Справочник по проектированию электрических сетей

Карапетян И. Г.

Файбисович Д. Л.

Шапиро И. М.

Раздел 2

Потребление электроэнергии и электрические нагрузки

 

 

2.1. Анализ динамики электропотребления

Народное хозяйство России в период после 1991 г. переживает сложный переходный этап развития, характеризующийся реформированием хозяйственного механизма и преобразованием форм собственности. Критическим годом социально-экономического кризиса России явился 1998 г., когда все отрасли промышленности достигли наименьшего уровня объема выпускаемой продукции. Исключение составили ориентированные на экспорт сырьевые отрасли. Последующий период характеризуется положительными тенденциями развития экономики (табл. 2.1.).

Абсолютные и удельные показатели ВВП России характеризуют социально-экономический уровень ее развития.

С 2000 по 2004 г. ВВП в России вырос на 26,3 %, а с 2005 по 2008 г. — на 22,9%

В 2002 г. по общей величине ВВП Россия занимала девятое место в мире ($ 1235 млрд по ППС), уступая США ($ 8869 млрд), Китаю ($ 5930 млрд), Японии ($ 3045 млрд), Индии ($ 2670 млрд), Германии ($ 1923 млрд), Франции ($ 1376 млрд), Великобритании ($ 1327 млрд) и Италии ($ 1305 млрд).

По сравнению с развитыми странами структура ВВП по России отличается более низкой долей сферы услуг 35–38 % против 75–80 %, более высокой долей производства товаров (62–65 % против 20–25 %) и более низкой долей расходов в домашнем хозяйстве (50 % против 55–70 %).

Численность занятых в экономике России за период 2005–2009 гг. медленно увеличивалась, в основном, за счет сферы услуг, так как в промышленности и в сельском хозяйстве она снижалась.

Производительность труда в экономике России по ВВП увеличивалась несколько медленнее, чем росли величины абсолютного объема ВВП.

Структура электропотребления по видам экономической деятельности и динамика изменения указанных показателей за период 2005–2009 гг. приведена в табл. 2.2 (по зоне централизованного электроснабжения).

Таблица 2.1

В целом в текущем десятилетии на долю промышленного производства приходится 46–47 % общего потребления электроэнергии, в том числе:

добыча полезных ископаемых — 9,5-10,5 %;

обрабатывающие производства — 33,5-33,8 %;

производство и распределение газа, пара и воды — 3,0–3,5 %.

Крупной составляющей в структуре потребления электроэнергии является коммунально-бытовое потребление и сфера услуг, на долю которых приходится 22,8-23,2 % общего потребления электроэнергии.

Потребность отрасли «электроэнергетика» (собственные нужды электростанций и потери в сетях) составила в отдельные годы рассматриваемого периода около 18–19 % общего потребления.

Объем сельскохозяйственного производства в период кризиса 1998 г. сократился весьма значительно. По отношению к уровню 1990 г. объем продукции этой отрасли снизился на 44 %.

Подъем отрасли начался в 1998 г. и продолжался в рассматриваемый период. Динамика роста продукции сельского хозяйства составила:

В 2004 г. уровень производства продукции сельского хозяйства России составил 85 % от показателя 1990 г.

Принятый в 2009 г. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» (ноябрь 2009 г.) направлен на стимулирование энергосбережения (постепенное ограничение и запрет на изготовление ламп накаливания, расширение области применения приборов учета расхода энергоресурсов и др.). Полагают, что реализация закона обеспечит существенное сокращение расхода электроэнергии и прежде всего — в коммунально-бытовом секторе.

Таблица 2.2

 

2.2. Методы расчета электропотребления и электрических нагрузок

Определение перспективной потребности в электроэнергии производится с целью составления балансов электроэнергии по энергосистеме и выявления необходимости ввода новых энергоисточников. Определение электрических нагрузок необходимо для решения большинства вопросов, возникающих при проектировании развития энергосистемы, в том числе выбора объема и структуры генерирующих мощностей, напряжения и схемы электрической сети, основного оборудования, расчетов режимов работы сетей.

