Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Полоцкий государственныйуниверситет»
кафедра ХТТиУМ
Контрольная работа
по курсу «Энергосбережение и энергетический менеджмент»
Тема: Графики нагрузки различных типов потребленийэлектроэнергии и энергосистемы в целом, их обеспечение и регулирование
Выполнил:
студент группы 05 — ХТз-1
Окружной А.Н.
Новополоцк 2010
Введение
Одним из наиболеесовершенных видов энергии является электроэнергия. Ее широкое использованиеобусловлено следующими факторами: — возможность выработки электроэнергии вбольших количествах вблизи месторождений и водных источников; — возможностьтранспортировки на дальние расстояния с относительно небольшими потерями; — возможностьтрансформации электроэнергии в другие виды энергии: механическую, химическую,теговую, световую; — отсутствие загрязнения окружающей среды; — возможностьприменения на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивныхтехнологических процессов с высокой степенью автоматизации.
Тепловая энергия широкоиспользуется на современных производствах и в быту в виде энергии пара, горячейводы, продуктов сгорания топлива.
Электрическая и тепловаяэнергия производится на:
1) тепловых электрическихстанциях на органическом топливе (ТЭС) с использованием в турбинах водяногопара (паротурбинные установки — ПТУ), продуктов сгорания (газотурбинные установки- ГТУ), их комбинаций (парогазовые установки — ПГУ);
2) гидравлических электрическихстанциях (ГЭС) использующих энергию падающего потока воды течения, прилива;
3) атомных электрических станциях(АЭС), использующих энергию ядерного распада.
Тепловые электрическиестанции (ТЭС) можно разделить на конденсационные электрические станции (КЭС),производящие только электроэнергию (они называются также ГРЭС — государственныерайонные электростанции), и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) — электрические станциис комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии.
/>/>1. Графики электрической и тепловойнагрузки
По форме графиков нагрузокразличают пять групп промышленной нагрузки, коммунально-бытовое потребление,электрический транспорт, уличное освещение, сельскохозяйственные нужды.Промышленная нагрузка за счет одно- и двухсменных предприятий снижается вночное и вечернее время.
Коммунально-бытовоепотребление, значительно возрастает в утреннее и вечернее время, вечерний пик — более продолжителен. Транспортные перевозки имеют пики в утренние и вечерние часы.Уличное освещение имеет максимум в ночные часы. Сельскохозяйственные графикипотребления достаточно равномерны с сезонным изменением его величины.
Суммарный график нагрузокполучают путем почасового сложения нагрузок всех потребителей для типичнозимних и типично летних месяцев
/>
Рис.1 Суммарный график нагрузки в зимниесутки.
/>
Рис.2 Суммарный график нагрузки в летниесутки.
Зимний график имеет 2пика (рис 1), летний — 3 (рис 2), что объясняется более длинным, световым днем(освещение включается после окончания работы на односменных предприятиях и снижениятранспортных перевозок).
Летние нагрузки меньше поабсолютной величине.
Для определения годовойпотребности в электроэнергии используются годовой график продолжительностинагрузок (рис 3)
/>
Рис.3 Годовой график продолжительностинагрузок и годовойграфик месячных максимумов (рис 4).
/>
Рис.4 Годовой график месячных максимумов.
Продолжительность нагрузкиопределяют суммированием ее за 210 зимних суток и 155 летних суток. Площадь подкривой годовой продолжительности нагрузок определяет суммарную годовуюпотребность в электроэнергии.
2. Способы покрытия пиковэлектрической нагрузки
В связи со значительнойнеравномерностью электрической нагрузки в течение суток важной задачей являетсярациональное покрытие относительно кратковременных, но значительных пиковнагрузки. По числу часов использования максимума нагрузки различают базовые,полупиковые и пиковые агрегаты. Для базовых электростанций использованиемаксимума нагрузки составляет в год 6000 — 7500 ч, для полупиковых и пиковых — соответственно 2000 — 6000 и 500 — 2000 ч.
Поскольку существующиеКЭС и ТЭЦ не в состоянии обеспечить полностью покрытие переменного графика электрическойнагрузки, следует разрабатывать и вводить в действие специальные полупиковые ипиковые агрегаты.
При проектировании кбазовым электростанциям предъявляется, прежде всего, требование высокойтепловой экономичности, что определяет повышенные капитальные вложения.
Для ТЭС, работающихотносительно небольшое число часов в году (пиковых и полупиковых), основнымтребованием является высокая маневренность и низкие капитальные вложения, хотяиногда это достигается за счет снижения тепловой экономичности.
Рассмотрим основныеспособы покрытия пиков электрической нагрузки
1. Использованиегидроэлектростанций благодаря простоте пуска, останова и изменения нагрузкиявляется наилучшим способом
2. Использование резервамощности обычных паротурбинных энергоблоков, работающих в режиме частых пускови остановов.
