Экономический эффект от повышения надежности
В настоящее время в России отсутствует рекомендованная регулирующими органами удельная стоимость компенсации ущерба от аварийных ограничений потребителей электроэнергии. В зарубежной практике удельная величина ущерба от внезапных ограничений принимается в диапазоне от 2 до 4,5 долл./кВт∙ч. В расчетах экономической эффективности стоимость ущерба от аварийных ограничений до ее официального установления Правительством России рекомендуется оценивать исходя из зарубежного опыта компенсации ущерба потребителям в размере 1,5−4долл./ кВт∙ч. Эти данные являются усредненными и могут быть использованы для ориентировочной оценки ущерба на случай аварийных перерывов электроснабжения в сети общего пользования с разным составом потребителей. Ущерб от возможных внезапных перерывов электроснабжения рекомендуется учитывать при технико-экономическом сравнении вариантов [11].
Экономическая эффективность технических средств – степень выгодности экономических затрат на освоение, внедрение и использование этих средств.
Технико-экономические расчеты позволяют определить экономический эффект от каждого мероприятия, улучшающего основное производство и энергетику предприятия. Наиболее эффективным мероприятием является замена старого оборудования на новое, прогрессивное и экономичное. Замена изношенного электрооборудования не требует обоснования, поскольку оно снижает надежность работы, требует повышенных затрат на ремонтное обслуживание, а также имеет низкие эксплуатационные характеристики.
Повышение надежности должно предотвратить экономический ущерб от аварийных перерывов электроснабжения, а особенно таких, где перерыв недопустим (металлургия, химическая и нефтеперекачивающая промышленности).
Экономический эффект от повышения надежности электроснабжения определяется сопоставлением дополнительных капиталовложений, требующихся для этого (Кн), дополнительных расходов при эксплуатации устройств, повышающих надежность (Ин), с величиной, которая предотвращает средний экономический ущерб от перерывов электроснабжения (У, руб./год), умноженного на параметр интенсивности отказов в системе (λ), (1/год):
(4.61)
Энергосберегающая политика должна стать экономическим рычагом для конкурентоспособной деятельности промышленных предприятий на рынке, где с ее помощью можно получить дополнительную прибыль [12].
Пример решения задачи к разделу 4.4. [26]
Определить надежность электроснабжения потребителей, присоединенных к сети, представленной на рис. 4.14, и надежность схемы сети в целом. Расчетные нагрузки приведены в табл. 4.1.
Длины участков линии, км: 
; 
; 
; 
; 
; 
год-1/км; Тв=6 ч; 
год-1/км.
Таблица 4.1.
Расчетные нагрузки
| Показатели работы | Потребители | ||||
| П1 | П2 | П3 | П4 | П5 | |
| Расчетная нагрузка Р, кВт | |||||
| Число часов работы Т, ч | |||||
| Число часов использования максимума Тmax i, ч |
| ИП |
| ИП-1 |
| 1−2 |
| 1−3 |
| 3−4 |
| 3−5 |
| Пi |
| Рис. 4.14. Эквивалентная схема замещения надежности для любого i-го потребителя |
Решение. Находим средние нагрузки потребителей
;
тогда Рср1 = 68,5 кВт; Рср2 = 54,8 кВт; Рср3 = 32 кВт; Рср4 = 18,3 кВт; Рср5 = 73,1 кВт.
Определяем показатели надежности электроснабжения, год-1:
.
Определяем интенсивность планово-предупредительных отключений, ч:
; Тв = 10 ч.
Эквивалентная продолжительность простоя, ч/год
.
Ожидаемый недоотпуск, кВт∙ч/год:
.
Для повышения надежности линии, ее оснащают коммутационными аппаратами (КА), позволяющими секционировать линию на участки и тем самым сокращать недоотпуск электроэнергии потребителя.
Задачи к разделу 4.4. [26]
Задача 1. Определить показатели надежности электроснабжения потребителей, присоединенных к ВЛ 10 кВ (рис. 4.15.). На линии устанавливаются линейные разъединители. Показатели надежности рассчитать для двух случаев:
1. На линии установлен один разъединитель QS1 в точке 1 в сторону точки 3.