Основными потребителями электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях системы, являются промышленность и строительство, сельскохозяйственное производство, электрифицированный транспорт, потребители быта и сферы обслуживания в городах и сельской местности.

Электроэнергию, расходуемую непосредственно на нужды производства и быта (т. е. полученную потребителем), принято называть полезно расходуемой электроэнергией. Часть вырабатываемой на электростанциях энергии расходуется на СН электростанций и на транспорт по электрическим сетям при передаче электроэнергии от генераторов электростанций к электроприемникам.

При формировании общего уровня спроса на электроэнергию учитывается возможность и эффективность осуществления в перспективе энергосберегающих мероприятий, а также эффективность внедрения новых технологий.

Основным методом оценки электропотребления на перспективу является метод прямого счета, основанный на применении укрупненных удельных норм или обобщенных показателей расхода электроэнергии и плановых или прогнозных данных по объемам производства или развития отраслей народного хозяйства.

При разработке схем внешнего электроснабжения конкретных потребителей — промышленных предприятий, электрифицированных участков железных дорог, компрессорных и насосных станций газопроводов и нефтепроводов и др. — потребность в электроэнергии и максимальной нагрузке принимается по данным заказчика и соответствующих проектных институтов с учетом принятых решений о сроках строительства, финансовых возможностей инвестора, наличия проектной документации и других факторов. Важным источником информации о новых потребителях являются технические условия на присоединение нагрузки, выдаваемые электроснабжающими организациями.

При решении вопросов развития распределительной сети достаточно данных о максимальных нагрузках потребителей Pmax. Один из наиболее распространенных методов расчета ожидаемой максимальной электрической нагрузки потребителя состоит в использовании данных о его суммарном годовом электропотреблении Агод и продолжительности использования максимальной нагрузки Tmax:

Pmax = Агод/Тmах. (2.1)

Используемые методы расчета электрических нагрузок отдельных групп потребителей рассмотрены ниже.

 

2.3. Электрические нагрузки и потребление электроэнергии в промышленности, на транспорте и в сельскохозяйственном производстве

При разработке систем электроснабжения промышленных предприятий определение электрических нагрузок должно производиться на всех стадиях проектирования объекта. При предпроектной проработке (схема внешнего электроснабжения) должна определяться результирующая электрическая нагрузка предприятия, позволяющая решать вопросы, связанные с его присоединением к сети энергосистемы. На этой стадии проектирования ожидаемая электрическая нагрузка предприятия может быть определена:

по фактическому электропотреблению предприятия-аналога;

значению коэффициента спроса при наличии достоверных данных о суммарной установленной мощности электроприемников;

удельным показателям электропотребления.

Потребность в электроэнергии на перспективу для отдельных промышленных предприятий может быть определена:

для действующих (не реконструируемых и не расширяемых) предприятий — на основании отчетного электропотребления с учетом тенденции его изменения в перспективе;

вновь сооружаемых или реконструируемых предприятий — по данным специализированных проектных институтов.

Годовой расход энергии, потребляемой промышленным предприятием, может быть определен по выражению

Агод = Рр Тmax, (2.2)

где Рр — математическое ожидание расчетной активной мощности (нагрузки) на границе балансового разграничения с электроснабжающей организацией;

Tmax — годовое число часов использования максимума активной мощности, определяемое в зависимости от сменности предприятия. Для одно-, двух- и трехсменных предприятий Tmax соответственно рекомендуется принимать 1900, 3600 и 5100, для непрерывного производства — 7650 ч.

При отсутствии проектных проработок расход электроэнергии, потребляемой предприятием, А год определяется на основании годового объема выпускаемой продукции М и удельных показатели расхода электроэнергии Ауд. В табл. 2.3 приведены ориентировочные показатели удельного расхода электроэнергии по видам продукции, составленные на основе обобщенных отчетных данных по промышленным предприятиям. Удельные показатели табл. 2.3 характеризуют уровень, достигнутый с помощью внедрения новых и совершенствования существующих технологических процессов, проведения в последнее время политики снижения расхода электроэнергии.

