- •Предисловие
- •В результате изучения дисциплины студент должен:
- •1. Общая характеристика дисциплины
- •1.1. Общая характеристика курса
- •1.2. Профиль специальности
- •1.3. Назначение специалиста
- •1.4. Основные требования, предъявляемые к специалисту
- •1.5. Три аспекта энергетики
- •1.6. Значение энергетики в техническом прогрессе
- •Контрольные вопросы:
- •2. Энергетические ресурсы земли и их использование
- •2.1. Использование энергетических ресурсов
- •2.2. Виды энергоресурсов и их запасы
- •Контрольные вопросы:
- •3. Современные способы получания электрической энергии
- •3.1. Основные законы, на которых базируется современная наука и техника (законы сохранения материи и энергии)
- •3.2. Рабочее тело и его основные параметры
- •3.3. Процессы изменения состояния газа изотермические, адиабатические
- •3.4. Цикл Ренкина
- •3.5. Тепловые конденсационные электрические станции
- •3.6. Теплоэлектроцентрали
- •3.7. Газотурбинные установки
- •3.8. Парогазовые установки
- •3.9 Гидравлические электростанции
- •3.10. Гидроаккумулирующие электростанции
- •3.11. Приливные электростанции
- •3.12. Атомные электрические станции
- •Контрольные вопросы:
- •4. Возможные способы преобразования различных видов энергии в электрическую
- •4.1. Необходимость в развитии способов преобразования энергии в электрическую
- •4.2. Магнитогидродинамическое преобразование энергии
- •4.3. Термоэлектрические генераторы
- •4.4. Радиоизотопные источники энергии
- •4.5. Термоэмиссионные генераторы
- •4.6. Электрохимические генераторы
- •4.7. Геотермальные электростанции
- •4.8. Использование морских возобновляющихся ресурсов
- •4.9. Солнечные электростанции
- •4.10. Использование энергии реакторов-размножителей и термоядерных реакций
- •4.11. Новые способы получения электроэнергии
- •Контрольные вопросы:
- •5. Потребление электрической энергии
- •5.1. План гоэлро
- •5.2. Использование электрической энергии в народном хозяйстве
- •5.3. Энергетика и общество
- •5.4. Понятие об электроэнергетической системе
- •5.5. Принципы работы и конструктивное выполнение основных элементов электроэнергетической системы
- •5.6. Развитие энергетических систем и электрических сетей в России
- •5.7. Развитие электрических сетей за рубежом
- •5.8. Классификация передовых технических решений в сфере передачи электроэнергии
- •Контрольные вопросы:
- •6. Передача энергии на расстояние
- •6.1. Преимущества объединения энергетических систем
- •6.2. Управление энергетическими системами
- •Контрольные вопросы:
- •5. Назовите основные преимущества объединенной энергетической системы
- •7. Влияние техники и энергетики на биосферу
- •7.1. Энергетика и окружающая среда
- •7.2. Охрана природы
- •7.3. Биосфера и технический прогресс
- •7.4. Развитие энергетической техники и ее влияние на окружающую среду
- •Контрольные вопросы:
- •Заключение библиографический список
- •Содержание
- •Валиуллина Дилия Мансуровна Зимняков Сергей Андреевич Козлов Владимир Константинович
- •140400 «Электроэнергетика и электротехника»
5.2. Использование электрической энергии в народном хозяйстве
Электроэнергия вырабатывается на специальных предприятиях — электростанциях, преобразующих в электрическую другие виды энергии: химическую энергию топлива, энергию воды, ветра, атомную энергию и др. Выработанная электростанцией электроэнергия передается по воздушным или кабельным линиям электросетей различным потребителям — промышленным, коммунальным, сельскохозяйственным, бытовым и т.д. В зависимости от используемого вида энергии различают электростанции тепловые, гидравлические, ветровые, атомные и др.
Энергетическое хозяйство представляет собой комплекс устройств и процессов, предназначенных для обеспечения народного хозяйства топливно-энергетическими ресурсами в виде непосредственно топлива, электрической и тепловой энергии, горячей и холодной воды, сжатого и кондиционированного воздуха и т. п.
В энергетике существуют связи и системы внутри энергетического хозяйства и внешние связи с другими хозяйственными и отраслевыми системами и структурами. Можно выделить два направления энергетики: первое объединяет энергодобывающие (нефтяная, газовая, угольная, атомная и т.п.) и энергопроизводящие (электроэнергетика и теплоэнергетика) отрасли; второе — энергопотребляющие, т.е. потребляющие непосредственно топливо, электроэнергию, тепло и другие энергоресурсы.
