1.3. Потребители электроэнергии

Структура потребления электроэнергии основными отраслями в % от выработанной электроэнергии показано в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Показатели	Электроэнергия, %
Выработано электроэнергии электростанциями	100
Израсходовано для собственных нужд электростанций	6,1
Израсходовано при передачи и распределении по электрической сети общего пользования	8,5
Всего полезно отпущенной электроэнергии	85,4
Экспорт в другие страны	5
Итого отпущено потребителям в стране: в том числе: - промышленности - строительству - транспорту - сельскому хозяйству - жилищно-коммунальному хозяйству - прочим потребителям	80,4 54,8 3,1 4,9 6,0 8,2 3,4

Главным потребителем электроэнергии является промышленность. Наиболее энергоемкими отраслями промышленности являются черная и цветная металлургия, химическая промышленность и машиностроение. В этих отраслях промышленности львиную долю (до 70%) потребляют электродвигатели. Непосредственно в электротехнологических установках (электропечах, электролизерах и др.) потребляется 25-35%, в цветной металлургии – до 70%. На освещение расходуется 5-10% электроэнергии.

1.4. Балансы энергии и мощности

В силу одновременности процессов производства и потребления электроэнергии в энергосистемах для каждого момента времени должно иметь место соответствие между расходной частью баланса мощности, к которой относится мощность нагрузок с учетом потерь в сетях и собственных нужд электростанций, и его приходной частью, к которой относится располагаемая мощность электростанций (с учетом обменных перетоков между энергосистемами).

В условиях эксплуатации баланс мощности составляется на каждый час суток (диспетчерский график нагрузки) и на каждый месяц.

При проектировании энергосистем баланс мощности составляется для определения суммарного необходимого ввода мощности на электростанциях и обмена потоками мощности с другими энергосистемами.

Форма баланса мощности, используемая при проектировании энергосистем, приведена в табл. 1.2.

Составление балансов производится для периода прохождения зимнего годового максимума нагрузки энергосистемы. При наличии в энергосистеме крупных сезонных потребителей либо электростанций с существенным сезонным изменением располагаемой мощности (ГЭС, ТЭЦ) производится проверка баланса для весенне-летнего периода.

Расходная часть баланса мощности энергосистем (потребность) складывается из:

- годового максимума нагрузки самой энергосистемы (включая постоянно присоединенную нагрузку смежных районов соседних энергосистем и за вычетом нагрузки, постоянно присоединенной к смежным районам других энергосистем);

Таблица 1.2

№ п/п	Наименование
1 2 3 4	Потребность Совмещенный максимум нагрузки энергосистемы Передача мощности в другие системы Необходимый резерв Итого потребная мощность электростанций (1+2+3)
5 6 7 8 9 10	Покрытие Установленная мощность электростанций Неиспользуемая мощность (ограничения в использовании) Располагаемая мощность, в том числе ГЭС, КЭС, ТЭЦ (5 - 6) Получение мощности из других систем Итого покрытие (7+8) Избыток ( + ) или дефицит (-) мощности (9 - 4)

- планируемого балансового потока мощности в другие энергосистемы (включая экспорт);

- расчетного резерва мощности.

Приходная часть баланса мощности формируется на основании технико-экономических расчетов по выбору структуры генерирующих мощностей, т. е. расчетов по обоснованию состава, местоположения, основных параметров (типа, единичной мощности, количества агрегатов), вида используемого топлива и очередности строительства электростанций на рассматриваемую перспективу. Определение оптимального развития генерирующих мощностей производится в два этапа.

На первом этапе для ЕЭС в целом и каждой ОЭС в увязке с оптимизацией топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны определяется наивыгоднейшая структура генерирующих мощностей, т. е. рациональные размеры суммарных мощностей групп электростанций, отличающихся видом энергоресурса и типом основного оборудования. В связи с неоднозначностью исходной информации результаты определения структуры генерирующих мощностей находятся в виде зоны оптимальных решений. Указанный этап работы выполняется централизованно для страны в целом.