На изменение промышленного электропотребления в перспективе влияют следующие факторы:

на увеличение удельных расходов — повышение безопасности и комфортности труда (подземные выработки, шахты), усложнение условий добычи сырья (угледобыча, нефтедобыча), углубление переработки сырьевых продуктов (нефтепереработка), вовлечение в производство ресурсов с низким содержанием ценных компонентов, повышение качества продукции за счет применения электроемких технологий и др.;

на уменьшение удельных расходов — совершенствование технологий, повышение эффективности использования электроэнергии (черная и цветная металлургия, химия, машиностроение), внедрение мероприятий по экономии электроэнергии.

Таблица 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл. 2.3

Окончание табл. 2.3

Средние значения продолжительности использования максимума нагрузки в промышленности приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Окончание табл. 2.4

Максимальная расчетная нагрузка электротяги электрифицируемого участка железной дороги определяется по формуле

РР = 1,3 Рр. сим. + Рн. т., (2.3)

где Рр.сим. — расчетная трехфазная среднесуточная тяговая нагрузка участка, определяемая в проекте электрификации на основе тяговых и электрических расчетов по заданным размерам движения месяца интенсивных перевозок на пятый год эксплуатации с учетом потерь энергии и расхода на СН, кВт;

1,3 — коэффициент суточной неравномерности нагрузки от группы тяговых подстанций;

Рн. т. — расчетная нагрузка нетяговых железнодорожных потребителей участка.

При отсутствии указанных данных, полученных от специализированной организации, максимальная расчетная нагрузка (Рmах) может быть определена по формуле

Рр. max = Агод/Тmax, (2.4)

где Агод — годовое электропотребление электрифицируемого участка железной дороги;

Тmax — расчетная продолжительность использования максимума нагрузки электротяги. Значения Тmax могут быть приняты от 5700 до 6500 час/год.

Основная нагрузка при электротяге создается грузовыми поездами. Наличие пассажирских и пригородных поездов снижает суммарную нагрузку, так как эти поезда легче и они «снимают с графика» некоторое количество грузовых поездов. Характеристики отдельных типов поездов приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Расчет расхода электроэнергии на обычном грузовом направлении для ровного продольного профиля пути рассмотрен ниже. Так, для средних значений числа пар грузовых поездов 50, с максимальной массой — 2, пассажирских — 20 в сутки общий расход электроэнергии на 1 км пути за год составит:

Ауд = (2 × 6000 × 11,5 + 2 × 50 × 3000 × 15 + 2 × 20 × 1000 × 20) × 365 =

= 1 984870 кВтч/км в год ≈ 2,0 млн кВтч/км в год.

С ростом мощности локомотивов, которые предполагается в ближайшие годы использовать на скоростных железнодорожных магистралях, удельные показатели электрификации возрастут.

Электрические нагрузки электровозов и электропоездов приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Ориентировочные удельные показатели электропотребления на 1 км магистральных трубопроводов и на одну компрессорную станцию (КС) газопроводов или нефтеперекачивающую станцию (НПС) нефтепроводов приведены ниже:

Число часов использования максимальной нагрузки магистральных трубопроводов составляет 7650–8400 час/год.

Расход электроэнергии на нужды сельскохозяйственного производства определяется на основе данных об удельных нормах расхода электроэнергии на единицу продукции. Основные потребители электроэнергии в сельскохозяйственном производстве — животноводческие и птицеводческие фермы и комплексы, а также парники, теплицы, оросительные установки и прочие потребители (мастерские, зерносушилки и др.).

Для ориентировочной оценки перспективного потребления электроэнергии на производственные нужды сельскохозяйственных потребителей можно пользоваться обобщенными показателями удельного потребления электроэнергии (табл. 2.7).

Таблица 2.7

Меньшие удельные расходы имеют место на крупных комплексах и фермах, большие — на мелких.

В табл. 2.8 приведены ориентировочные данные по удельным расходам электроэнергии на 1 г. орошаемых земель по основным сельскохозяйственным культурам для различных зон страны при двухсменном поливе.

Таблица 2.8

Показатели для оценки электрических нагрузок и потребления электроэнергии предприятий в сельской местности приведены в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Окончание табл. 2.9.