3 Применение высокоманевренныхагрегатов, таких, как пиковые и полупиковые паротурбинные, газотурбинные ипарогазовые гидроаккумулирующие электростанции. Гидроаккумулирующиеэлектростанции в период минимальных электрических нагрузок перекачивают воду изнижнего водохранилища в верхнее, потребляя энергию из сети, а в период максимальныхнагрузок работают, как ГЭС
4. Использование временнойперегрузки паротурбинных ТЭС за счет режимных мероприятий (изменение параметровпара перед турбиной, отключение ПВД и т д )
5. Аккумулирование энергиипутем заполнения газохранилищ для сжатого воздуха, используемого затем вгазотурбинных установках, накопление теплоты в виде горячей воды иэлектроэнергии в электрических аккумуляторах
Для облегченияпрохождения пиков электрической нагрузки можно использовать выравниваниеграфиков нагрузки, под которым понимают активное воздействие на режимпотребления, приводящее к уменьшению максимумов нагрузки. Достижению этих целейслужат увеличение сменности работы предприятий при использовании поощрительных ночныхтарифов на электроэнергию, создание объединенных энергосистем за счет разновременностимаксимума нагрузки в районах с различной географической долготой, наличиепотребителей регуляторов, часы, работы которых определяет энергосистема.
/>
Рис 5. Годовой график продолжительности коммунально-бытовойнагрузки.
Большое значение дляопределения режимов работы ТЭЦ и котельных при проектировании системтеплоснабжения имеет годовой график, но продолжительности коммунально-бытовойнагрузки (рис 5). Он показывает изменение теплофикационной нагрузки включающейв себя тепло на отопление и горячее водоснабжение от ее максимального значениядо минимального в течение всего года.
Для построения годовогографика необходимо знать длительность стояния различных температур наружноговоздуха в отопительный период для данного климатического пояса, где сооружаетсяТЭЦ или котельная, определить часовой расход теплоты на отопление, вентиляцию игорячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха построитьтемпературный график сети (рис 6) соответственно температурному, графику ипродолжительности каждого расхода построить годовой график отпуска теплоты.
/>
Рис 6.Температурный график сети.
В целях стимулированиярационального использования топливно-энергетических ресурсов осуществляетсяустановление сезонных цен на природный газ и сезонных тарифов на электрическуюи тепловую энергию, дифференцированных по времени суток и дням недели тарифовна эти виды энергии, а также других форм стимулирования в порядке, определяемомправительством Республики Беларусь.
Важным моментомэкономического стимулирования энергосбережения является переход с одноставочныхна двухставочные и зонные тарифы, позволяющие сгладить национальную кривуюнагрузки. Это приводит к повышению энергоэффективности на этапе производстваэлектрической и тепловой энергии. График (рис. 7) наглядно показывает, чтопотребителю чрезвычайно выгодно снижать нагрузку в часы, когда тариф в энергосистемемаксимальный.
/>
Рис.7 Суточное электропотребление (кривая1) и тариф, дифференцированный по времени суток (кривая 2), дляэлектрометаллургического завода в Германии
Тарифы на электрическую энергию(мощность) — системы ценовых ставок, по которым осуществляются расчеты заэлектрическую энергию (мощность).
Двухставочный тариф — тариф для промышленных и приравненных к ним потребителей, предусматривающий основнуюплату (за договорную или фактическую величину наибольшей получасовойсовмещенной активной мощности, потребляемой в часы максимальных нагрузокэнергосистемы) и дополнительную плату (за фактическое количество потребленнойактивной энергии) за расчетный период.
Основная плата двухставочноготарифа — цена 1 кВт договорной или фактической величины наибольшей потребляемойактивной мощности, принимаемая в соответствии с декларацией об уровне тарифов наэлектрическую энергию, отпускаемую республиканскими унитарными предприятиями электроэнергетикиконцерна «Белэнерго».
Дополнительная плата двухставочноготарифа — цена 1 кВт·ч потребляемой активной энергии, принимаемая в соответствиис декларацией.
Расчетный период — установленныйдоговором энергоснабжения период времени (месяц), за который должна быть учтенаи оплачена абонентом потребляемая электрическая энергия и мощность.
График нагрузки — последовательностьусредненных значений электрической нагрузки потребителей на определенном временноминтервале. Различают суточный, недельный, декадный, месячный, квартальный и годовойграфики нагрузки, а также графики нагрузки энергосистемы (суммарный графикмножества потребителей) и отдельных потребителей.
Выравнивание графиканагрузки — снижение суточного максимума с компенсацией неполученной потребителямиэлектроэнергии во внепиковые часы.
Литература
1. Кириллин В.А., Сычев В.Ч. Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика.- М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Теплотехническое оборудование и теплоснабжениепромышленных предприятий. Под ред. БН Голубкова М.: Энергия, 1979.
3. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции М.: Энергоатомиздат,1987
4. Тепловое оборудование и тепловые сети. Г.А. Арсеньев и др.М.: Энергоатомиздат, 1988.
5. Андрющенко А.И., Аминов Р.3. Хлебалин Ю.М.Теплофикационные установки и их использование М.: Высшая школа, 1989.