Прогнозирование суточных графиков нагрузки энергосистемы для активной, реактивной и полной мощностей и определение их характеристик

Цель работы: Ознакомиться с методами прогнозирования графиков нагрузки энергосистемы и отдельных отраслей промышленности; изучить и определить их основные характеристики; составить суточные графики активной, реактивной и полной нагрузок для рабочего дня, годовой график по продолжительности активной нагрузки для энергосистемы и найти значения желаемых напряжений у потребителей.

Графиками электрических нагрузок называются зависимости изменения активной мощности P (t), реактивной мощности Q (t) или полной мощности S (t) во времени. Мощность, потребляемая электроприемниками, является величиной переменной, т.к на нее влияет множество факторов. Например, время суток, время года, температура окружающей среды, освещенность, характер телевизионных передач и т.п. Графики электрических нагрузок обычно получают в виде графиков с помощью регистрирующих приборов или в табличной форме, более удобной для их математического описания и анализа.

При прогнозировании графиков нагрузки учитывается характер изменения во времени нагрузки отдельных энергоузлов, который зависит от ритма производства и влияния естественных факторов: наружной температуры и освещенности, а также от случайных изменений в технологических процессах, метеорологических и экологических условиях. Ритм производства, в свою очередь, обусловлен числом рабочих смен: одно-, двух - и трехсменные.

Графики нагрузки позволяют проводить анализ работы электроустановок, для составления прогнозов электропотребления, планирование ремонтов оборудования, а также в процессе эксплуатации для ведения нормального режима работы.

Таблица 6. Суточные графики активной нагрузки для каждой отрасли промышленности и в целом для энергосистемы.

Таблица 7. Суточные графики реактивной нагрузки для каждой отрасли промышленности и в целом для энергосистемы.

Таблица 8. Суточные графики полной нагрузки для каждой отрасли промышленности и в целом для энергосистемы.

Примеры построения графиков нагрузки для активной, реактивной и полной мощностей приведены на рисунках:

Рисунок 2 - График активной мощности нагрузки 1.

Рисунок 3 - График реактивной мощности нагрузки 1.

Рисунок 4 - График полной мощности нагрузки 1.

Количественные характеристики графиков электрической нагрузки  - желаемое напряжение для каждой ступени графика, где j - номер (обозначение) нагрузки или подстанции; i - номер ступени графика нагрузки; m_{j -} отклонение напряжения в центре питания j-ой нагрузки в максимальном режиме, обусловленное ПУЭ, m_j = 0,05 для электрических сетей с Uном £ 10 кВ и m_j = 0,1 для Uном ³ 35 кВ;

 - максимальная и минимальная величины активной мощности нагрузки для суточного или годового графика нагрузки в МВт;  - среднесуточная мощность нагрузки, где P_i и t_{i -} мощность и продолжительность нагрузки для i-ой ступени графика нагрузки; n - общее число ступеней суточного или годового графика нагрузки, åt_i = 24 часа - для суточного графика;  - среднеквадратичная мощность;  - коэффициент заполнения графика нагрузки или плотность графика нагрузки;  - коэффициент неравномерности графика нагрузки;  - коэффициент формы (конфигурации) графика нагрузки;  - коэффициент участия i-ой нагрузки в максимуме системы, где  - активная мощность i-ой нагрузки в час максимума системы;  [365 ] =  = Aг/Pmax - годовое время использования максимальной нагрузки;  = [365 ] =  - годовое время использования максимальных потерь активной мощности.

Таблица 10. Количественные характеристики графиков активной нагрузки

Обозначения характеристик графиков	Значения параметров графиков активной нагрузки для разных отраслей и энергосистемы в целом								Энергосистема
	Н-1	Н-2	Н-3	Н-4	Н-5	Н-6	Н-7	Н-8
Pср, МВт	26,075	17,401	33,300	41,525	44,458	39,100	232,483	396,09	830,43
Pск, МВт	26,830	17,423	34,233	42,216	45,604	41,414	233,058	396,38	832,72
Кф	1,029	1,001	1,028	1,017	1,026	1,059	1,002	1,001	1,003
Кзап	0,745	0,916	0,740	0,755	0,808	0,652	0,894	0,934	0,909
Кнер	0,470	0,870	0,440	0,500	0,500	0,320	0,830	0,900	1,231
Аг, МВт ч	228417	152431	291708	363759	389455	342516	2036554	3469719	7274560
Tmax, ч	6526	8023	6482	6614	7081	5709	7833	8183	7963

Построение годового графика по продолжительности активной нагрузки для энергосистемы

Годовой график строится на основе характерных суточных графиков за весенне-летний и осенне-зимний период. Это пример упорядоченного графика, т.е. такого, в котором все значения нагрузки расположены в порядке убывания (рис.5). Такой график показывает длительность работы в течение года с различной нагрузкой. Начальная ордината этого графика равна максимальной нагрузке. По суточным графикам с учетом количества различных типов суток в году для каждого значения мощности нагрузки суммируем время, в течение которого данная нагрузка имела место в течение года. В начале определяется время, в течение которого эта нагрузка имела максимальное значение, а затем отрезки времени для других значений мощности нагрузки, берущиеся в порядке убывания. В результате имеем годовой график, нагрузки, который показывает продолжительность работы при данной нагрузке. Поэтому такой график называют графиком по продолжительности.

По годовому графику определяется максимальное время использования нагрузки:

Рисунок 5 - Годовой график по продолжительности активной нагрузки.

Составление приближенного баланса активной мощности.

Выбрать число агрегатов заданной мощности на электростанциях из условия выполнения баланса активной мощности. Особенность электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передаче энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания выработанной электроэнергии в заметных количествах. В каждый момент времени в установившемся режиме системы ее электрические станции должны вырабатывать мощность, равную мощности потребителей, и покрывать потери в сети - должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощности. Число агрегатов на электростанциях следует выбирать из условия соблюдения баланса активной мощности:

где - установленная мощность генераторов на ЭС-1 и ЭС-2, МВт; Р_треб - мощность, необходимая для покрытия всех нагрузок и потерь активной мощности, МВт.

Для заданной схемы энергосистемы (рис.1)  можно найти из следующих выражений:

Здесь k _{D Ртр} , k _{D Рл} , k _сн , k_рез - коэффициенты, учитывающие потери активной мощности в трансформаторах и ВЛЭП и нагрузки электроприемников собственных нужд электростанций

k _{D Ртр} =1,02; k _{D Рл} =1,08; k _сн =1,1; k_рез=1,1.

Число агрегатов на электростанциях:

;

принимаем в энергосистеме-1 n=5агрегатов, ;

принимаем в энергосистеме-2 n=4 агрегатов.

Проверка правильности выбора числа агрегатов на электростанциях осуществляется путем сравнения:

Требуемая мощность вычисляется по формуле:

 МВт.

Сравниваем по наибольшей требуемой мощности.

В качестве вырабатываемой мощностью в данном случае принимается сумма установленных мощностей первой и второй электростанций за вычетом мощности одного, наиболее мощного, агрегата:

.

 МВт.