Раздел 1. Энергосистемы и их технологические особенности. Основы прогнозирования.

1.1.Определения энергетической и электрической систем

Энергетическая система - это совокупность электростанций, линий электропередачи, трансформаторных подстанций, топливно-энергетического комплекса ( добыча сырья, хзранение), связанных единством процесса производства и потребления электрической и тепловой энергии.

Электроэнергетическая система (ЭЭС) - часть энергосистемы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, электрических сетей, электроприемников и других электроустановок.

Полный технологический цикл энергосистемы (рис.1.1) включает добычу, переработку и хранение топлива, сжигание его в котле — преобразование химической энергии топлива в тепловую энергию пара. Пар вращает турбину, тепловая энергия переходит в механическую, приводящую в движение генератор. В статорной обмотке генератора возникает электрический ток за счет вращающегося магнитного поля ротора. После генератора электрическая мощность поступает в трансформатор, где происходит преобразование ее параметров.

Все элементы технологической схемы производства электроэнергии являются элементами энергосистемы и делятся на два класса:

1. передающие: транспортер, вал турбины, вал генератора, линия электропередачи;

2. преобразующие: котел, турбина, генератор, трансформатор.

1.2. Элементы энергосистемы и их характеристика

1) Электростанция — элемент энергосистемы, предназначенный для преобразования химической энергии топлива в тепловую и электрическую, состоит из топливного склада, котельного и турбинного агрегатов, генератора и распределительных устройств. На электростанции имеется большое хозяйство собственных нужд, служащее для обеспечения нормального технологического цикла.

По особенностям технологического процесса производства электроэнергии и используемым видам топлива электростанции подразделяются на:

- конденсационные (КЭС),

- теплоэлектроцентрали (ТЭЦ),

- атомные (АЭС),

- гидроэлектростанции (ГЭС),

- гидроаккумулирующие (ГАЭС),

- газотурбинные (ГТЭС).

К КЭС обычно относятся электростанции, потребляющие органическое топливо (уголь, газ, мазут, торф, сланец), турбины которых работают по конденсационному циклу, когда практически весь пар, вырабатываемый парогенератором, конденсируется и его энергия преобразуется в механическую энергию вала турбины, а затем и в электрическую.

На ТЭЦ значительная часть тепловой энергии передается по трубам потребителям и используется непосредственно в технологических процессах. И лишь часть тепловой энергии преобразуется в электрическую. На ТЭЦ для этого устанавливают турбоагрегаты двух типов: теплофикационные и противодавления.

АЭС используют энергию ядерного горючего, также преобразующегося в тепловую энергию пара. АЭС могут использоваться как КЭС и как ТЭЦ, соответственно они обозначаются АКЭС и АТЭЦ.

ГАЭС предназначены для выравнивания графика нагрузки энергосистемы (рис. 1.2). Они являются по принципу работы такими ГЭС, которые днем, в часы максимального электропотребления системы, генерируют электрическую энергию за счет сработки воды в водохранилище, а ночью, в часы минимума электропотребления, работают как потребители электрической энергии — насосы, закачивающие воду обратно в водохранилище. За счет этого снижается величина необходимой установленной генерирующей мощности в ЭЭС, а также улучшаются условия использования других электростанций, особенно АЭС, не допускающих резких изменений своей загрузки.

ГТЭС с помощью газовых турбин непосредственно преобразуют энергию сгорания газообразного топлива в механическую и затем электрическую энергию. Изготавливаются также парогазовые установки (ПГУ), работающие по смешанному циклу.

Разнообразны так называемые нетрадиционные типы электрогенерирующих станций. К ним относятся электростанции с магнитогидродинамическими (МГД) генераторами, приливные электростанции (ПЭС), ветровые, гелиоустановки и т. д. Как в настоящее время, так и в обозримом будущем эти типы электростанций не будут иметь существенной роли в энергобалансе страны.

2) Подстанция— электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов, распределительных устройств, аккумуляторных батарей, устройств управления и собственных нужд.

Распределительным пунктом называется устройство, предназначенное для распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации.

3) Воздушной линией электропередачи (ЛЭП) называется устройство для передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния по проводам, расположенным на открытом воздухе.