Особенности бесперебойного электроснабжения потребителей

Для обеспечения высокой надежности электроснабжения потребителей, генерирующие источники и потребители объединяются с помощью линий электропередачи в энергосистемы, что создает возможность снабжения потребителей от различных источников. Обычно в состав энергосистем входят электростанции разных типов и мощностей, например гидроэлектростанции, теплоэлектроцентрали, тепловые конденсационные, атомные, газотурбинные, парогазовые, гидроаккумулирующие, геотермальные, дизельные электростанции и др.

В этом случае характер режимов работы и эксплуатации электрических станций зависит не только от нагрузки потребителей, но и от условий распределения нагрузки между станциями при соблюдении баланса энергии при потреблении, производстве и потерях ее во время транспортировки. Суммарная нагрузка потребителей, а значит, и электростанций в энергосистеме существенно меняется в течение суток, недели, а также в зависимости от времени года. Поэтому различают суточную, недельную, сезонную и годовую неравномерности нагрузки.

Статистический анализ суточных графиков электрической нагрузки отдельных электростанций (ТЭС) и энергосистем в целом показывает, что происходит их систематическое разуплотнение. Это объясняется как ростом бытовых нагрузок, так и уменьшением числа предприятий, работающих в ночное время. Кроме того, нагрузка промышленных потребителей в воскресные и праздничные дни существенно падает, поэтому заметно уменьшается общая электрическая нагрузка ТЭС.

На рис. 1 представлены графики нагрузок одной из энергосистем в характерные дни недели для различных сезонов года. Из графиков видно, что максимальные уровни нагрузки наблюдаются зимой, весной и летом происходит заметное снижение потребления электроэнергии. Кроме того, эти графики показывают резкое снижение и сглаживание нагрузки в выходные дни, что обусловлено перераспределением бытовой нагрузки в течение выходного дня и снижением потребляемой мощности промышленными предприятиями, работающими в основном в односменном или двухсменном режиме. В начале понедельника нагрузка снова возрастает [1].

Рис.

1 -

1. Типичные графики нагрузок энергосистемы в характерные дни: зимний период, 2 - осенне-весенний период, 3 - летний период.

Суточный график электрической нагрузки энергосистемы в обычный рабочий день, как правило, имеет один или два пика - утренний и вечерний и соответственно один или два провала - дневной и ночной. На рис. 2 представлен типичный график нагрузки в течение рабочего дня [2].

Современные газотурбинные установки (ГТУ) даже большой мощности обладают высокой маневренностью и могут пускаться и набирать нагрузку до номинальной мощности за 15-30 мин, что позволяет использовать их в пиковой зоне. Агрегаты гидроэлектростанций (ГЭС) и гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) могут набирать номинальную мощность всего за несколько минут, поэтому их также используют в пиковой зоне графика нагрузки [3].

В полупиковой зоне графика нагрузки используются агрегаты, которые могут разгружаться в периоды снижения нагрузки в системе или останавливаться в выходные и праздничные дни. К таким агрегатам относятся конденсационные электростанции (КЭС).

Рис. 2. График нагрузки с выделением рабочих зон.

В базовой зоне работают агрегаты, несущие постоянную, преимущественно номинальную, нагрузку, как в суточном, так и в недельном разрезе. Чаще всего к таким станциям относятся атомные электростанции (АЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Наряду с суточной и недельной неравномерностями графиков электрической нагрузки энергосистемы имеет место существенное изменение потребления электроэнергии в течение года. На рис. 3 представлен типичный график изменения электрической нагрузки в течение года для энергосистемы России. Анализ этого графика показывает, что в течение летнего периода наблюдается существенный спад потребления электроэнергии (на 30-33%). Он обусловлен увеличением продолжительности светового дня и повышением температуры наружного воздуха [4].

Рис. 3. График изменения нагрузки в течение года.

Наличие провала электрической нагрузки энергосистемы в летний период создает благоприятные условия для ремонта оборудования. Наличие этой зоны позволяет уменьшить значение ремонтного резерва мощности в энергосистеме.