2. На линии установлены четыре разъединителя QS1, QS2, QS3, QS4.
Исходные данные приведены в таблице 4.1.
| ИП |
| П1 |
| П3 |
| П4 |
| П5 |
| П2 |
| QS2 |
| QS1 |
| QS3 |
| QS4 |
| Q |
Рис. 4.15. Схема сети
Задача 2. Завод получает электроэнергию от двух источников питания ГРЭС и районной подстанции системы (рис. 4.16.). Параметры потоков отказов и планово-предупредительных отключений элементов системы электроснабжения, средние времена восстановления и длительность планово-предупредительных отключений приведены в табл. 4.2.
| Система В21 Л2 |
| В22 |
| В12 |
| Л1 |
| ГРЭС В11 |
| Рис. 4.16. Схема электроснабжения |
Определить параметр потока отказов системы электроснабжения, среднее время безотказной работы, среднюю вероятность отказа, среднее время восстановления, а также недоотпуск электроэнергии за год, считая, что средняя годовая мощность потребителя Рср = 40 МВт.
Таблица 4.2.
Параметры надежности элементов
| Параметр | Элементы | |||||
| В11 | Л1 | В12 | В21 | Л2 | В22 | |
| λ0, 1/(км∙г) | 0,099 | 0,023 | 0,048 | 0,137 | 0,019 | 0,137 |
| L, км | − | − | − | − | ||
 , ч | ||||||
| λпр, 1/г | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,4 |
 , ч |
Задача 3. Определить параметры потоков отказов и среднее время восстановления относительно шин низшего напряжения понижающих подстанций II и III, а также суммарный недоотпуск электроэнергии потребителям системы (рис. 4.17.) без учета преднамеренных отключений элементов. Среднегодовая потребляемая мощность каждой подстанции (II, III) равна 100 МВт. Показатели надежности элементов системы и их данные приведены в табл. 4.3.
Пропускная способность каждого элемента системы достаточна для пропуска всей необходимой мощности потребителя.
| III |
| Т1 |
| Л1 |
| Л2 |
| Т2 |
| II |
| Л3 |
| Т3 |
Рис. 4.17. Схема электроснабжения
Таблица 4.3.
Показатели надежности элементов системы
| Показатели надежности | Элемент сети | |||||
| Л1 | Л2 | Л3 | Т1 | Т2 | Т3 | |
| λ0, 1/км год | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,1 | 0,1/0,1 | 0,1/0,1 |
| l, км | ||||||
| ТВ, ч | 60/60 | 100/100 |
Задача 4.Определить недоотпуск электроэнергии на предприятии, суточный график которого показан на рис. 4.18. Предприятие ограничено по мощности с 12 до 16 ч; ограничение было неполным, обеспечивалось 20 МВт. Ожидаемое среднечасовые нагрузки показаны на графике.
|
|
Задача 5.Для условий предыдущей задачи определить недоотпуск электроэнергии, если:
а) ограничение мощности происходит с 22 до 2 ч ночи (максимально возможный недоотпуск);
б) ограничение мощности произошло с 17 до 21 вечера (максимально возможный недоотпуск);
в) ограничение мощности происходило при средней нагрузке потребителя (среднее значение недоотпуск энергии).
Задача 6. Определить математическое ожидание недоотпуска электроэнергии в системе и подсчитать математическое ожидание ущерба от недоотпуска. Если единичная мощность агрегатов в системе 100 МВт; расчетная ступень мощности Р0 = 50 МВт; количество агрегатов в системе − n и коэффициент вынужденного простоя Кв приведен в табл. 4.4.
