Материал: Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

Основная электрическая нагрузка связана с потребностями промышленности. На рис. 1.2 приведен суточный график промышленной (2) и полной (1) нагрузок. Из графика видно, что и здесь нагрузка переменна в течение суток — имеются минимумы и максимумы. Однако плотность графика

Рис. 1.2. Суточный график промышленной электрической нагрузки в рабочие дни

на рис. 1.2 выше (α = 0,75 зимой и 0,76 — летом; β = 0,90 зимой и 0,89 — летом) и, кроме того, различие в коэффициентах α и β для условий зимы и лета практически отсутствует. Это объясняется определяющим влиянием более постоянной в течение суток промышленной нагрузки, значение которой примерно в шесть раз больше коммунальнобытовой.

Приведенная на рисунке полная электрическая нагрузка больше, чем отпускаемая потребителям. Часть электрической энергии расходуется самими электростанциями, Например для электроприводов многочисленных насосов и вентиляторов. Этот расход на собственные нужды (3) (рис. 1.2) составляет около 7%. Кроме того, в процессе передачи электроэнергии по проводам существуют потери непосредственно в электрических сетях, составляющие около 10%.

Промышленная электрическая нагрузка более равномерна при обслуживании предприятий, работающих в три смены; наименее равномерна для предприятий, работающих в одну смену.

17

Рис. 1.3. Полный суточный график электрической нагрузки крупного промышленного района в зимний период:

I — потери в сетях и собственные нужды электростанции; II — коммунально-бытовая нагрузка; III — односменные промышленные предприятия; IV — электрифицированный транспорт; V — двухсменные промышленные предприятия; VI — трехсменные промышленные предприятия

Для построения полного суточного графика электрической станции или электрической системы необходимо кроме промышленной и коммунально-бытовой нагрузок учесть также потребление электроэнергии электрифицированным транспортом, потери электроэнергии в электрических сетях системы и расход электроэнергии на собственные нужды. Такой полный суточный график представлен на рис. 1.3.

Графики электрических нагрузок, изображенные на рис. 1.1 — 1.3, соответствуют рабочим дням недели. Электрическая нагрузка в субботу, воскресенье и праздничные дни снижается примерно вдвое по сравнению с рабочими. Это может потребовать останова ряда крупных энергетических агрегатов, что снижает их эксплуатационные показатели. Но, с другой стороны, это позволяет энергетическим системам проводить в эти дни профилактические ремонты оборудования и таким образом повышать надежность его работы.

Для электростанции или для энергетической системы суточный график электрических нагрузок строят по месяцам года, а затем на основании этих данных — годовой график электрических нагрузок по продолжительности. Этот график характеризует число часов в год τi, в течение которых нагрузка энергосистемы равна определенному значению Nэi.

Для построения графика нагрузок по продолжительности ломаные линии суточных графиков нагрузок заменяют ступенчатыми. Кривая Nэ = f(τ), полученная в результате такой суммарной обработки наиболее характерных суточных графиков нагрузок для годового периода, показана на рис. 1.4. Площадь под кривой Nэ = f(τ) соответствует годовому производству электроэнергии Эгод (кВт·ч) в рассматриваемой системе.

18

Нагрузку, характерную для наибольшего числа часов работы, называют базовой (I); для наименьшего — пиковой (III). Обычно в покрытии годового графика нагрузок системы участвуют агрегаты и станции разной экономичности. Распределяют суммарную нагрузку по отдельным станциям (агрегатам) так, чтобы обеспечить наиболее экономичную работу системы в целом. Этого можно достичь, если станции, имеющие меньшие затраты на топливо, будут загружаться большее число часов в году, а станции с большими затратами на топливо — меньшее. Станции, работающие с наибольшей возможной нагрузкой значительную часть года и тем самым участвующие в покрытии нижней части графика продолжительности нагрузки, называют базовыми; станции, используемые в течение небольшой части года только для покрытия пиковой нагрузки, — пиковыми. Кроме того, в системе имеется ряд электростанций, несущих промежуточную (II) нагрузку между базовой и пиковой.