Для обеспечения различными видами энергоресурсов отраслей народного хозяйства и населения страны (потребителей) используются: транспорт (железнодорожный, автомобильный, трубопроводный и др.), электрические и тепловые сети, склады топливных ресурсов, генерирующие, аккумулирующие, трансформирующие, передающие и распределительные устройства. Все эти системы взаимосвязаны и призваны обеспечивать предусмотренное энергоснабжение с достаточным уровнем надежности.
Энергетическое хозяйство имеет два направления: теплофикация и электрификация. Особенно большое значение имеет электрификация. Это определяется ее особыми свойствами: легкостью превращения в другие виды (тепловую, механическую, световую), возможностью обеспечить необходимые параметры протекания производственных процессов, комплексностью механизации и автоматизации производства, повышением производительности труда. Электроэнергия может быть распределена на отдельные потоки и передана на значительные расстояния. Без применения электроэнергии невозможны электрохимические и электрофизические процессы, привод станков-автоматов, манипуляторов, роботов и другие производственные процессы.
Электроэнергетика — ведущая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию страны на основе рационального производства и распределения электрической энергии. Электроэнергетика имеет важное значение в хозяйстве любой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергетики перед энергией других видов, как относительная легкость передачи ее на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.).
Топливно-энергетический комплекс России — один из межотраслевых народнохозяйственных комплексов, представляющий собой совокупность тесно связанных и взаимозависимых отраслей топливной промышленности и электроэнергетики, действующих как единое целое для удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения страны в топливно-энергетических ресурсах. Он является стержнем экономики страны, обеспечивающим жизнедеятельность всех отраслей национального хозяйства и населения, а также интеграцию регионов и стран СНГ.
Важнейшая задача энергетической политики — повышение эффективности использования всех видов энергии внутри страны. В этом случае экспорт в основном поддерживался бы не простым увеличением объемов добычи нефти и газа, а за счет энергосбережения внутри страны, огромного потенциала, составляющего примерно 450...500 млн т у.т.
В топливно-энергетический комплекс как объект народного хозяйства входят электроэнергетика, топливная промышленность, включающая в себя угольную и торфяную промышленность, а также геологоразведочные работы на нефть, газ, уголь и урановые руды.
При передаче электрической энергии от электрических станций к потребителям во всех звеньях электрических сетей имеются потери активной мощности и энергии. Эти потери возникают как в кабельных и воздушных линиях различных напряжений, так и в трансформаторах повысительных и понизительных подстанций.
В среднем потери в сетях энергосистемы составляют примерно 10% от отпускаемой в сеть энергии. Значительная часть этих потерь расходуется в линиях передачи всех напряжений и меньшая часть — в трансформаторах.
Нагрузка потребителей колеблется в течение суток и времени года, поэтому изменяется и размер величины потерь мощности.
Для составления баланса мощности используют графики электрических нагрузок, отображающие изменение потребляемой мощности в течение рассматриваемого периода времени. Графики нагрузки могут выражать режим электропотребления отдельных предприятий, подотраслей, районов, районных и объединенных энергосистем. От режимов потребления электроэнергии зависят режимы работы энергетических установок: основного оборудования электростанций, линий электропередачи и трансформаторных подстанций. Режимы электропотребления могут быть представлены в форме таблиц или в виде графиков. Графики электрической нагрузки рассматриваются как для активной нагрузки, так и для реактивной. Несовпадение конфигураций этих графиков определяется различиями в режимах потребления активной и реактивной мощности отдельными видами потребителей.
В зависимости от длительности рассматриваемого периода различают:
суточные, недельные, месячные и годовые графики нагрузок;
зимние, весенние, летние и осенние.
При планировании нагрузок пользуются типовыми (усредненными) графиками. Их составляют для разных групп потребителей (промышленных, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых) и заданных периодов времени. В типовом графике каждая ордината нагрузки является среднеарифметической величиной для рассматриваемого периода.
Нагрузку потребителей и пропорциональное ей изменение величины потерь мощности обычно изображают в виде графика нагрузки. Годовой график нагрузки показывает в некотором масштабе количество энергии, передаваемое по сети в течение года.