Расчет показателей расхода электроэнергии в Приморском крае с учетом климатических условий и времени года

Автор работы [1] отмечает, что актуальной проблемой на современном уровне является разумное использование энергоресурсов. Достигается это путем увеличения производства энергоресурсов, эффективному использованию энергосберегающих технологий, применению передовых технологий и использованию организационных мер по энергосбережению.

Современные энергосберегающие технологии предполагают использование мероприятий, направленных на экономию ресурсов и минимального использования топлива.

Понятия энергосбережения и энергоэффективности рассмотрены в различных работах, посвященных этим вопросам. В работах авторов Матараса Е.В и Олехнович Л. В. отмечено, что «энергосбережение означает переход к энергоэффективным технологиям во всех отраслях экономики, включая топливноэнергетический комплекс, и, прежде всего, энергоемкие отрасли, а также коммунальнобытовой сектор» [2].

Авторы В.В. Ефремов и Г.З. Маркман объясняют, что «под энергосбережением понимается реализацию мер по повышению эффективности использования энергоресурсов, электрической и тепловой энергии. Энергоэффективность технически возможное и экономически оправданное качество использования энергоресурсов и энергии при существующем уровне развития техники и технологий» [3].

В Правительственной программе от 2017 «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности» предусматривается снижение энергозатрат к 2022 году по сравнению с 2007 годом и экономии электроэнергии [4].

В постановлении Правительства РФ от 20 сентября 2014 создан справочник о наиболее эффективных технологиях в сфере теплоснабжении, газоснабжения, энергоснабжения и др. [5].

Вопросы энергосбережения необходимо рассматривать при обучении студентов будущих энергетиков. Акцентировать надо на то, как они решаются в своем регионе.

На территории Приморского края в систему АО «ДРСК» входит филиал «ПЭС». Структурное подразделение «Приморские центральные электрические сети» Михайловский РЭС,занимает северную и центральную части региона.

В районе имеются 3 подстанции 110/35 кВ: Павловка-1, Павловка-2, Черниговка, а также 2 подстанции 35/10/6 кВ: Речная, и Ивановка.

При расчете показателей потребления электроэнергии учитываются показатели расхода электроэнергии в зимний и летний периоды.

Кроме того неоходимо учитывать климатические условия Приморского края, так как это зона где выпадает большое количества осадков, в среднем за год выпадает до 500-900 мм. Из годового баланса осадков на холодный период года (ноябрь- март) приходится 129 мм или 19%, на теплый период года (апрель-октябрь) 760 мм или 85% годовой суммы осадков.

С учетом этих фактов проведен примерный расход электроэнергии для трех категорий потребителей.

Электроприемники первой категории – это объкты, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Ко второй категории электроприемников относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории - это остальные электрообъекты, не подпадающие под определения первой и второй категорий

По формулам (1), (2), (3) рассчитывается суточное потребление электроэнергии зимой и летом, а так же количество зимних и летних суток.

Расчет потребления энергии энергообъектами за год (1)

Жод = W 3^CUMh * П зимн + WS * П летн кВА * Ч                          ⁽¹⁾

Представлены формулы расчета суточного потребления энергии электроприемниками в зимний и летний периоды (2),(3):

Wзсиумтн = ∑(Si зимн ∗ ∆ti) кВА∗ч (2) Wлсеуттн = ∑(Si летн ∗ ∆ti) кВА∗ч (3) где nзимн- количество зимних суток, nлетн – количество летних суток;

Si зимн- величина неизменной полной мощности на интервале времени ∆ti зимнего суточного графика;

Si летн- величина неизменной полной мощности на интервале времени ∆ti летнего суточного графика.

В расчете потребления электроэнергии принимается, что количество зимних суток равным 200, а количество летних -165. Формулы (4), (5), (6).