 

2.4. Электрические нагрузки и потребление электроэнергии на коммунально-бытовые нужды и в сфере обслуживания

Потребители электроэнергии на коммунально-бытовые нужды подразделяются на жилой и общественный секторы. Первая группа характеризуется распределенной нагрузкой, основная величина которой связана с внутриквартирным потреблением электроэнергии, вторая — распределенной (магазины, аптеки, кинотеатры и др.) и сосредоточенной нагрузкой (водопровод, канализация и др.).

В последние годы возникла необходимость корректировки действующих нормативов электрических нагрузок (РД 34.20.185—94) в связи с появлением у части населения возможности использования в быту широкого набора современных электробытовых приборов и машин, а также в связи со строительством в городах и сельской местности зданий по индивидуальным проектам с квартирами повышенной комфортности. Новые удельные нормативы электрических нагрузок определялись на основе данных по новой застройке городов, анализа рынка электробытовых приборов и машин и степени насыщения ими квартир как в настоящее время, так и на перспективу. Расчетная номенклатура электробытовых приборов и машин при общей площади квартир от 70 до 150 м2 приведена в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Исходные данные для расчетов электрических нагрузок жилых зданий (квартир) и коттеджей приведены ниже.

Для квартир с газовыми плитами удельная расчетная электрическая нагрузка определяется следующими приборами: стиральной машиной с подогревом воды, посудомоечной машиной с подогревом воды, электропылесосом, джакузи и прочими приборами небольшой мощности (освещение, телевизоры, холодильники) и др. Для квартир с электрическими плитами в типовых зданиях добавляется электрическая плита и электрический чайник.

Для квартир повышенной комфортности принимается электрическая плита большей мощности, добавляется вентилятор (кондиционер), СВЧ и большее количество других приборов небольшой мощности.

Для коттеджей помимо всех вышеперечисленных приборов и машин принимается большая нагрузка освещения и прочих приборов небольшой мощности и (вариантно) электрическая сауна.

Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников коттеджей, кВт/коттедж приведена в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Расчетная электрическая нагрузка линий 0,4 кВ и ТП 10/0,4 кВ, питающих жилые и общественные здания, определяется в соответствии со Сводом правил Госстроя РФ (СП 31-110-2003).

Удельные электрические нагрузки и показатели расхода электроэнергии различают для отдельных по численности групп городов.

В группу малых городов включаются поселки городского типа.

Укрупненные показатели удельной расчетной электрической нагрузки и расхода электроэнергии приведены в табл. 2.12 и 2.13, где значения удельной нагрузки и расхода электроэнергии отражают уровень электрификации быта и сферы обслуживания населения городов в ближайшей перспективе.

Таблица 2.12

Примечания.

1. Значения удельных электрических нагрузок приведены к шинам 10 (6) кВ центра питания (ЦП).

2. При наличии в жилом фонде города (района) газовых и электрических плит удельные нагрузки определяются интерполяцией пропорционально их соотношению.

3. Для районов города, жилой фонд которых оборудован плитами на твердом топливе или сжиженном газе, вводятся следующие коэффициенты:

для малого города — 1,3;

для среднего — 1,05.

4. Приведенные в таблице показатели учитывают нагрузки: жилых и общественных зданий (административных, учебных, научных, лечебных, торговых, зрелищных, спортивных), коммунальных предприятий, наружного освещения, электротранспорта (без метрополитена), систем водоснабжения и канализации, систем теплоснабжения.

5. Для учета нагрузки различных мелкопромышленных и прочих потребителей (кроме перечисленных в п. 4), питающихся, как правило, по городским распределительным сетям, к значениям, приведенным в таблице, рекомендуется вводить следующие коэффициенты:

для районов города с газовыми плитами — 1,2–1,6;

для районов города с электроплитами — 1,1–1,5.

Бóльшие значения коэффициентов относятся к центральным районам города, меньшие — к микрорайонам с преимущественно жилой застройкой.

6. К центральным районам города относятся сложившиеся районы с сосредоточением административных учреждений, учебных, научных, проектных организаций, предприятий торговли, общественного питания, зрелищных предприятий и проч.

