Графики электрических нагрузок реферат

Обновлено: 05.07.2024

При решении вопросов развития распределительных электрических сетей и систем внешнего электроснабжения промышленных предприятий, а также при выполнении электрических расчетов характерных режимов и анализамногорежимности сетей требуются данные о графиках электрических нагрузок их потребителей и узлов.
Изменение электропотребления во времени является одной из центральных естественных характеристик электрических нагрузок (ЭН). Оно определяется технологическими процессами производства и бытовым ритмом жизни населения. Изменение ЭН во времени может представляться графически, аналитически или в табличномвиде, причем наиболее наглядным является графическое изображение. Графики изменения нагрузки (сокращенно — графики нагрузок) могут представлять собой плавные, ломаные или ступенчатые кривые, построенные в прямоугольной системе координат, по оси ординат которых откладывают величину нагрузок, а по оси абсцисс — время. Графики нагрузок могут отражать изменение во времени тока или активной, реактивной иполной мощности. В зависимости от поставленной цели они могут быть сняты и построены для любого интервала времени — часа, суток, месяца, года и др.
В аналитическом виде графики нагрузок могут быть получены для отдельных (индивидуальных) и групповых (обобщенных) электропотребителей путем математической обработки и моделирования заданных в табличном (матричном) или экспериментально-статистическом видахпроцессов изменения нагрузок или электропотребления. В последние годы для рассматриваемых целей эффективно используют методы математической статистики, в частности, теорию случайных процессов, которая достаточно полно отражает природу изменения нагрузок. Аналитические модели графиков ЭН необходимы для расчета ряда интегральных характеристик режимов электропотребления и работы электрических сетей (потребления ипотерь электроэнергии, диапазонов изменения напряжений и реактивных мощностей и др.) и решения задач оптимизации режимов и развития электроэнергетических систем при построении соответствующих программно-вычислительных алгоритмов, реализуемых на ЭВМ. Аналитическое моделирование графиков ЭН нашло широкое применение.
Для инженерного анализа характерных режимов и многорежимности электропотребления ифункционирования электрических сетей, выполняемых вручную, используется графическое представление электропотребления во времени. Общим математическим выражением любого графика ЭН, например графика активной мощности, будет запись вида P(t), где t — время, с учетом которого анализируется нагрузка.
В практике исследования режимов работы электропотребителей и их групп применяют различные способыизменений и построения графиков ЭН: обычно с помощью показаний счетчиков электроэнергии, взятых через равные промежутки времени, реже — с помощью регистрирующих (самопишущих) приборов, фиксирующих активную, реактивную мощность или ток (ваттметры, амперметры). Полученный в последнем случае непрерывный график (рис. 1, кривая 1) наиболее близко соответствует действительности. Степень соответствия графика,снятого по показаниям счетчика (рис. 1, кривая 2), фактическому зависит главным образом от интервала отсчета Δt (осреднения, постоянства) нагрузки:

в пределах которого ее считают неизменной:

где Wi, Wi+1 — показания счетчиков активной энергии, снятые через равные промежутки времени Δt; d — число интервалов постоянства, на которые разбит график ЭН. Чем меньше интервал Δt (или больше d), тем ближе будет записанный по счетчику график к действительному (естественно при условии достаточной точности.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

графики нагрузок

Электрическая сеть района нагрузок

. Кафедра “Электрические системы” ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ.

14 Стр. 7 Просмотры

Способы определения электрических нагрузок

. Теоретическая часть для расчета электрических нагрузок.

Расчет электрических нагрузок

. Расчет электрических нагрузок и выбор сечения кабельных и воздушных.

12 Стр. 95 Просмотры

Курсовой проект: расчет электрических нагрузок

. проектирование………………………………….… 2. Определение расчетных нагрузок отдельных цехов и.