Для покрытия пиковых нагрузок в системах, имеющих в своем составе гидростанции, наиболее целесообразно

Рис. 1.4. Годовой график электрических нагрузок по продолжительности

использовать гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В периоды "провала"

нагрузки ГАЭС работает в насосном режиме, затрачивая электроэнергию, вырабатываемую другими ЭС, для закачки воды из нижнего водохранилища в верхнее. Это выравнивает график. В период увеличения нагрузки ГАЭС работает в турбинном режиме, срабатывая уровень воды из верхнего водохранилища и сокращая участие тепловых ЭС в регулировании нагрузки. В качестве пиковых могут сооружаться также установки, специально предназначенные для этой цели и приспособленные для частых пусков и остановов. Тепловая экономичность пиковых электростанций обычно ниже, чем у базовых, из-за работы в переменных режимах, но это несущественно в связи со сравнительно небольшой выработкой ими электроэнергии. К числу пиковых установок относятся, например, газотурбинные.

Одна из основных характеристик электростанции — установленная мощность, определяемая как сумма номинальных мощностей электрогенераторов. Номинальная мощность генератора — это наибольшая мощность, при которой он может работать длительное время в режимах, оговоренных техническими условиями.

Переменность электрической нагрузки во времени заставляет выбирать мощность электростанции по максимуму нагрузки в зимнее время. Это означает, что в остальное

19

время оборудование станции используется неполностью. Для оценки полноты использования установленного оборудования ЭС пользуются коэффициентом использования установленной мощности станции μуст — это отношение количества выработанной электроэнергии в течение года Эгод(кВт · ч) к тому количеству, которое могло быть выработано при годовой работе станции с установленной мощностью, т. е. к

Nуст·8760 (кВт·ч):

где 8760 — число часов в году.

Работа станции может также характеризоваться годовым числом часов использования установленной мощности

Коэффициент использования установленной мощности и число часов использования установленной мощности связаны между собой соотношением

Число часов использования установленной мощности зависит от того, в каком режиме работает станция. Для базовых станций число часов использования установленной мощности составляет обычно 6000 — 7000 (в среднем около

5500 ч/год), а для специальных пиковых агрегатов τуст может быть 2000 ч/год и менее.

Тепловые электростанции в отличие от гидравлических должны снабжать промышленность и население не только электрической, но и тепловой энергией. Это относится и к атомным электростанциям. Действующие в настоящее время атомные электростанции решают вопросы теплоснабжения практически только жилого поселка АЭС, или иногда и для близко расположенных предприятий, обеспечивающих занятость трудом членов семей сотрудников АЭС.

На рис. 1.5 и рис. 1.6 приведен график тепловых нагрузок для обеспечения горячего водоснабжения, отопления и вентиляции в зависимости от времени года.

20

Рис. 1.5. Годовой график тепловой отопительной нагрузки по месяцам: 1 — максимальные значения; 2 — минимальные значения

Рис. 1.6. Годовой график тепловой нагрузки по продолжительности для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения: I — отопительный период; II — только горячее водоснабжение

1.4. Энергетические системы

На территории бывшего СССР действовало 11 энергообъединений с централизованным диспетчерским управлением. Межсистемные связи позволяли, учитывая географические координаты, передавать в Европейскую часть СССР

электрическую энергию из восточных районов страны и тем самым более полно использовать колоссальные энергетические ресурсы Сибири и Средней Азии.

Неразрывность производства и потребления энергии предъявляет весьма высокие требования к надежности работы электрических станций, так как перебои в снабжении электроэнергией и теплотой отражаются не только на экономических показателях самой станции, но и на показателях обслуживаемых ею промышленных предприятий и транспорта. Для обеспечения бесперебойности электроснабжения и уменьшения резерва электрогенерирующих мощностей отдельные электрические станции объединяют в энергетические системы. (ЭС). Такое объединение позволяет наиболее рационально использовать специфические особенности различных типов электростанций. Например, в паводковый период необходимо максимально загружать гидроэлектростанции. Станции с высоким КПД, так же как и работающие на дешевом топливе, целесообразно использовать более полно. И наоборот, электростанции с большими затратами на топливо лучше использовать менее продолжительное время. Атомные электростанции относятся к числу

21