Таблица 2.13

Среднее значение продолжительности использования максимума нагрузки водопровода и канализации составляет 5000 ч/год.

В сельской местности нагрузки коммунально-бытовых потребителей определяются характером застройки, использованием электроотопления и электроводонагрева. Удельная электрическая нагрузка сельских домиков на участках садоводческих товариществ может быть принята на шинах ЦП по табл. 2.14.

Таблица 2.14

Средние значения удельного расхода электроэнергии в быту и сфере обслуживания в сельских населенных пунктах могут быть приняты с учетом данных табл. 2.15.

Таблица 2.15

Окончание табл. 2.15

Данные о продолжительности использования максимума нагрузки быта и сферы обслуживания в сельской местности приведены ниже.

 

2.5. Расход электроэнергии на собственные нужды электростанций и подстанций

Расход электроэнергии на СН тепловых электростанций зависит от типа и единичной мощности агрегатов, установленных на электростанции, а также от вида топлива и способа его сжигания.

Максимальная нагрузка СН электростанций может приближенно оцениваться в процентах установленной мощности:

Бóльшие значения соответствуют меньшим единичным мощностям энергоблоков.

В табл. 2.16-2.18 приведены средние значения расхода электроэнергии на СН электростанций в процентах от суммарной выработки электроэнергии. Данными можно пользоваться при составлении баланса электроэнергии по энергосистеме в случае отсутствия отчетных или проектных данных по каждой конкретной станции.

Таблица 2.16

Таблица 2.17

Расход электроэнергии на заряд ГАЭС в 1,3–1,4 раза превышает выработку при разряде. Соотношение мощностей заряда и разряда зависит от режима работы ГАЭС.

Таблица 2.18

Электроприемниками СН ПС переменного тока являются оперативные цепи, электродвигатели систем охлаждения трансформаторов, электродвигатели компрессоров, освещение, электроотопление помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры высокого напряжения и шкафов, устанавливаемых на открытом воздухе, связь, сигнализация и т. д.

Определение суммарной расчетной мощности приемников СН производится с учетом коэффициента спроса (Кс), учитывающего использование установленной мощности и одновременность их работы (табл. 2.19).

Таблица 2.19

Расчетная максимальная нагрузка СН ПС определяется суммированием установленной мощности отдельных приемников, умноженной на коэффициенты спроса.

Усредненные значения и максимальная нагрузка СН ПС отдельных номинальных напряжений приведены в табл. 2.20.

Таблица 2.20

Окончание табл. 2.20

 

2.6. Расход электроэнергии на ее транспорт

Потери электроэнергии учитываются при проектировании развития электрических сетей как составная часть сопоставительных затрат при оценке вариантных решений, а потери мощности — для оценки максимума нагрузки.

Появление в последние 10–12 лет вынужденных неоптимальных режимов работы электростанций, сокращение отпуска электроэнергии в сеть, увеличение реверсивных перетоков мощности по электрическим сетям и ряд других причин привели к увеличению относительных (от отпуска электроэнергии в сеть) и абсолютных потерь электроэнергии. Так, если в 1991 г. относительные потери электроэнергии в сетях общего пользования России составляли 8,35 %, то в последующие годы они возросли и составили (%):

В отдельных энергосистемах эта величина колеблется в значительных пределах (от 6–7 до 14–15 %) в зависимости от территории обслуживания энергосистемы (сетевого района), плотности нагрузки, построения сети, количества ступеней трансформации, режимов работы электростанций и других факторов.

Ориентировочные значения потерь в сетях различных напряжений в процентах от суммарного поступления электроэнергии в сети приведены ниже.

Указанными значениями можно пользоваться при составлении предварительного баланса электроэнергии по системе. При составлении предварительного баланса мощности потери мощности могут быть определены делением потерь электроэнергии на время потерь, которое для современных систем с достаточной степенью точности можно принимать в пределах 3500–4500 ч.