Одним из наиболее совершенных видов энергии является электроэнергия. Ее широкое использование обусловлено следующими факторами: - возможность выработки электроэнергии в больших количествах вблизи месторождений и водных источников; - возможность транспортировки на дальние расстояния с относительно небольшими потерями; - возможность трансформации электроэнергии в другие виды энергии: механическую, химическую, теговую, световую; - отсутствие загрязнения окружающей среды; - возможность применения на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивных технологических процессов с высокой степенью автоматизации.

Тепловая энергия широко используется на современных производствах и в быту в виде энергии пара, горячей воды, продуктов сгорания топлива.

Электрическая и тепловая энергия производится на:

1) тепловых электрических станциях на органическом топливе (ТЭС) с использованием в турбинах водяного пара (паротурбинные установки - ПТУ), продуктов сгорания (газотурбинные установки - ГТУ), их комбинаций (парогазовые установки - ПГУ);

2) гидравлических электрических станциях (ГЭС) использующих энергию падающего потока воды течения, прилива;

3) атомных электрических станциях (АЭС), использующих энергию ядерного распада.

Тепловые электрические станции (ТЭС) можно разделить на конденсационные электрические станции (КЭС), производящие только электроэнергию (они называются также ГРЭС - государственные районные электростанции), и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) - электрические станции с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии.

1. Графики электрической и тепловой нагрузки

По форме графиков нагрузок различают пять групп промышленной нагрузки, коммунально-бытовое потребление, электрический транспорт, уличное освещение, сельскохозяйственные нужды. Промышленная нагрузка за счет одно- и двухсменных предприятий снижается в ночное и вечернее время.

Коммунально-бытовое потребление, 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 графики потребления достаточно равномерны с сезонным изменением его величины.

Суммарный график нагрузок получают путем почасового сложения нагрузок всех потребителей для типично зимних и типично летних месяцев

Рис.1 Суммарный график нагрузки в зимние сутки.

Рис.2 Суммарный график нагрузки в летние сутки.

Зимний график имеет 2 пика (рис 1), летний - 3 (рис 2), что объясняется более длинным, световым днем (освещение включается после окончания работы на односменных предприятиях и снижения транспортных перевозок).

Летние нагрузки меньше по абсолютной величине.

Для определения годовой потребности в электроэнергии используются годовой график продолжительности нагрузок (рис 3)

Рис.3 Годовой график продолжительности нагрузок и годовой график месячных максимумов (рис 4).

Рис.4 Годовой график месячных максимумов.

Продолжительность нагрузки определяют суммированием ее за 210 зимних суток и 155 летних суток. Площадь под кривой годовой продолжительности нагрузок определяет суммарную годовую потребность в электроэнергии.

2. Способы покрытия пиков электрической нагрузки

В связи со значительной неравномерностью электрической нагрузки в течение суток важной задачей является рациональное покрытие относительно кратковременных, но значительных пиков нагрузки. По числу часов использования максимума нагрузки различают базовые, полупиковые и пиковые агрегаты. Для базовых электростанций использование максимума нагрузки составляет в год 6000 - 7500 ч, для полупиковых и пиковых - соответственно 2000 - 6000 и 500 - 2000 ч.

Поскольку существующие КЭС и ТЭЦ не в состоянии обеспечить полностью покрытие переменного графика электрической нагрузки, следует разрабатывать и вводить в действие специальные полупиковые и пиковые агрегаты.

При проектировании к базовым электростанциям предъявляется, прежде всего, требование высокой тепловой экономичности, что определяет повышенные капитальные вложения.

Для ТЭС, работающих относительно небольшое число часов в году (пиковых и полупиковых), основным требованием является высокая маневренность и низкие капитальные вложения, хотя иногда это достигается за счет снижения тепловой экономичности.

Рассмотрим основные способы покрытия пиков электрической нагрузки

1. Использование гидроэлектростанций благодаря простоте пуска, останова и изменения нагрузки является наилучшим способом

2. Использование резерва мощности обычных паротурбинных энергоблоков, работающих в режиме частых пусков и остановов.

