Энергосбережение в электрических сетях и в системах аккумуляции электроэнергии

Лекция 7.

Структура энергетического комплекса России.

Проведенная в последние годы реформа энергетики предусматривает внедрение в отрасли следующей структуры:

1) Генерирующие мощности (электрические станции, ТЭЦ, котельные).

2) Передающие электрические сети.

3) Распределение и потребление электрической и тепловой энергии (включая тепловые сети).

На каждом из этих трех уровней предусматривается внедрение частной собственности на производственные мощности и развитие конкуренции.

На сегодняшний день собственником электрических сетей остается государство. В то же время на крупных промышленных предприятиях существуют свои электрические сети, в рамках предприятия. Таким образом, можно выделить три группы собственников электрических сетей:

1) Государственные сети – крупные высоковольтные линии для передачи электроэнергии на большие расстояния.

2) Сети, являющиеся собственностью предприятий различных форм собственности – их нагрузка, структура и прочие параметры ориентированы на обслуживание потребностей конкретного предприятия или группы взаимосвязанных предприятий.

3) Частные электрические сети – собственность акционерных обществ, предназначены, как правило, только для переброски электроэнергии на значительные расстояния.

Потребитель электроэнергии оплачивает ее стоимость производителю (электрической станции) и стоимость ее транспортировки (электрическим сетям).

Права собственника электрических сетей:

1) Выбирать себе производственных партнеров (производителей и потребителей энергии).

2) Участвовать в согласовании условий передачи энергии, в частности, параметров электрического тока, с учетом своих возможностей и потребностей партнеров.

3) Устанавливать плату за свои услуги Пл = Затр + ПР, где Затр – чистые затраты на обслуживание сетей, ПР – прибыль собственника.

4) Участвовать в разработке обоснованных тарифов на электроэнергию.

5) Участвовать в разработке стандартов на электроэнергию.

6) Проводить строительство новых линий электропередачи.

Обязанности собственника электрических сетей:

1) Соблюдать взятые на себя обязательства перед партнерами (по объемам передаваемой энергии, ее параметрам, стоимости услуг и т.п.)

2) Обеспечивать удовлетворительное техническое состояние существующих сетей путем организации своевременного контроля и ремонта. Таким образом, обслуживанием государственных сетей занимаются государственные организации или иные организации, заключившие договор с государством на выполнение этого вида работ. Обслуживание локальных сетей предприятия обеспечивает соответствующее подразделение или служба предприятия. Организацией ремонта и обслуживанием частных сетей занимается собственник.

3) В то же время, поскольку в России законодательно закреплен государственный метрологический контроль и надзор, собственники электрических сетей обязаны обеспечивать доступ контролирующих лиц на свои предприятия.

Следует отметить, что значительная часть сетей достаточно изношена и требует не просто поддержания, но капитального ремонта. Кроме того, необходима организация охраны особенно крупных и важных линий от вредителей, террористов, воров. На все это нужны значительные денежные средства. Но инвесторов пока нет, ни на государственном уровне, ни на частном. А попадать в зависимость от иностранного капитала в таком стратегически важном вопросе нельзя.

В условиях рыночной экономики и частной собственности на средства производства меняются приоритеты, критерии оптимальности эксплуатации. Главным становится не выработка максимума продукции и не экономия ресурсов, а получение максимума прибыли. Но даже в этих условиях собственники заинтересованы в снижении нерациональных потерь энергии.

Потери энергии в электрических сетях:

Потери электроэнергии на какой-либо линии электроснабжения за учетный период составляют:

ΔЕ = 3К²_Ф I²_СР R_Э t_Р,

где: Кф – коэффициент формы графика нагрузки, Кф = Iск / Iср;

– для электрических нагрузок большинства промышленных предприятий Кф = 1,01-1,10 и является коэффициентом графика суточной нагрузки, учитывает суточную неравномерность потребления электроэнергии;

– для сетей, рассчитанных на передачу электроэнергии в больших количествах (большой мощности) и на большие расстояния, коэффициент Кф учитывает суточную и сезонную неоднородность потребления энергии, влияние трансформаторных подстанций, покрытие нагрузки в базовой и пиковой составляющих различными генераторными мощностями и другие факторы..

