Введение

Электротехника – это очень широкое понятие, включающее в себя многочисленные виды технической деятельности, начиная с электроэнергетики и заканчивая телекоммуникациями. Одно из основных направлений по использованию электрической энергии – это применение электрических и магнитных явлений в промышленности, связи, на транспорте и др. Вызвано это тем, что электрическая энергия имеет ряд особенностей, которые способствовали тому, что развитие современного общества немыслимо без электрификации всего и всех. Из особенностей электрической энергии отметим следующие.

1. Относительно просто производить электроэнергию из большинства других видов энергии – тепловая, ядерная и т.п. На первых этапах развития электротехники это способствовало тому, что не было жесткого разделения на производителей и потребителей электроэнергии в большинстве отраслей (видов экономической деятельности). К настоящему времени производство электроэнергии практически полностью монополизировано до уровня «естественного монополизма». Вряд ли это следует принимать как естественный процесс и сохранять сложившуюся ситуацию и в будущем.

2. Имеется возможность передачи электроэнергии на значительные расстояния. При этом по утверждению электриков-сетевиков, с небольшими потерями. По официальным данным доля потерь в электрических сетях России в 2007 году составила 10,5 %. Здесь явное и нередко осознанное «заблуждение». Подавляющая часть электроэнергии вырабатывается с довольно низким КПД (30-35 %) и для ее генерирования требуется большое количество первичного ресурса (топлива, тепловой энергии, избыточного давления энергоносителя и т.д.). Так, удельный расход топлива на выработку электроэнергии в 2007 году составил 0,3356 кг у.т./кВт∙ч. И поэтому относительно «незаметные» потери электроэнергии при ее трансформации, транспорте оборачиваются весьма заметными для потребителя в виде дополнительных потерь первичного топлива у производителя электроэнергии. Компенсация этих потерь достигается за счет потребителя.

3. В местах потребления электрическая энергия сравнительно легко преобразуется в другие виды энергии (механическую, химическую, лучистую, в наших условиях, нередко и в тепловую энергию, но уже чаще всего, в низкопотенциальную).

Здесь основным преобразователем являются электродвигатели – до 70 % всей используемой электроэнергии на предприятиях, в организациях. Эффективность эксплуатации электродвигателей зависит от массы факторов: соотношение оптимальной и фактической загрузки двигателя, возможность регулирования частоты питающего напряжения, с учетом степени загрузки каждого электродвигателя и др.

По сути дела, необходимо создание надежных и эффективных дополнительных систем каждого электродвигателя точно так же, как и другими видами электроприемников: электротермические, осветительные установки, электролизеры, сварочные аппараты и т.п. То есть преобразовать электрическую энергию легко, но труднее обеспечить желаемую эффективность процессов.

Масштабность этих проблем можно оценить по объемам электропотребления. Согласно Энергетической стратегии России на период до 2030 года (ЭС-2030), объем производства электроэнергии в 2008 году составил 1037,2 млрд кВт∙ч, из них экспорт составил 16 млрд кВт∙ч. Аналогичный результат по производству электроэнергии был в СССР в 1975 году, равный 1034 млрд кВт∙ч.

В ЭС-2030 прогнозируется, что к 2030 году внутреннее потребление в электроэнергии в России возрастет не менее чем в два раза.

В 2002 г. общее потребление электроэнергии в 25 странах ЕС (EU-25) составило 2641 млрд кВт∙ч; еще 195 млрд кВт∙ч составили потери в сетях. Следовательно, потери в сетях составили [195 : (2641 + 195)] 100 = 6,9 %. Основным потребителем электроэнергии была промышленность (1168 млрд кВт∙ч или 44 % общего потребления), за которой следовали жилой сектор (717 млрд кВт∙ч или 27 %) и сектор услуг (620 млрд кВт∙ч или 23 %). На эти три сектора в совокупности приходилось около 94 % потребления электроэнергии в ЕС.

В России промышленность потребляет более 50 % произведенных в стране ТЭР и около 60 % электроэнергии. Российский ТЭК достаточно надежно удовлетворяет потребности промышленности в энергии и сырье. Однако существуют риски негативного влияния на развитие промышленности процессов, способствующих резкому повышению цен на ТЭР. Особенно это характерно для электроэнергии, как энергоресурса высокого качества, вырабатываемого с относительно низким КПД. Поэтому экономия электроэнергии очень важна на этапах транспортировки, распределения, потребления. Важность этой проблемы нашла отражение в государственной программе РФ «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года», где одним из результатов реализации Программы является экономия электроэнергии в объеме 630 млрд кВт∙ч за весь срок ее реализации (2011-2020 гг.).

Из направлений обеспечения рационального использования электроэнергии следует отметить:

уменьшение потерь в системах электроснабжения с помощью выравнивания суточных графиков электрических нагрузок потребителей, снижение потерь в линиях электропередачи и трансформаторах;

снижение потерь в электроприемниках потребителей путем рационального использования электропривода (электродвигателей насосов, вентиляторов, компрессоров, станков, подъемно-транспортных устройств и др.) и энергии в электротермических установках, а также применения рациональных приемов освещения;

снижение потерь при проведении технологических процессов в результате применения энергосберегающих технологий и более совершенного оборудования, повышения уровня эксплуатации и технологического обслуживания оборудования.

Кроме того, меры, направленные на улучшение качества электроэнергии, также приводят к экономии электроэнергии и материальных ресурсов.

Основная цель подготовки данного тома издания – это показать существующую методическую базу для проведения энергетических обследований систем энергоснабжения и электропотребления. При этом данные системы здесь рассматриваются в рамках промышленных предприятий, отдельных видов регулируемых организаций, офисных организаций и др.