3 Применение высокоманевренных агрегатов, таких, как пиковые и полупиковые паротурбинные, газотурбинные и парогазовые гидроаккумулирующие электростанции. Гидроаккумулирующие электростанции в период минимальных электрических нагрузок перекачивают воду из нижнего водохранилища в верхнее, потребляя энергию из сети, а в период максимальных нагрузок работают, как ГЭС

4. Использование временной перегрузки паротурбинных ТЭС за счет режимных мероприятий (изменение параметров пара перед турбиной, отключение ПВД и т д )

5. Аккумулирование энергии путем заполнения газохранилищ для сжатого воздуха, используемого затем в газотурбинных установках, накопление теплоты в виде горячей воды и электроэнергии в электрических аккумуляторах

Для облегчения прохождения пиков электрической нагрузки можно использовать выравнивание графиков нагрузки, под которым понимают активное воздействие на режим потребления, приводящее к уменьшению максимумов нагрузки. Достижению этих целей служат увеличение сменности работы предприятий при использовании поощрительных ночных тарифов на электроэнергию, создание объединенных энергосистем за счет разновременности максимума нагрузки в районах с различной географической долготой, наличие потребителей регуляторов, часы, работы которых определяет энергосистема.

Рис 5. Годовой график продолжительности коммунально-бытовой нагрузки.

Большое значение для определения режимов работы ТЭЦ и котельных при проектировании систем теплоснабжения имеет годовой график, но продолжительности коммунально-бытовой нагрузки (рис 5). Он показывает изменение теплофикационной нагрузки включающей в себя тепло на отопление и горячее водоснабжение от ее максимального значения до минимального в течение всего года.

Для построения годового графика необходимо знать длительность стояния различных температур наружного воздуха в отопительный период для данного климатического пояса, где сооружается ТЭЦ или котельная, определить часовой расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха построить температурный график сети (рис 6) соответственно температурному, графику и продолжительности каждого расхода построить годовой график отпуска теплоты.

Рис 6.Температурный график сети.

В целях стимулирования рационального использования топливно-энергетических ресурсов осуществляется установление сезонных цен на природный газ и сезонных тарифов на электрическую и тепловую энергию, дифференцированных по времени суток и дням недели тарифов на эти виды энергии, а также других форм стимулирования в порядке, определяемом правительством Республики Беларусь.

Важным моментом экономического стимулирования энергосбережения является переход с одноставочных на двухставочные и зонные тарифы, позволяющие сгладить национальную кривую нагрузки. Это приводит к повышению энергоэффективности на этапе производства электрической и тепловой энергии. График (рис. 7) наглядно показывает, что потребителю чрезвычайно выгодно снижать нагрузку в часы, когда тариф в энергосистеме максимальный.

Рис.7 Суточное электропотребление (кривая 1) и тариф, дифференцированный по времени суток (кривая 2), для электрометаллургического завода в Германии

Тарифы на электрическую энергию (мощность) - системы ценовых ставок, по которым осуществляются расчеты за электрическую энергию (мощность).

Двухставочный тариф - тариф для промышленных и приравненных к ним потребителей, предусматривающий основную плату (за договорную или фактическую величину наибольшей получасовой совмещенной активной мощности, потребляемой в часы максимальных нагрузок энергосистемы) и дополнительную плату (за фактическое количество потребленной активной энергии) за расчетный период.

Основная плата двухставочного тарифа - цена 1 кВт договорной или фактической величины наибольшей потребляемой активной мощности, принимаемая в соответствии с декларацией об уровне тарифов на электрическую энергию, отпускаемую республиканскими унитарными предприятиями электроэнергетики концерна "Белэнерго".

Дополнительная плата двухставочного тарифа - цена 1 кВт·ч потребляемой активной энергии, принимаемая в соответствии с декларацией.

