Баланс электрической энергии. Баланс мощности энергосистемы

1. Понятие «энергетический баланс»

2. Баланс электрической энергии

3. Баланс мощности энергосистемы

1. Энергетический баланс охватывает все элементы энергетического хозяйства от источника получения первичных энергетических ресурсов до полезного использования всех видов энергии потребителями.

Термин «энергетический баланс» означает полное количественное соответствие (равенство) для данного момента времени между расходом и приходом топлива и энергии в энергетическом хозяйстве.

В соответствии с этим энергетический баланс содержит две части: расходную и приходную.

Расходная часть определяет потребность в электроэнергии, теплоте, топливе и других энергоносителях.

Приходная часть отражает уровни добычи и производства топливно-энергетических ресурсов, необходимых для удовлетворения этой потребности.

Наиболее полную характеристику энергетического хозяйства дает общий (единый) энергетический баланс, который может быть разделен на частные балансы: топлива, теплоты, электрической энергии.

Электроэнергетический баланс представляет собой баланс потребности народного хозяйства в электроэнергии и производства ее различными типами электростанций.

Баланс электроэнергии неразрывно связан с балансом электрической мощности – балансом максимальной нагрузки потребителей и генерирующих мощностей с учетом рациональной величины резерва.

По периодам времени различают балансы: текущие (плановые отчетные) – на один год и перспективные – на ряд лет.

Плановый баланс производства и поставок электрической энергии и мощности разрабатывается РАО «ЕЭС России» с участием АО «ЦДУ ЕЭС России» на основании:

ü предложений поставщиков ФОРЭМ (ТЭС, ГЭС, АЭС и АО–Энерго) по поставке электрической энергии и мощности и ориентировочных расчетов тарифов на электрическую (тепловую) энергию и мощность;

ü предложений покупателей ФОРЭМ по балансу электрической энергии и мощности (для потребителей – субъектов ФОРЭМ предложений по объему покупки электрической энергии и мощности).

ФОРЭМ – Федеральный (общероссийский) оптовый рынок электрической энергии (мощности), который является сферой купли–продажи электроэнергии (мощности), осуществляемой его субъектами в пределах ЕЭС России.

При формировании баланса электрической энергии и мощности учитываются:

- потребности отраслей промышленности и населения в электрической энергии и мощности;

- платежеспособности потребителей;

- объемы и структура производства электрической энергии по типам генерирующих источников, электрические мощности электростанций и энергосистем, необходимые для покрытия нагрузок потребителей;

- перетоки электрической энергии и мощности между регионами, странами СНГ, Балтии и Закавказья, а также экспортные (импортные) поставки.

2. В общем виде баланс электроэнергии для энергосистемы может быть представлен следующим образом:

,

где Эi – выработка электроэнергии, производимой i-м типом электростанции;

Эпок – покупная электроэнергия;

Эj – полезное потребление электроэнергии потребителями;

Эпот – энергия, расходуемая на покрытие потерь;

Эсн – энергия, расходуемая на покрытие собственных нужд электростанций и передающих устройств;

Эвнеш – электроэнергия, продаваемая соседним регионам или идущая на экспорт.

Приходная часть баланса

Суммарная электроэнергия, вырабатываемая электростанциями данного энергообъединения и получаемая от других энергосистем (Эпок), составляет приходную часть баланса электроэнергии. Электроэнергия вырабатывается на тепловых, гидро– и атомных станциях.

Расходная часть баланса

Составление расходной части электроэнергетических балансов – основа для развития энергосистем, энергообъединений, Единой энергетической системы страны. Задача проектирования развития электроэнергетической системы (энергообъединения, ЕЭС) состоит в том, чтобы определить объемы развития электропотребления по группам потребителей и на этой основе найти рациональные пути увеличения мощностей и выработки электростанций или в составлении перспективного баланса энергообъединения.