Iск – среднеквадратичная величина тока;

Iср – средняя величина тока (Iср – средняя за характерные сутки величина тока линии);

Iср = или Iср = );

Эа, Эр – расход активной и реактивной энергии за характерные сутки, кВт ч, передаваемая мощность;

U – линейное напряжение, кВ;

tр – число рабочих часов за характерные сутки (за учтённый период);

cosφ_СВ – средневзвешенная величина коэффициента мощности линии;

Rэ – эквивалентное активное сопротивление линии.

Таким образом, для уменьшения потерь электроэнергии в электросетях проводят следующие мероприятия.

1) Повышают напряжение.

Для переменного тока допустимо повышение до 500 кВ, выше нельзя, так как становятся слишком большими потери индуктивные и емкостные. Для постоянного тока – до 1200 кВ, но требуется преобразование переменного тока в постоянный и обратно. Сила тока составляет величины порядка 1¸10 кА и определяется как передаваемая мощность деленная на напряжение. Напряжение у потребителя значительно ниже напряжения в передающих сетях, поэтому возникает потребность в трансформаторных подстанциях. Строительство и эксплуатация таких подстанций связаны с экономическими затратами. Кроме того, при трансформации напряжения идут потери энергии. Следовательно, существует оптимальное, экономически и технически целесообразное напряжение в электрических сетях.

2) Повышают cosφ_СВ.

Возможности повышения cosφ_СВ ограничены уровнем развития современных технических средств.

3) Снижают сопротивление.

Для снижения сопротивления используют провода из определенных материалов (алюминий и сплавы на основе алюминия, на коротких линиях – медь) и определенного диаметра. Оптимальный диаметр должен обеспечивать достаточно малое сопротивление. Но при уменьшении сопротивления увеличивается сила тока, и параметры проводов должны обеспечивать их долговременную работу при нагрузке, которой они подвергаются.

Кроме потерь электроэнергии, возможны прочие потери в сетях:

1) Поэтому линии электропередач стараются облегчать по весу, использовать белее легкие и дешевые материалы для проводов и изоляции.

2) Применяют наиболее экономичные конструкции опор.

3) Устанавливают защиту от последствий резких колебаний напряжения и пр.

Не только техническое состояние оборудования, но и режимы его эксплуатации должны соответствовать стандартам. И в первую очередь, должны поддерживаться требуемые напряжение и частота электрического тока.

Ведение документации является важной формой учета рациональных расходов и потерь энергии, а также обеспечивает возможность контроля эксплуатации сетей. Анализ технической документации позволяет выявить степень износа оборудования (по датам его установки и ремонтов) и аварийно опасные участки. Анализ финансовой документации дает представление о правильности использования денежных средств. Журналы эксплуатации позволяют выявить степень соблюдения методов и методик эксплуатации оборудования, оборудование, требующее ремонта, аварийно опасные участки.

Одной из форм обеспечения энергосбережения является работа с персоналом, которая включает следующие направления:

1) Предварительное обучение вновь принимаемых работников.

2) Периодическое (раз в год, раз в несколько лет) проведение экзаменов для персонала по методам работы на оборудовании и по технике безопасности).

3) Периодическое обучение персонала.

4) Внеочередное обучение персонала при установке нового оборудования.

Соблюдение правил техники безопасности позволяет не только предотвращать аварии и травматизм, но и оптимально эксплуатировать оборудование.

Системы аккумуляции электроэнергии представлены двумя видами:

1) На гидроэлектростанциях в часы пониженной нагрузки турбина (или часть турбин) работает в режиме подъема воды в водохранилище верхнего уровня, забирая электроэнергию из сети. В часы повышенной электрической нагрузки вода из верхнего водохранилища подается на турбину и повышает выработку электроэнергии.

2) На других видах электростанций существуют кислотные аккумуляторы, конденсаторы, способные накапливать некоторое количество энергии (или электрический заряд). Но мощность этих устройств мала и позволяет поддерживать аварийное энергоснабжение в течение очень короткого промежутка времени (от нескольких минут до нескольких часов).

В целом можно сделать вывод, что системы аккумуляции электроэнергии развиты недостаточно, не существует современных достаточно мощных технических устройств.

В качестве аккумулятора тепла можно рассматривать паровой аккумулятор, конструкция которого будет подробно рассмотрена ниже. Мерами по энергосбережению в подобных устройствах являются:

– достаточная теплоизоляция;

– соблюдение правил эксплуатации.

Дата добавления: 2014-01-11