Расчетный период - установленный договором энергоснабжения период времени (месяц), за который должна быть учтена и оплачена абонентом потребляемая электрическая энергия и мощность.

График нагрузки - последовательность усредненных значений электрической нагрузки потребителей на определенном временном интервале. Различают суточный, недельный, декадный, месячный, квартальный и годовой графики нагрузки, а также графики нагрузки энергосистемы (суммарный график множества потребителей) и отдельных потребителей.

Выравнивание графика нагрузки - снижение суточного максимума с компенсацией неполученной потребителями электроэнергии во внепиковые часы.

1. Кириллин В.А., Сычев В.Ч. Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

2. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных 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.

Потери активной и реактивной мощности для всех ступеней графика нагрузки приведены в таблице 1. Ординаты суточного графика реактивных нагрузок в именованных единицах с учетом компенсации: Коэффициент пересчета графика в именованные единицы: Ординаты суточного графика в именованных единицах: Результаты перевода представлены в таблице 1. Таблица 1 — Графики электрических нагрузок. Полная мощность… Читать ещё >

проектирование главной понизительной подстанции предприятия текстильной промышленности

Графики электрических нагрузок ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

График активной мощности, потребляемой предприятием, задан в относительных единицах от максимальной расчетной нагрузки, принимая Р_{нагр.max.}= 100%.

Коэффициент пересчета графика в именованные единицы:

Ординаты суточного графика в именованных единицах:

Например, для первой ступени графика .

Результаты перевода суточного графика нагрузки из относительных единиц в именованные представлены в таблице 1.

Ординаты суточного графика реактивных нагрузок в именованных единицах с учетом компенсации:

Для первой ступени графика:

Результаты перевода представлены в таблице 1.

Полная мощность рассчитывается по формуле:

Потери активной и реактивной мощности в понизительных трансформаторах ГПП приближенно можно учесть по формулам:

Для первой ступени графика нагрузки:

Потери активной и реактивной мощности для всех ступеней графика нагрузки приведены в таблице 1.

Потребляемая мощность на стороне высокого напряжения с учетом потерь в трансформаторах определяется следующим образом:

Принятие решений о развитии объектов электроэнергетической системы начинается с анализа предполагаемого спроса на энергию. Учитывая совпадение во времени потребления и производства энергии, важно знать не только объем спроса за какой-то промежуток времени, но и характер спроса. Для характеристики спроса на энергию используются графики нагрузок.

График нагрузки энергосистемы является суммой графиков нагрузки отдельных групп потребителей, каждая из которых имеет свой график нагрузки.
В большинстве случаев суммарный график нагрузки системы получается в результате суммирования ординат графиков нагрузки генераторов станций — график нагрузки брутто.

Составными частями такого графика являются :

спрос потребителей;
потери энергии в распределительных сетях и трансформаторах;
нагрузка собственных нужд станций.

Влияние характера спроса на принятие решений и потребность в ресурсах проиллюстрируем на примере сравнения режимов потребления электроэнергии двумя потребителями (рис.3.1).
Очевидно, что при одинаковом суточном потреблении электроэнергии расходы энергосистемы на покрытие спроса будут неодинаковыми (капиталовложения на создание необходимой генерирующей мощности будут существенно различными).

Рис.3.1. Возможные суточные режимы потребления:
а-потребитель А ; б- потребитель Б

От режима потребления зависят структура мощности электростанций энергосистемы, необходимая пропускная способность линий электропередачи и тепловых сетей. Причем от режима потребления зависят не только затраты на развитие энергосистемы, но и затраты по эксплуатации действующего оборудования.

Структура мощностей станций энергосистемы определяет стратегию размещения капиталовложений, а также и стратегию финансирования развития энергосистемы. Очень важно точно определить объем и режим потребления энергии. Занижение потребности ведет к финансовому ущербу, так как приходится покупать недостающую энергию у других поставщиков энергии либо ограничивать потребителей. Завышение потребности также ведет к финансовому ущербу за счет омертвления капитала в не полностью используемом дополнительно установленном оборудовании или за счет приобретения излишнего количества топлива.