Потребителями электроэнергии являются:

ü предприятия промышленности (Эпр);

ü электрофицированный транспорт (Этр);

ü коммунально-бытовое хозяйство (Экб);

ü сельское хозяйство (Эсх);

ü непромышленные предприятия (Энепром).

Для расчета электропотребления используется метод прямого счета, основанный на применении укрупненных удельных или обобщенных показателей расхода электроэнергии и плановых или прогнозных данных по объемам производства отраслей народного хозяйства.

Потребность в электроэнергии для действующих (нереконструируемых и нерасширяемых) предприятий определяется на основании отчетного электропотребления с учетом тенденции прогнозов его изменения в перспективе. Для реконструируемых и вновь сооружаемых предприятий – по данным специализированных проектных институтов.

Для промышленных предприятий потребность в электроэнергии, Эпрi, вычисляется по формуле:

Эпрi = э прi · Vпрi,

где э прi – расход электроэнергии на единицу продукции;

Vпрi – планируемый годовой объем продукции i-го промышленного производства.

Удельный расход электроэнергии, как правило, устанавливается на единицу натуральной готовой продукции (например, кВт·ч на 1 т проката). Для производств, характеризующихся большой номенклатурой изделий, устанавливают общезаводской удельный расход с отнесением его в промышленности к 1 млн р. валовой продукции предприятия, а в строительстве к 1 млн р. объема выполняемых строительно-монтажных работ.

Потребление энергии магистральным железнодорожным транспортом зависит от протяженности электрифицированных дорог и рассчитывается на основе удельного электропотребления.

Для ориентировочной оценки перспективного потребления электроэнергии на производственные нужды сельскохозяйственных потребителей используются обобщенные показатели удельного электропотребления в кВт·ч, э сх, на одного сельского жителя, Жсх,

Эсх = э сх · Жсх.

Расход электроэнергии на нужды быта и сферы обслуживания оценивается на основании данных о количестве населения города или сельского населенного пункта, Ж, и удельных норм расхода электроэнергии, э кб, и рассчитывается по формуле:

Экб = э кб · Ж.

Численные значения удельных норм расхода электроэнергии в жилом и общественном секторе зависят от экономического района и должны корректироваться с учетом местных условий и фактически достигнутого в данном городе удельного электропотребления.

Расход электроэнергии на собственные производственные нужды электростанций, Эсн, в значительной мере зависит от выработки электрической и тепловой энергии на электростанциях и колеблется в широких пределах – от 0,3 до 10% – в зависимости от типа электростанции, ее мощности и вида сжигаемого топлива.

Технологический расход электроэнергии на передачу и распределение (потери в сетях) включает «омические» потери электрической энергии в линиях электропередач (ЛЭП) и распределительных линиях разных напряжений, элементах подстанций. Величина потерь в электросетях, Эпот, может быть определена как разница между всей электрической энергией, поступившей в сеть энергообъединения, Эсети, и общим полезным отпуском из этих сетей, Эполез,

Эпот = Эсети – Эполез.

Потери в электросетях (в %) рассчитываются по формуле

ΔЭпот = · 100.

3. Баланс мощности энергосистемы предусматривает соответствие (равенство) между приходной и расходной частью.

Баланс мощности строится отдельно для активной и реактивной мощности.

Приходная часть баланса активной мощности включает суммарную располагаемую активную мощность электростанций данного энергообъединения в момент времени, а также величину активной мощности, получаемой от других энергообъединений.

Расходная часть баланса активной мощности складывается из максимальной активной нагрузки данного энергообъединения, расхода активной мощности на собственные нужды, потерь в электрических сетях, величины активной резервной мощности и активной мощности, отдаваемой в другие энергообъединения.

Приходная часть баланса реактивной мощности включает реактивную мощность электростанций, мощность компенсирующих устройств энергообъединения, зарядную мощность линий электропередачи.

Расходная часть баланса реактивной мощности складывается из реактивной мощности потребителей с учетом собственных компенсирующих устройств и потерь реактивной мощности.