Лекция. Технологический расход мощности и энергии в электрических сетях

Содержание лекции: технологический расход мощности и энергии, составляющие баланса электроэнергии, учет потоков и расхода электроэнергии в энергосистеме.

Цель лекции: изучить задачи расчета и снижения технологического расхода и прямых потерь энергии.

Технологический расход энергии (ТРЭ) обусловлен активным сопротивлением линии, обмоток трансформаторов, других устройств электрической сети и явлением короны в высоковольтных линиях, а также расходом электроэнергии на собственные нужды станций и подстанций, т.е. ТРЭ – это технические потери плюс расход собственные нужды станций и подстанций [6].

Технические потери – это нагрузочные потери плюс потери холостого хода, плюс потери, обусловленные погодными условиями.

Под термином «коммерческие» потери понимается часть отпущенной электроэнергии, имеющую значение безучетного потребления из-за хищения электроэнергии или из-за неоплаты за потребленную электроэнергию.

Технологический расход энергии должен учитываться при:

- разработке оптимального режима энергосистемы и схем соединения электросети;

- прогнозировании технико-экономических показателей работы энергосистемы;

- разработке схем развития электрических сетей энергосистемы и перспективных режимов;

- определении эффективности мероприятий по его снижению в электрических сетях;

- определении нормативов ТРЭ;

- расчете ставки (тарифа), учитывающей оплату потерь при ее передаче по различным электрическим сетям.

Решение задачи расчета и снижения технологического расхода и прямых потерь энергии состоит из следующих этапов:

1) Расчеты установившихся режимов электрических сетей и определение величин и структуры технологического расхода энергии по элементам сети.

2) Анализ полученных результатов расчетов и выявления элементов с наибольшими технологическими расходами энергии.

3) Анализ отчетных данных и баланса электроэнергии для выявления доли коммерческих потерь.

4) Оценка объема инвестиций для реализации мероприятий по снижению технологического расхода энергии и прямых потерь на рассматриваемый перспективный период.

Составляющие баланса электроэнергии [6].

Балансы электроэнергии составляются для оценки работы отдельных иерархических уровней управления энергосистемы – по электростанциям, подстанциям, по фидерам электрических сетей, по сетевым филиалам и по сетевой компании за отчетно-временные интервалы: год, квартал и месяц.

Баланс электроэнергии на каждом иерархическом уровне включает составляющие [6]:

где W_Г – величина электроэнергии, выработанная генераторами собственных станций;

W_ПО – величина электроэнергии, отпущенная собственным потребителям по выставленным финансовым документам (полезный отпуск электроэнергии);

W_СН – электроэнергия, израсходованная на собственные нужды электростанций, подстанций;

W_ХН – электроэнергия, израсходованная на хозяйственные нужды электростанций, подстанций;

W_ПН – величина электроэнергии, израсходованная на производственные нужды энергосистемы;

W_П – величина электроэнергии, поступающая из других энергосистем;

W_О – величина электроэнергии, переданная в смежные энергосистемы;

DW_ОТЧ – величина отчетных потерь электроэнергии (технические потери + коммерческие потери).

Отпуск в сеть W_ОС – разность между количеством электроэнергии W_П , поступившей в энергосистему по линиям электропередачи от электростанций, блок-станций, смежных энергосистем и количеством электроэнергии, переданной за пределы энергосистемы [6]:

.

Полезный отпуск W_ПО – количество электроэнергии, отпущенной собственными потребителями и учтенной расчетными приборами учета, установленными на границах раздела электросетей между энергоснабжающей организацией и потребителями.

Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций (W_СН) – потребление электроэнергии приемниками, обеспечивающими условия функционирования электростанций и подстанций в технологическом процессе выработки, преобразования и распределения электрической энергии. Это расход электроэнергии на электродвигатели механизмов, освещение и отопление головных сооружений.

Расход электроэнергии на хозяйственные нужды энергосистем (W_ХН) – потребление электроэнергии вспомогательными и непромышленными подразделениями, находящимися на балансе электрических станций и предприятий электрических сетей, необходимое для обслуживания основного производства тепловой и электрической энергии на электростанциях, а также передачи и распределения энергии. В номенклатуру хозяйственных нужд энергосистем входит расход электроэнергии в электросетях на следующие объекты и виды работ: ремонтные, механические, монтажные, наладочные, масляные хозяйства, базы механизации, склады оборудования и материалов, служебные помещения и т.д.