С 1994 по 2004 гг. абсолютные потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем России увеличились на 37,64 %, относительные — на 24,40 % при росте отпуска электроэнергии в сеть всего на 7,19 %. Это означает, что ростом нагрузки электрических сетей такой существенный скачок потерь объяснить нельзя. Главная причина сложившейся ситуации — увеличение доли коммерческих потерь, которые достигли почти 30 ТВтч в год и составляют около 30 % общего значения фактических потерь электроэнергии. Коммерческие потери, определяемые как разность между фактическими и технологическими потерями, — это прямые убытки энергоснабжающих организаций, обусловленные погрешностями системы учета, бездоговорным и несанкционированным потреблением электроэнергии, низкой платежеспособностью потребителей, недостаточной мотивацией персонала к снижению потерь электроэнергии в сетях и другими причинами.

Потери электроэнергии подразделяются на условно-переменные (нагрузочные) и условно-постоянные (холостого хода). В составе переменных учитываются потери в активном сопротивлении проводов линий электропередачи и обмоток трансформаторов, в составе постоянных — потери в стали трансформаторов, в шунтовых конденсаторных батареях, синхронных компенсаторах, реакторах. Ориентировочная структура потерь по элементам показана в табл. 2.21.

Таблица 2.21

Проведение активной энерго- и топливосберегающей политики ставит в качестве одной из важнейших задачу снижения технологического расхода электроэнергии на ее транспорт. Наиболее существенные результаты достигаются за счет рационального построения сети с сокращением количества ступеней трансформации при передаче и распределении электроэнергии от источников к потребителям.

Указанное может характеризоваться обобщенным коэффициентом трансформации мощности, т. е. установленной мощностью трансформаторов, приходящейся на один кВт мощности генераторов электростанций. Этот коэффициент выражает количество ступеней трансформации мощности в электрической сети. За последние 30 лет обобщенный коэффициент трансформации непрерывно возрастал, что свидетельствует о преобладании тенденции освоения новых номинальных напряжений над тенденцией использования глубоких вводов (табл. 2.22).

Таблица 2.22

 

2.7. Расчетные электрические нагрузки подстанций

При проектировании схем развития распределительных сетей энергосистем определяются перспективные электрические нагрузки ПС. При этом важным фактором, анализируемым в последнее время, является платежеспособность отдельных групп потребителей, а также эластичность платежеспособного спроса по отношению к динамике роста тарифов на электроэнергию.

Расчет перспективных электрических нагрузок ПС рекомендуется вести:

для концентрированных промышленных потребителей — с учетом данных соответствующих проектных институтов, а при их отсутствии — методом прямого счета или с использованием объектов-аналогов;

для распределенной нагрузки (коммунально-бытовая, сельскохозяйственная и др.) — на основе статистического подхода, а при наличии отдельных концентрированных потребителей — с учетом коэффициента одновременности.

Для выбора мощности трансформаторов подсчитывается максимальная электрическая нагрузка ПС. Для выполнения расчетов потокораспределения токов (мощностей) в сетях рассчитывается нагрузка каждой подстанции в период прохождения максимума нагрузки энергосистемы или сетевого района.

Для расчета нагрузок ПС энергосистемы или сетевого района все потребители подразделяются на две группы: концентрированные, перспективная нагрузка которых не ниже определенного минимума, и остальные потребители, которые рассматриваются как распределенная нагрузка. К концентрированным потребителям относятся крупные промышленные и сельскохозяйственные предприятия (комплексы на промышленной основе и др.), тяговые ПС электрифицированных железных дорог, насосные и компрессорные станции нефте- и газопроводов и др. К распределенной нагрузке относятся остальные промышленные предприятия и сельскохозяйственное производство, коммунально-бытовая нагрузка городов и сельских населенных пунктов. Граничную минимальную нагрузку для отнесения потребителя к концентрированному принимают такой, чтобы в группу распределенной нагрузки не попали потребители, существенно влияющие на суммарную нагрузку ПС. В городах и промузлах к концентрированным могут быть отнесены потребители с нагрузкой 3–5 МВт и более, в сельской местности — 1–2 МВт и более.