Wзсиумтн = 4400∗4 + 5650 ∗ 4+ 6800∗4 + 6550 ∗ 4 + 5910∗4+ 5840 ∗4 =

= 140600 кВА∗ч

Wлсеуттн = 2415 ∗ 4+ 3302 ∗4 + 3670 ∗ 4 + 3670∗4 + 3060∗4 + 3393 ∗ 4 =

= 78040 кВА∗ч

1¥год = 140600 * 200 + 78040 * 165 = 40996600 кВА * ч

Из представленных расчетов с учетом территориальных особенностей важно выделить, что надежность электроснабжения потребителей является сложным технологическим процессом, требующим учета таких параметров как величина неизменной полной мощности в зимний суточный промежуток времени и неизменной полной мощности в летний суточный период.

Электроснабжение по категориям, особенно для первой и второй, рекомендуется осуществлять от двух взаимно резервирующих источников питания, которые имеют особенности технологического процесса.

Для непрерывного технологического процесса необходимо использовать установки взаимно резервирующих технологических агрегатов или специальных устройств безаварийной остановки технологического процесса в случае нарушения электроснабжения.

Дальше важно показать, что для решения вопросов электроснабжения с целью достижения энергетической эффективности, является использование комплексных трансформаторных подстанций КТП и ТП.

Путем реализации мер по повышению эффективности использования энергоресурсов является регулирование мощности, потребляемой электроприемниками. Поэтому путь передачи электроэнергии должен состоять из распределительных сетей, распределительных пунктов и трансформаторных подстанций. Также необходимо учитывать плотность и величину загрузки сети, характеристики потребителей и источников электроэнергии.

Например, согласно ГОСТ 721-77 на территории РФ используются сети, рассчитанные на 6, 10 и 20кВ. Для объектов всех категории широко используются сети напряжением 10кВ. Для социально-бытовых объектов данная сеть является надежной и при ее исполь- зовании уменьшаются потери электроэнергии при распределении.

Для ТП при расчете мощности необходимо учитывать однотипные нагрузки, которые подключаются одновременно и с одинаковыми показателями энергопотребления, а так же необходимо учитывать значение реактивной мощности, пиковые и несимметричные показатели потребления.

Питание всех объектов производит Владивостокская ТЭЦ-2. Для передачи и распределения электроэнергии в выбранном районе используются 15 понижающих и повышающих ТП – 338, 348, 160 и ТП – 2025-2892. Жилой фонд района включает 1677 многоквартирных домов и 10206 домов частного сектора.

Самыми энергоемкими потребителями являются промышленные объекты: ООО «Торговый МЕГА проспект», Гипермаркет «Окей», ООО «Версия-3», Гипермаркет «Леруа Мерлен», ООО «Дары Сибири», Компания «Мясничий», ООО «Ярхлеб», АО «Центр Судоремонта «Дальзавод».

Для учета суммарных нагрузок на шинах всех подключенных потребителей, необходимо учитывать фактор одновременности. Это отражается в виде поправочного коэффициента для действующих сетей напряжением 380/220 В, что отмечено в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициент одновременности подключения энергопотребителей

Наименование потребителей	Число потребителей
	10	15	20	50	100	200	500 и более
Жилые дома с электропитанием и водонагревателями	0,38	0,32	0,29	0,22	0,17	0,15	0,12
Промышленные объекты	0,65	0,60	0,55	0,47	0,40	0,35	0,30

Например, во Владивостоке, где нагрузка и уровень напряжения в каждом доме относительно высоки, трансформатор мощностью 25 кВА может обслуживать примерно шесть или семь стандартных домов.

Нагрузка на распределительных пунктах (РП) принята нормативными документами в зависимости от плотности нагрузки: от 2 до 5 МВт/км2 мощность трансформаторов порядка 400 кВА; для плотности от 5 до 8 МВт/км2 мощность соответственно должна быть порядка 630 кВА.

