2.2 Переменный график электропотребления

В течении суток потребление электроэнергии не одинаково. В часы пик оно резко возрастает, а ночью значительно уменьшается. Следовательно, энергосистема должна иметь базовые мощности, работающие в переменном режиме и пиковые, которые работают несколько часов в сутки, а остальное время находятся в резерве.

Если энергосистема имеет только паротурбинные установки, то резерв должен быть короче, так как пуск паротурбинной установки с холодного состояния занимает много времени. В этом случае стоимость пиковой паротурбинной установки не отличается от базовой. Агрегаты паротурбинных электростанций могут уменьшать нагрузку до 50-75% от номинальной, причем без снижения эффективности.

Пиковую нагрузку лучше покрывать, если в энергосистеме имеются ГЭС. Мощность гидротурбин можно изменять очень быстро. Подключаются гидроаккумуляторные станции, которые имеют 2 водоема: верхний и нижний. В часы пик они вырабатывают электроэнергию за счет подачи воды из верхнего бассейна в нижний, а когда потребление электричества становится малым, турбины работают в режиме насоса, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний. Недостаток такой станции – строительство обходится с большими затратами.

АЭС работают только в базовом режиме. Они имеют дорогостоящее оборудование, которое необходимо использовать на полную мощность.

Большой заслугой энергетиков СССР явилось создание единой энергетической системы, основанной на крупных ГРЭС и АЭС, которые связаны между собой системой электропередачи. Данная энергетическая система устойчива при крупных системных авариях. Преимущества также в том, что в России 8 часовых поясов, поэтому max электропотребление поступает не одновременно по всей стране. Это дает возможность передавать энергию из районов с меньшим потреблением в районы, где нагрузка max. Расстояние, на которое выгодно передавать электроэнергию ограничивается потерями в линиях электропередач. Разрушение советского союза значительно уменьшили возможность такого маневра, но пока эти возможности существуют.

Чтобы выравнить график электропотребления на Западе ввели двух тарифный учет: днем электроэнергия дороже, а ночью и в выходные дни дешевле.

2.3 Проблемы передачи электроэнергии

Передача электрической энергии на большие расстояния связана с потерями в ЛЭП. Теряется электрическая энергия равная произведению силы тока на эл. сопротивление провода. Передаваемая по проводам мощность пропорциональна произведению тока на напряжение, поэтому дальние ЛЭП проектируют на огромные напряжения – до 1,5 млн. Вольт.

Теоретически возможен и другой путь снижения потерь. В начале 20 века датский физик Камерлинг Онес обнаружил, что металлический проводник, охлаждаемый жидким гелием до 0 К практически не имеет эл. сопротивление. Это явление назвали сверхпроводимостью. Для широкого потребления использование гелия очень дорого. В 1986 году было обнаружено что некоторые керамические соединения обладают сверхпроводимостью при 140 К. Азот становится жидким при 177 К, следовательно для получения сверхпроводимости можно использовать азот, который получается из воздуха в результате глубокого охлаждения. Первый в мире опытно-промышленный образец из сверхпроводимого материала был изготовлен в 1998 г. Он имеет длину 30,48 м и обеспечивает 3-х пром. Потребителей 3-х фазным током силой 1250 А и напряжением 12,5кВ. Использование таких сверхпроводников дает возможность экономить в ЛЭП до 10% электрической энергии.