Методика расчета нагрузок ПС основана на сочетании двух способов: прямого счета для концентрированных потребителей и статистического подхода при определении распределенной нагрузки. Концентрированные потребители, по которым может быть получена и проанализирована конкретная информация об их предшествующем развитии и существующем состоянии (для действующих потребителей), а также о планируемом росте (по данным плановых органов, ведомственных проектных институтов и др.), учитываются индивидуально и распределяются по соответствующим ПС. Для распределенной нагрузки определяется коэффициент роста за предшествующий период по системе в целом (по отчетным данным). Этот коэффициент корректируется на проектный период пропорционально изменению темпов роста электропотребления по энергосистеме на соответствующие этапы. Экстраполированная с учетом этого коэффициента распределенная нагрузка каждой ПС суммируется с концентрированной (с применением режимных коэффициентов), и суммарная нагрузка всех ПС сопоставляется с ранее оцененной ожидаемой максимальной нагрузкой системы (контрольный уровень). В случае несовпадения проводится соответствующая корректировка (в первую очередь — концентрированных потребителей).

Полученные таким образом предварительные перспективные нагрузки существующих ПС перераспределяются с учетом появления к расчетному этапу вновь сооружаемых ПС.

На основе описанного алгоритма разработаны программы расчетов нагрузок ПС с использованием ЭВМ.

Для выбора параметров самой ПС (установленная мощность трансформаторов и др.) в качестве расчетной принимается ее собственная максимальная нагрузка.

Для определения максимальной электрической нагрузки ПС применяется коэффициент разновременности максимумов k p  (именуемый также коэффициентом несовпадения максимумов нагрузки потребителей или коэффициентом одновременности). Для определения нагрузки ПС в период прохождения максимума нагрузки энергосистемы применяются коэффициенты попадания в максимум энергосистемы kм. Ориентировочные значения режимных коэффициентов приведены ниже.

 

2.8. Определение потребности в электрической энергии и мощности районных и объединенных энергосистем

Расчет потребности в электрической энергии и мощности выполняется для определения объема вводов и структуры генерирующих мощностей, выявления степени сбалансированности энергосистемы по мощности и энергии, выбора схемы и параметров электрических сетей, обеспечивающих выдачу мощности энергоисточников и режимы их работы.

При проектировании энергосистем общий прогноз спроса на электроэнергию по субъектам РФ рекомендуется обосновывать с учетом выделения из общего прогноза спроса крупных потребителей электрической энергии — субъектов ФОРЭМ, а также потребителей, использующих энергию изолированных источников.

Отдельно прогнозируется спрос на полезную (т. е. полученную потребителями) электроэнергию; дополнительно определяется потребность в электроэнергии на СН электростанций, а также на ее транспорт (потери электроэнергии) по ЕНЭС и распределительным сетям региональных энергосистем.

Потребителей электроэнергии рекомендуется подразделять на следующие структурные группы: промышленность с выделением трех-пяти отраслей, сосредотачивающих 70–80 % всего потребления электроэнергии в промышленности, строительство, сельскохозяйственное производство, транспорт, сфера обслуживания, жилой сектор (бытовое потребление).

При формировании общего уровня спроса на электроэнергию учитывается возможность и эффективность осуществления в перспективе энергосберегающих мероприятий и внедрения новых технологий. В этих целях учитывают материалы программ энергосбережения руководящих органов субъектов РФ, данные местных органов энергонадзора, агентств и фондов энергосбережения, а также материалы обследования потребителей. С ростом тарифов на электроэнергию эффективность и масштабы энергосбережения будут возрастать, а эффективность и масштабы электрификации относительно снижаться.

Для формирования платежеспособного спроса, обеспечивающего полное покрытие затрат на поставку потребителям электроэнергии и получение прибыли, анализируется платежеспособность отдельных групп потребителей, исследуется эластичность платежеспособного спроса по отношению к динамике изменения тарифов, обосновываются пределы и возможные экономические последствия роста тарифов.

Прогноз спроса на электроэнергию следует осуществлять с помощью расчета потребности в энергии, основанном на анализе укрупненных удельных показателей (УУП) потребления электроэнергии в сочетании с анализом влияния основных факторов, определяющих динамику УУП и формирующих спрос.

Рекомендуется следующий алгоритм использования метода УУП.