Расход электроэнергии на производственные нужды энергосистем (W_ПР) – потребление электроэнергии районными котельными и электробейлерными установками как состоящими на самостоятельном балансе, так и на балансе электростанций, а также на перекачку воды гидроаккумулирующими и перекачивающими установками.

Фактические (отчетные) потери электроэнергии (DW_ОТЧ) – разность между электроэнергией, поступившей в сеть, и электроэнергией, отпущенной из сети, определяемая по данным системы учета электроэнергии.

Абсолютная величина отчетных потерь:

Относительная величина отчетных потерь определяется как отношение абсолютных ТРЭ к электроэнергии, отпущенной в электросеть:

.

Учет потоков и расхода электроэнергии в энергосистеме.

Для количественной оценки и контроля выработанной и потребленной энергии необходим строгий учет, который состоит из двух взаимодополняющих операций – регистрации и передачи информации.

Различают расчетный (коммерческий) и технический (контрольный) учет, а также головной учет электроэнергии.

Расчетный (коммерческий) учет электроэнергии – учет выработанной, а также отпущенной электроэнергии – для денежного расчета за нее. Счетчики, устанавливаемые для этой цели, называются расчетными счетчиками.

Расчетный (коммерческий) учет используется для регулирования финансовых взаимоотношений между энергосистемой и потребителями. Введены различные системы тарифов за электроэнергию для расчетов:

- с бытовыми потребителями;

- с общественно-коммунальными потребителями;

- с промышленными и приравненными к ним потребителями.

Задача электроснабжающих предприятий производить или покупать необходимое потребителям количество энергии. Их работа состоит в управлении этой энергией и ее доставке каждому потребителю.

Финансовые ресурсы электроснабжающих предприятий складываются:

- из отпуска электроэнергии в распредсеть – потребителям (W_ОС);

- из энергии, выставленной к оплате (W_ОПЛ);

- от реальной оплаты счет-фактур, т.е. от количества энергии (W_РОПЛ), которая действительно оплачена.

Технический (контрольный) учет электроэнергии – учет для контроля расхода электроэнергии внутри электростанций, подстанций, предприятий на технологические нужды, а также для определения и анализа потерь электроэнергии в электрических сетях всех классов напряжения.

Приборным учетом величина технологического расхода энергии в подразделении электрической сети определяется как разность данных о поступлении и отпуске энергии собственным потребителям и в смежные электрические сети. Это непосредственно связано с контролем потоков энергии на входах и выходах предприятий электрических сетей.

Головной учет – учет количества электроэнергии, поступившей и переданной в электросети других энергосистем, участков РЭС, фидеров подстанций. Приборы головного учета устанавливаются на границах раздела принадлежности и эксплуатационной ответственности владельцев электросетей.

Для организации точек головного учета отделения электрических сетей в разрезе РЭС предварительно составляется перечень установленного оборудования. При этом указывают: наименование подстанции, наименование ячейки, где установлен учет, измерительный комплекс, коэффициент трансформатора тока и тип счетчика.

Согласно существующим правилам, система учета должна обеспечивать определение количества электроэнергии:

- выработанной генераторами электростанций;

- потребленной на собственные и хозяйственные нужды электростанций и подстанций;

- потребленной на производственные нужды энергосистем;

- отпущенной потребителям по линиям, отходящим от шин электростанций непосредственно потребителям;

- переданной в другие энергосистемы или от них;

- поступившей в электрические сети различных классов напряжения;

- отпущенной потребителям из электрических сетей;

- переданной по транзитным линиям;

- переданной на экспорт.

При современных масштабах недоучет хотя бы одного процента потребленной электроэнергии приводит к убыткам. Наиболее распространенные на практике нарушения и неисправности учета: повреждение счетчиков, нарушение схем соединения счетчиков, перегорание предохранителей трансформаторов напряжения, сгорание вторичных обмоток трансформаторов напряжения.

Для регулирования уровня технологического расхода энергии в электрических сетях важным показателем является напряжение на шинах подстанций. Качество электрической энергии имеет первостепенное значение при разработке мероприятий по снижению технологического расхода энергии. С этой целью энергоаудитору необходимо оценить основные показатели качества электроэнергии, исследовать потребители и источники реактивной мощности, а также средства и способы регулирования напряжения.