располагаемой мощности КЭС на угле в диапазоне 4500-6000 (6500) ч (большее значение для ОЭС Сибири).

Числа часов использования КЭС-ПГУ могут изменяться в широком диапазоне от 4500 до 6500 ч, их определение должно базироваться на основе специального анализа суточных и годовых режимов работы на перспективу.

Баланс энергии в энергосистемах ОЭС Северо-Запада, ОЭС Центра, ОЭС Северного Кавказа, ОЭС Средней Волги и ОЭС Урала замыкают КЭС, работающие на газомазутном топливе, годовое число часов использования мощности которых должно приниматься в соответствии с реальной загрузкой их в суточном и годовом разрезе, но не менее 2500-4000 ч.

Баланс электроэнергии считается удовлетворительным, если использование располагаемой мощности тепловых электростанций, как правило, не превышает 6500 ч в год.

Таблица. – Баланс электроэнергии

Для более точного учёта режима ТЭС выполняют расчёты оптимальных режимов электростанций в суточных графиках рабочих и выходных дней различных сезонов года. Переход от суточных показателей к годовым осуществляется с учётом сезонной неравномерности электропотребления.

В ЭЭС Сибири с высоким удельным весом ГЭС при составлении баланса электроэнергии определяют мощности КЭС, необходимые для сведения баланса в расчётных маловодных условиях на ГЭС:

,

где - потребность в энергии;

- выработка электроэнергии на ГЭС в маловодных условиях;

- выработка электроэнергии на ТЭЦ при полной загрузке по теплу;

- предельное технически возможное для КЭС. При базисном режиме в течение года =6500 ч.