8.2 Баланс мощности энергосистемы
Одной из основных особенностей электроэнергетического производства является то, что электроэнергия не может быть выработана в отрыве от ее потребления. В настоящее время техника еще не располагает экономически целесообразными и технически приемлемыми средствами аккумулирования электроэнергии в необходимых масштабах (за исключением ГАЭС). Поэтому как в каждые отдельные моменты времени, так и за любой период должен соблюдаться баланс между спросом на электроэнергию со стороны потребителей и выработкой ее на электростанциях. Этот баланс, естественно, должен быть обеспечен как по мощности, так и по выработке электроэнергии.
Баланс активной мощности сводится к тому, что в любой момент времени t генерирующая мощность всех электростанций должна равняться суммарной нагрузке потребителей плюс потери в сетях:
где i — номер электростанции; ν — номер объединенного узла потребителей (понизительной подстанции); μ—номер элемента распределительной сети.
Это равенство обеспечивается автоматическим регулированием режима системы, и всякое нарушение его может привести к тяжелым системным авариям.
Основные элементы баланса мощности
Рассмотрим кратко основные элементы баланса мощности. Мощность, которую должны развивать электростанции системы в каждый момент времени для удовлетворения спроса потребителей (планового), носит название рабочей мощности системы Nраб.с. Максимальное значение Nраб.с, как правило, не может быть равным значению установленной мощности, что обусловливается необходимостью резервирования части мощности на тот случай, когда по каким-либо причинам она не сможет быть отдана потребителю (аварии, ремонт и т. д.).
Таким образом, минимально необходимое значение установленной мощности электрических станций энергосистемы должно определяться суммой максимального возможного пика нагрузки (рабочей мощности) и полного резерва, определяемого согласно выражению:
Так как для бесперебойного снабжения потребителей система не может иметь установленную мощность меньше N мин, то при проектировании всякое перераспределение ее между ГЭС и ТЭС должно сопровождаться сохранением соответствующего баланса. В этом случае уменьшение установленной мощности ГЭС повлечет за собой соответствующее увеличение установленной мощности ТЭС и наоборот.
Часть установленной мощности ГЭС, которая не может быть уменьшена без соответствующего увеличения мощности ТЭС, носит название вытесняющей мощности. В соответствии с этим вытесняющая мощность должна включать:
В некоторых случаях экономически оправдано иметь установленную мощность большую, чем максимальная рабочая вытесняющая мощность. Эта избыточная мощность называется дублирующей. Ее обычно устанавливают на ГЭС, как правило, когда сток реки мало зарегулирован.
Полную установленную мощность энергосистемы, состоящей из ГЭС и ТЕС можно определить равенством:
Баланс мощности в графической форме можно представить только на графике максимальных мощностей. Баланс энергии можно представить, либо отображая 365 суточных графиков нагрузки, что неудобно, либо построив годовой график среднесуточных мощностей. С точностью до коэффициента, равного 24 – это тот же график энергий
В общем случае балансы энергии и мощности системы всегда тесно связаны между собой. Нельзя изменить баланс энергии не изменив баланса рабочих мощностей, и наоборот. Это означает, что эти балансы нельзя составлять независимо друг от друга. Переход от баланса энергии к балансу мощности осуществляется с помощью ИКН.
.
Рис. 3 Баланс мощности в графической форме