В результате оптимизации ТЭК по ЕЭС в целом и каждой ОЭС определяются оптимальные диапазоны суммарных мощностей АЭС, КЭС и ТЭЦ на разных видах органического топлива, общая мощность ГЭС и специализированных пиковых установок, а также оптимальные размеры перетоков мощности и энергии между ОЭС.

На втором этапе для каждой ОЭС в пределах определившегося диапазона суммарной мощности электростанций каждого типа обосновываются наивыгоднейший состав, размещение, основные параметры и последовательность развития отдельных объектов. При формировании вариантов развития электростанций в ОЭС используются результаты проектных проработок специализированных организаций по выявлению возможных пунктов сооружения КЭС и АЭС на территориях соответствующих ОЭС, по схемам энергетического использования водных ресурсов, по схемам развитая теплофикации, по характеристикам возможного к использованию нового оборудования.

Задача определения развития генерирующих мощностей энергосистем на всех этапах решается в увязке с анализом перспективных режимов работы электростанций в суточном, недельном и годовом циклах.

Баланс мощности считается удовлетворительным, если отклонение приходной части баланса от расходной не превышает половины мощности наиболее крупного из вводимых агрегатов. Дефициты или избытки мощности в указанных пределах рассматриваются как случайные отклонения, лежащие в пределах точности прогноза.

Необходимая установленная мощность электростанций энергосистемы на перспективу определяется с учетом намечаемого ввода мощности, а также технико-экономически обоснованного демонтажа физически и морально изношенного оборудования.

Располагаемая мощность электростанций энергосистемы, учитываемая в балансе мощности на период годового максимума нагрузок, принимается равной сумме их установленных мощностей за вычетом имеющихся ограничений.

При проектировании развития энергосистем в составе ограничений учитываются:

- снижение мощности из-за неполного освоения к моменту прохождения максимума расчетного года головных образцов нового оборудования;

- снижение мощности из-за временного несоответствия между отдельными элементами технологической схемы электростанций (для них в эксплуатации используется термин “разрывы мощности”), ограничений по выдаче мощности, снижения напора ГЭС против расчетного или ограничения режима ГЭС вследствие удовлетворения требований неэнергетических потребителей и т. п.

Сумма ограничений при составлении перспективных балансов мощности принимается на основании анализа существующих в эксплуатации ограничений с учетом мероприятий, намечаемых по их устранению. В крупных объединениях при отсутствии более точной информации ограничения принимаются в среднем равными 6—8% установленной мощности электростанций.

Баланс электроэнергии энергосистем составляется:

- для проверки возможности выработки требуемого количества электроэнергии в течение года электростанциями, учтенными в балансе мощности;

- для определения потребности энергосистемы в топливе;

- для определения потоков энергии между энергосистемами.

Расходная часть баланса энергии складывается из электропотребления данной энергосистемы (с учетом собственных нужд электростанций и потерь в сетях), расхода энергии на заряд ГАЭС и планируемой передачи электроэнергии в другие энергосистемы.

Приходная часть баланса энергии включает в себя выработку электроэнергии всеми электростанциями системы и планируемое получение энергии из других энергосистем. Выработка ГЭС учитывается в балансе по среднему значению за несколько лет.

Для энергосистем с большим удельным весом ГЭС (30% и более) производится проверка баланса также и для условий гарантированной в условиях маловодного года 95%-ной обеспеченности выработки электроэнергии гидроэлектростанциями.

Распределение годовой выработки электроэнергии между тепловыми электростанциями производится исходя из их экономичности, обеспеченности ресурсами, стоимости различных видов топлива.

Для приближенных расчетов выработка отдельными типами электростанций может оцениваться по годовым числам часов использования их установленной мощности.

Баланс энергии считается удовлетворительным, если число часов использования среднегодовой располагаемой мощности тепловых электростанций в среднем не превышает 6500.