Суточный график нагрузки:
а) для вариантов 1, 5, 9, 13 (для n = 5)
| Нагрузка, МВт | ||||||
Продолжит.,  , ч | ||||||
б) для n = 6
| Нагрузка, МВт | ||||||||
Продолжит.,  , ч | ||||||||
в) для n = 7
| Нагрузка, МВт | ||||||||
Продолжит.,  , ч | ||||||||
г) для n = 8
| Нагрузка, МВт | |||||||||
Продолжит.,  , ч | |||||||||
Величина удельного ущерба системы: а) 
руб/кВт∙ч для n = 5 и 6; б) 
руб/кВт∙ч для n = 7 и 8.
Таблица 4.4.
Данные к задаче 6
| № Варианта | n | Кв | № Варианта | n | Кв |
| 0,04 | 0,035 | ||||
| 0,04 | 0,035 | ||||
| 0,04 | 0,045 | ||||
| 0,04 | 0,045 | ||||
| 0,05 | 0,045 | ||||
| 0,05 | 0,045 | ||||
| 0,05 | 0,055 | ||||
| 0,05 | 0,055 | ||||
| 0,035 | |||||
| 0,035 |
Литература
1. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. – М., 1983.
2. Надежность систем энергетики. Терминология: Сборник рекомендуемых терминов. Вып. 95. – М. : Наука, 2002.
3. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М. : Изд. Высшая школа, 1998.
4. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике –Л.: Изд-во Энергоатомиздат, ЛО, 1990.
5. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах. – М. : Энергоатомиздат, 1983.
6. Фокин Ю. А., Туфанов В. А. Оценка надежности систем
электроснабжения. – М. : Энергоиздат, 1981.
7. Рябинин И. А., Киреев Ю. Н. Надежность судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования. – Л :Изд-во Судостроение, 1974.
8. Шор Я. Б. Статистические методы анализа и контроля
качества и надежности. – M : Советское радио, 1962.
9. Гук Ю.Б. Основы надежности электроэнергетических установок –Изд‑во Ленинградского университета, Л, 1976.
10. Надёжность систем электроснабжения / В.А. Зорин, В.В. Тисленко, Ф. Клеппель, Г. Адлер. - Киев : Вища школа, 1984.
11. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. - 320 с.
12. Самсонов, B.C. Экономика предприятий энергетического комплекса : учеб. для вузов / B.C. Самсонов, М.А. Вяткин. - М. : Высш. шк., 2001.-416 с.
13. Калинин В.Ф. Надежность систем электроснабжения/ Калинин В.Ф.,Кобелев А.В., Кочергин С.В. : УП Тамбов: Изд‑во ФБГОУ ВПО <<ТГТУ>>, 2011.‑80 с.
14. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1990. –37 с.
15. Венцель Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Венцель – М.: Наука, 1969. –576 с.
16. Волков Н. Г. Надежность электроснабжения. Учеб. пособие / Том. политех. ун-т. − Томск, 2003. −140 с.
17. Анищенко В. А. Надежность систем электроснабжения: Учеб. пособие / В. А. Анищенко. − Мн.: УП «Технопринт», 2001. −160 с.
18. Секретарев Ю. А. Надежность электроснабжения. Методические указания: − Новосибирск, НГТУ, 2004. −19 с.
19. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: «Советское радио», 1972.
20. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия термины и определения. -М.: Госстандарт, 1989.
21. Хорольский В.Я. Надежность электроснабжения / Хорольский В.Я.,Таранов М.А.: УП Ростов‑на Дону <<Терра Принт>>,2007.‑ 128 c/
22. В.В. Карпов. Основы теории надежности систем электроснабжения / В.В. Карпов, В.К. Федоров, В.К. Грунин, Д.С. Осипов : УП Омск: изд‑во ОмГТУ,2003 – 72 c/
23. Половко A.M., Гуров СВ. Основы теории надежности. - Санкт-Петербург: «БХВ-Петербург», 2006.
24. Корчемный Н.А., Машевский В.П. Повышение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве. - Киев: «Урожай», 1988.
25. Воропай Н.И. Надежность систем электроснабжения. Конспект лекций / Н.И.Воропай. – Новосибирск: Наука, 2006
26. Танкович Т.И. Надежность электроснабжения: ПИ СПУ ,4 курс Электроснабжение (140211) 2009 ,119 с.