Таким образом, режимы потребления и точность их определения существенным образом влияют на результаты деятельности энергетического предприятия. Отсюда ясна необходимость изучения режимов и графиков нагрузки электростанций и других объектов энергосистемы.

Графики электрических нагрузок

Различают хронологические (натуральные) и производные графики электрических нагрузок..

3.1.1. Хронологические графики нагрузок

Хронологические графики нагрузки показывают изменение нагрузки во времени. Из хронологических графиков наиболее используемыми являются суточные, недельные и годовые. Рассмотрим их.

Суточные графики
Суточные графики нагрузки в основном используются для планирования загрузки оборудования станций и электрических сетей. Для целей анализа используются характерные суточные графики для рабочего, предвыходного и выходного дней.
Суточные графики электрических нагрузок могут быть представлены с фиксацией спроса по каждому часу суток (рис.3.2).

Рис.3.2. Ступенчатая форма графика нагрузки

Достаточно часто суточные графики электрических нагрузок показывают в упрощенном виде (рис.3.3).

Рис.3.3.Упрощенная форма графика нагрузки

При изучении суточных графиков нагрузки необходимо иметь в виду следующее:
1. График спроса энергосистемы формируется как сумма графиков спроса отдельных групп потребителей (рис.3.4).

Рис.3.4. Структура графика спроса

Составной частью графика нагрузки энергосистемы кроме спроса потребителей являются потери энергии при ее передаче в распределительных сетях, а также расходы на собственные нужды электростанций системы (рис.3.5).

Рис 3.5. Структура графика нагрузки системы

График нагрузки энергосистемы является суммой графиков нагрузки всех работающих в системе станций (рис.3.6).

Рис.3.6.Структура покрытия графика нагрузки

а- дефицит мощности; б-избыток мощности

Возможны различные варианты сочетаний “избыточности” и “дефицитности” энергосистемы в течение суток. Например, утром энергосистема избыточна, а вечером дефицитна, и наоборот. Все определяет конфигурация графика нагрузки потребителей в течение суток. Дефицитность и избыточность может также иметь место в недельном и сезонном разрезах времени.
Фактические суточные графики нагрузки потребителей могут быть получены различными способами. Наиболее точными являются суточные графики, записанные на ленту регистрирующего прибора. Однако для анализа режима электропотребления такие графики малопригодны ввиду регистрации всех случайных колебаний нагрузки, затрудняющих получение характерного графика нагрузки данного потребителя. Поэтому необходимо упрощение конфигурации графика, позволяющее выявить основные закономерности режима потребления энергии.
Другим способом получения суточного графика нагрузки является использование показаний учетных приборов, снятых через определенный промежуток времени( 0,5 ; 1,0; 2,0 часа ). Чем больше интервал времени, тем менее точным получается график нагрузки потребителей.
Третьим способом построения суточного графика нагрузки является регистрация объема потребления энергии. В этом случае показания электросчетчика Э записываются через равные интервалы времени Т (обычно через 0,5 часа) и для каждого интервала определяется средняя нагрузка.

Найденные значения средней нагрузки по интервалам времени откладываются на диаграмме в виде горизонтальных площадок, которые соединяются ступенчатой линией в суточный график нагрузки. При правильно выбранном интервале времени средние значения нагрузки оказываются близкими к ее максимальным значениям за данный интервал и суточный график нагрузки получается достаточно точным.
Для целей анализа суточные график нагрузки могут быть разделены на три характерные зоны (рис.3.8) :
-базисную (3), ограниченную минимальной ночной нагрузкой;
-полупиковую (2), между минимальной ночной и средней нагрузкой за сутки ;
-пиковую (1), между средней и максимальной нагрузками.