1. Собираются и анализируются отчетные и прогнозные данные по развитию экономики субъекта РФ и ее секторов. К этим данным относятся: региональный внутренний продукт (РВП), товарная продукция промышленности и ее основных отраслей, товарная продукция сельского хозяйства, показатели грузооборота транспорта или объем его работы как часть РВП, показатели развития сферы услуг в виде площадей общественных зданий или стоимости услуг как части ВВП, численность населения и его обеспеченность жильем. Динамика всех ценовых показателей должна оцениваться в неизменных ценах (базовых или текущих). В целях дальнейшего анализа целесообразно привлекать отчетный и перспективный материал, характеризующий выпуск основных видов продукции в натуральном выражении, а также данные о росте использования населением основных видов бытовой техники.

Отчетные данные, как правило, запрашиваются в территориальных органах Госкомстата России, прогнозные данные — в экономических отделах территориальных органов исполнительной власти субъектов РФ, в Минэкономразвития России, отраслевых проектных и научных организациях. Информацию могут дополнить материалы обследования (анкетирования) крупных потребителей электроэнергии.

2. Собираются и анализируются данные по отчетному потреблению электрической энергии в соответствии с основной структурой потребления. Эти данные, как правило, получают в территориальных органах Госкомстата России.

3. Показатели потребления электрической энергии за отчетный год в целом по региону, по секторам экономики и отраслям промышленности делятся на соответствующие экономические показатели (в бытовом секторе — на душу населения). В результате за отчетный год получают показатели электроемкости РВП, секторов экономики и отраслей промышленности. Показатели электроемкости представляют собой УУП.

4. Отчетные показатели УУП пролонгируются на годы перспективного периода. Полученные стабильные показатели УУП умножаются на соответствующие годовые прогнозные экономические показатели, что позволяет сформировать условный базовый прогноз потребления электрической энергии.

5. Для получения окончательного прогноза в базовый прогноз вносятся следующие коррективы:

путем экспертных оценок учитывается влияние внутренних сдвигов в отраслях хозяйства и промышленности (например, опережающий рост производства стали в общем производстве, рост использования населением различной бытовой электротехники и т. п.) на УУП и потребление энергии;

оценивается понижающее влияние уменьшения материалоемкости в отраслях материального производства на технологическое потребление энергии;

учитывается возможность и эффективность осуществления в перспективе энергосберегающих технологий, а также платежеспособность потребителей, строительство новых, реконструкция и демонтаж действующих предприятий, совершенствование сферы услуг, миграция населения и другие факторы.

Отдельным самостоятельным методом прогнозирования является определение перспективной потребности в электрической энергии и мощности на основе прогнозных заявок, администраций субъектов РФ, сбытовых компаний и крупных потребителей, выведенных на ФОРЭМ.

Учитывая неоднозначность перспективы экономического развития России и ее регионов, появления новых и реконструкцию (модернизацию) существующих потребителей, а также неопределенность исходной информации, результаты расчетов электропотребления в схемах развития энергосистем рекомендуется представлять в виде нескольких различных уровней (сценариев). Этим сценариям может быть придана экспертная вероятностная оценка. В качестве основного (расчетного) сценария принимается наиболее вероятный.

При проектировании энергосистем используются: характерные суточные графики нагрузки рабочего и выходного дня для зимы и лета, годовые графики месячных максимумов, продолжительность использования максимальной нагрузки.

При определении перспективных графиков нагрузки энергосистем рекомендуется рассматривать проведение эффективных мероприятий по их выравниванию (например, с помощью тарифов, дифференцированных по времени суток и года).

В качестве расчетного максимального графика нагрузки принимается график среднего рабочего дня наиболее загруженного периода года (как правило, за декаду зимних суток).

Максимальная нагрузка объединенных и региональных энергосистем определяется суммированием нагрузок отдельных ПС (с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки) и потерь мощности в электрической сети. Указанная величина должна соответствовать максимуму годового графика нагрузки энергосистемы или отношению электропотребления ко времени продолжительности использования максимальной нагрузки.

При невозможности получения данных, необходимых для построения графиков электрических нагрузок, значения максимумов нагрузки определяются путем экспертного прогнозирования числа часов их использования.