Например, в микрорайоне, где есть потребители первой категории, долгое отключение которых может повлечь за собой опасность или вред жизни и здоровью людей или допустить значительный ущерб экономической составляющей. К таким потребителям относятся госпиталь, поликлиники с амбулаторным и стационарным отделением, части служб спасения.

Если площадь данного района составляет порядка 3747000 м2 плотность нагрузки микрорайона составляет 3,025 МВА/км2, то оптимальная мощность ТП может составить

1,05 МВА. Учитывая эти характеристики и нескольких типов потребителей таблица 2. типы потребителей, можно оценить нагрузку

Таблица 2. Расчет нагрузки потребителей: активной, реактивной и полной мощностей

Тип потребителя	Р расч , кВт	Q расч , кВАр	S расч ,кВА
Потребители жилых домов	8353,4	1670,72	8519,03
Потребители общественно-коммунальных учреждений	877,11	170,138	894,991
Промышленные объекты	1006,000	1448,640	1763,687
Суммарная нагрузка района	10236,51	3289,498	11177,708

Максимальная перегрузка трансформаторов в послеаварийном режиме должна иметь значение 140% от номинальной мощности трансформатора. Максимально допустимое время такой работы не должно превышать 6

часов в сутки при условии, что в нормальном режиме они имеют нагрузку около 85-90% от их номинальной мощности. Следовательно, количество ТП в микрорайоне можно рассчитать по выражению [6]:

$р sHT^,

N =

где N- количество ТП;

S_p - нагрузка, выбранного микрорайона, кВА;

SHT — номинальная мощность ТП, кВА

К_з - коэффициент загрузки трансформаторов, (0,4 - 0,6) выбирается в зависимости от категории электропотребителей.

11177,71 кВА

N = -------------- =14

0.4 • 1990,13 кВА

Также необходимо учитывать затраты электроэнергии на освещение дорог и придомовых территорий.

Стратегическим направлением энергосбережения является эффективный подход в решении вопроса уличного освещения. Экономичными способами оптимизации уличного освещения являются современные технологии: замена старых источников света люминесцентными или светодиодными лампами, использование инновационных систем автоматического дистанционного управления или датчиков движения.

При расчете мощности светильников принимается удельная мощность освещения, определяемая к 1 м2 освещаемой поверхности рассматриваемого района.

Наиболее экономичным вариантом является использование люминесцентных ламп для наружного освещения современной застройки города. Применение данных ламп довольно широко распространено.

Для выбранного района города Владивостока, площадь которого составляет 3747000 м2 и длина автомобильных дорог примерно 12,75 км, можно использовать люминесцентные лампы «EFLIGHT» типа Т12, так как они более экономичны и имеют высокую освещенность. Коэффициент мощности таких ламп составляет cos < = 0.57.

Мощность, затраченная на освещение дорог и проездов, определяется

Sосв.пр. = ^Ро2св.пр + Qосв.пр = 1005,88 кВА, где Росв.пр = 0.045 • 12750 = 573.75 кВт - активная мощность освещения, затраченная на проезды

С_осв .пр = ^> св.пр • tg (р = 573.75 • 1.44 826.2 кВА — реактивная мощность освещения.

Из расчетов можно предположить, что использование люминесцентных ламп при освещении дорог и проездов выбранного района является экономически выгодным с учетом общей нагрузки района.

Исходя из расчетов затрат на освещение дорог и придомовых территорий, а также ежегодный прирост домового фонда и инфра-струкурных объектов количество подстанций может составить больше пятнадцати. Но нужно учитывать и вопросы энергосбережения, лей, управления потреблением электроэнергии и освещения.

Таким образом, можно предположить, что в микрорайоне, содержащем энергопотребителей жилых домов, общественнокоммунальные объекты, наибольшая нагрузка приходится на торгово-промышленные объекты. С учетом этого и норм загрузки трансформаторов можно провести расчет количества понижающих и повышающих ТП для любого микрорайона.

например, за счет учета сезонных показате-