Рис. 3.8. Выделение зон графика нагрузки с использованием среднесуточной нагрузки

Применяется и другой способ деления суточного графика нагрузки на характерные зоны (рис.3.9).

Рис. 3.9. Выделение зон графика нагрузки с использованием минимальной дневной нагрузки

Для характеристики конфигурации графиков нагрузки применяется целый ряд относительных показателей:
— коэффициент неравномерности графика нагрузки

— коэффициент заполнения графика нагрузки

;

— коэффициент заполнения переменной части графика нагрузки

Конфигурация суточных графиков нагрузки энергосистем зависит от состава и режима работы потребителей электроэнергии. Максимальная неравномерность имеет место в энергосистемах, где преобладает нагрузка односменных предприятий и освещения. Наиболее равномерные графики нагрузки характерны для энергосистем с энергоемкими непрерывными производствами (производство алюминия, электростали). За последние ряд лет происходит разуплотнение суточных графиков нагрузки. Это обусловлено в основном опережающим ростом электропотребления в коммунально-бытовом секторе и снижением потребления промышленными предприятиями.
Годовые графики
Основным назначением годовых графиков нагрузок является определение величины необходимой мощности электростанций, планирование ремонта оборудования. Наиболее применим график месячных максимумов нагрузки, который фиксирует изменения максимальных нагрузок через месяц (рис.3.10).
Величина месячного максимума нагрузки рассматривается как наибольшее из значений суточных максимумов нагрузки за данный месяц.

Рис. 3.10. Принципиальное представление годового графика нагрузки

Конфигурация данного графика месячных максимумов нагрузки характеризуется “провалом” в летние месяцы, что характерно для районов с холодной зимой и преобладанием промышленной нагрузки. Для регионов с жарким летом максимум годовой нагрузки может быть в летние месяцы (большое потребление электроэнергии на кондиционирование воздуха и относительно небольшое потребление электроэнергии промышленной нагрузкой).

3.1.2.Производные графики электрических нагрузок

Эти виды графиков электрических нагрузок используются в основном для целей анализа и проектирования электропотребления, а также построения типовых графиков электрических нагрузок для отдельных групп потребителей.
Самыми простыми из них являются натуральные графики, но построенные в относительных единицах (в долях или процентах от значения максимальной нагрузки за сутки). Такой способ построения натуральных графиков используется для построения типовых графиков электропотребления (рис.3.11).

Рис.3.11. График нагрузки в относительных единицах

Более сложными являются графики, характеризующие продолжительность того или иного значения нагрузки за определенный период времени, — графики по продолжительности. Данные графики показывают длительность времени, в течение которого нагрузка будет не ниже определенного значения. Площадь под графиком соответствует выработке (или потреблению) электроэнергии за определенный период времени.
Суточный график по продолжительности может быть легко получен из соответствующего хронологического графика (рис.3.12).
Длина каждого горизонтального отрезка на правом графике (графике по продолжительности) соответствует сумме длин горизонтальных отрезков под графиком нагрузки на левом графике (хронологическом графике). Соответственно минимальная нагрузка будет иметь место в течение всех 24 часов в сутки, а максимальная нагрузка имеет продолжительность, близкую к нулю.
Для построения годового графика нагрузки по продолжительности необходимо иметь хронологические графики нагрузки для характерных суточных режимов потребления в течение года. В зависимости от требуемой точности построения можно использовать суточные графики нагрузки для рабочих, нерабочих, выходных, предпраздничных и праздничных дней по всем четырем периодам года, но можно обойтись и использованием осредненных (поэтому достаточно условных) суточных графиков для зимнего и летнего периодов.

Рис.3.12. Построение графика нагрузки по продолжительности [4]

Площадь под графиком по продолжительности также определяет выработку (или потребление) электроэнергии за год. Для более точного построения годового графика по продолжительности, естественно, необходимо использовать реальные, не осредненные суточные графики нагрузки.

Читайте также: