Анализ графиков электрических нагрузок

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Графиками электрических нагрузок по активной и реактивной мощностям и току называются соответственно кривые изменения активной и реактивной мощностей и тока во времени.

Графики нагрузок позволяют определить ряд показателей, необходимых при расчетах электрических нагрузок, а также обеспечивают более рациональное построение системы электроснабжения промышленного предприятия. Графики нагрузок подразделяются на индивидуальные p(t), q(t), i(t) (для отдельных электроприемников) и групповые P(t), Q(t), I(t) (для группы электроприемников). По продолжительности различают суточные
и годовые графики нагрузок.

Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график электрических нагрузок, определяемый технологическим процессом производства.

Заявленной мощностью в соответствии с Правилами недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденных постановлением Правительства РФ от 27 декабря 2004 года № 861, называется предельная величина потребляемой в текущий период регулирования мощности, определяемая соглашением между сетевой организацией и потребителем услуг по передаче электрической энергии.

Оценить величину заявленной мощности можно в соответствии с порядком, установленном в Методических указаниях по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке, утвержденных приказом ФСТ от 6 августа 2004 года № 20-э/2.

Для этого необходимо в режимные дни снять суточный график нагрузки через каждый час. Режимные дни установлены постановлением Правительства РФ от 27 декабря 2004 года № 854 «Об утверждении Правил оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике» (3-я среда июня и декабря). По указанному графику определяется максимальная величина нагрузки потребителя в отчетные часы утреннего или вечернего максимумов нагрузки энергосистемы. Согласно Правилам недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии
и оказания этих услуг величина заявленной мощности определяется в отношении каждой точки присоединения.

Задача 1. На основании результатов летнего и зимнего контрольных замеров активной и реактивной электроэнергии, приведенных в табл. 1, построить и проанализировать суточные графики нагрузки промышленного предприятия по активной и реактивной мощности, а также графики зависимости полной мощности, cosφ и tgφ от времени. Сравнить летний и зимний суточные графики нагрузки. При этом учесть, что в зимний период были постоянно включены компенсирующие устройства суммарной мощностью: 1850 кВАр (вариант 1); 3150 кВАр (вариант 2);
2500 кВАр (вариант 3), а летом они были отключены. Определить, как изменятся указанные графики, если: а) отключить компенсирующие устройства зимой; б) подключить компенсирующие устройства летом. Определить величину заявленной мощности предприятия за каждый период.

Таблица 1

Результаты контрольных замеров

активной и реактивной электроэнергии

Номер варианта	Время T, ч	Зимний контрольный замер	Летний контрольный замер
Wа, кВт∙ч	Wр, кВАр∙ч	Wа, кВт∙ч	Wр, кВАр∙ч
	00:00
	01:00
	02:00

Продолжение табл. 1

	03:00
	04:00
	05:00
	06:00
	07:00
	08:00
	09:00
	10:00
	11:00
	12:00
	13:00

Продолжение табл. 1

	14:00
	15:00
	16:00
	17:00
	18:00
	19:00
	20:00
	21:00
	22:00
	23:00

Перейти к Содержанию

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ТАРИФА

НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

Анализ тарифных систем в электроэнергетике является одной из важнейших задач маркетинговых исследований, поскольку правильно сформированный тариф не только стимулирует спрос на электроэнергию, но и позволяет устранить возможные противоречия между энергоснабжающей организацией и потребителями электрической энергии.

Основными видами тарифов на электроэнергию являются:

1) Базовый двухставочный тариф.

В соответствии с двухставочным тарифом каждый потребитель оплачивает энергоснабжающей организации в расчетном периоде определенную часть постоянных издержек пропорционально абонируемой (заявленной) мощности и часть переменных издержек пропорционально объему фактически потребленной электроэнергии. Таким образом, двухставочный тариф состоит из двух ставок: основной за 1 кВт мощности (нагрузки) потребителя и за 1 кВт∙ч потребленной электроэнергии. Модель двухставочного тарифа является исходной, базовой для различных модификаций, в том числе для получения простого одноставочного тарифа.

Общая плата за электроэнергию при использовании двухставочного тарифа будет определяться по формуле:

, (1)

где P_max – величина абонируемой (заявленной) мощности за расчетный период, кВт; T_P – тарифная ставка за 1 кВт абонируемой (заявленной) мощности, руб./кВт; W_а – количество потребленной электроэнергии за расчетный период, кВт∙ч; T₂ – тарифная ставка за 1 кВт∙ч потребленной электроэнергии, руб./кВт∙ч.

2) Одноставочный тариф.

Одноставочный тариф предусматривает плату только за электроэнергию, учтенную электрическими счетчиками:

, (2)

где W_а – количество потребленной электроэнергии, учтенной счетчиками, кВт∙ч; T₁ – тарифная ставка за 1 кВт∙ч потребленной электроэнергии, руб./кВт∙ч.

При одноставочном тарифе плата за электроэнергию растет пропорционально ее потреблению, что приводит к отрыву тарифа от стоимости обслуживания. Тем не менее, он широко используется при расчетах с населением и маломощными потребителями.

3) Дифференцированные тарифы.

Более гибкими тарифами на электроэнергию считаются тарифы, дифференцированные по зонам суток. Для потребителей, рассчитывающихся по одноставочному тарифу, применяется дифференцированный тариф по двум зонам суток (дневной
и ночной). Для промышленных потребителей используются тарифы, дифференцированные по трем зонам суток (ночной, полупиковой (дневной) и пиковой). В этом случае плата за электроэнергию определяется по формуле:

, (3)

где W_п и W_п.п – пиковое и полупиковое потребление электроэнергии в рабочие дни расчетного периода, кВт∙ч; W_н – ночное электропотребление в рабочие дни расчетного периода с учетом расхода электроэнергии в субботние, выходные и праздничные дни, кВт∙ч; T_п, T_п.п, T_н – тарифные ставки пикового, полупикового
и ночного потребления электроэнергии за расчетный период, руб./кВт∙ч.

В настоящее время ввиду отмены «Правил пользования электрической и тепловой энергией» у потребителей появилась возможность самостоятельно решать вопрос о выборе оптимального тарифа на электроэнергию – одноставочного, двухставочного или дифференцированного. При принятии такого решения следует руководствоваться экономической выгодой от подобного перехода. Целесообразность перехода имеет место при условии снижения платы за электроэнергию.

Задача 2. Используя данные задачи 1, определить плату промышленного предприятия за электроэнергию за сутки при использовании различных видов тарифов (одноставочного, двухставочного и дифференцированного по зонам суток) при условии, что предприятие получает электроэнергию на напряжении: 0,4 кВ (вариант 1); 35 кВ (вариант 2); 10 кВ (вариант 3). Нанести на график нагрузки пиковую, полупиковую (дневную) и базовую (ночную) зоны. Выбрать оптимальный тариф на электроэнергию. Тарифное меню по электрической энергии, отпускаемой потребителям на розничном рынке, приведено в табл. 2.

Таблица 2

Тарифное меню по электрической энергии,

отпускаемой потребителям на розничном рынке

№ п/п	Потребители	Ед. изм.	Диапазоны напряжения
ВН	СН1	СН2	НН
1.	Прочие потребители
1.1.1.	Одноставочный тариф	руб./МВт∙ч	1 672,58	1 714,63	1 716,32	1 752,17
1.1.2.	Двухставочный тариф
	плата за электрическую энергию	руб./МВт∙ч	524,74	558,00	584,39	756,16
	плата за мощность	руб./МВт мес.	514 409	590 143	598 978	668 020
1.1.3.	Тариф, дифференцированный по зонам суток
	- ночная зона	руб./МВт∙ч	1 548,68	1 590,73	1 592,42	1 628,27
	- полупиковая (дневная) зона	руб./МВт∙ч	1 625,15	1 667,23	1 668,92	1 704,77
	- пиковая зона	руб./МВт∙ч	1 710,18	1 752,23	1 753,92	1 789,77

Перейти к Содержанию

АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯ

Для объективного обоснования принимаемых решений по реализации энергосберегающих мероприятий на промышленных предприятиях и управления их режимами электропотребления необходимо производить анализ электропотребления промышленных предприятий.

Для анализа и прогнозирования электропотребления промышленных предприятий могут применяться различные методы. Среди них значительное место занимают методы, базирующиеся на принципах и законах теории вероятности и математической статистики. В данном случае электропотребление можно представить в виде некоторой выборочной совокупности, имеющей определенное распределение и характеризующейся наличием таких статистических характеристик, как выборочная средняя, выборочная дисперсия, выборочное среднеквадратическое отклонение и др.

Гистограммой частот называется графическое изображение ряда распределения, на котором по оси абсцисс откладываются длины интервалов, а по оси ординат – значения частот, попадающих в данный интервал. При этом над каждым интервалом строится прямоугольник, площадь которого пропорциональна соответствующей частоте.

Для построения гистограммы частот исходная выборка представляется в виде упорядоченного вариационного ряда в порядке возрастания.

Количество интервалов определяется по формуле:

, (4)

где n – объем выборки.

Длина интервала рассчитывается по формуле Стерджеса:

, (5)

где W_max и W_min – соответственно наибольшее и наименьшее значение признака выборочной совокупности.

Для каждого интервала определяются и заносятся в расчетную таблицу середины интервалов W_i, значения наблюдаемых частот n_i, частостей (относительных частот) и накопленных частостей F*(W_i), и на основании этого строится гистограмма частот.

Далее определяются статистические характеристики распределения: выборочная средняя, выборочная дисперсия, выборочное среднеквадратическое отклонение и др.

Выборочной средней называется среднее арифметическое значение признака выборочной совокупности:

. (6)

Выборочной дисперсией называется среднее арифметическое квадратов отклонения наблюдаемых значений признака от их среднего значения:

. (7)

Выборочным среднеквадратическим отклонением называется величина, равная

. (8)

Задача 3.По данным табл. 3 построить график электропотребления промышленного предприятия за месяц в соответствии с заданным вариантом. Построить гистограмму частот по заданному распределению, определить выборочное среднее и выборочное среднеквадратическое отклонение. Определить плату предприятия за электроэнергию за указанный месяц по одноставочному тарифу (табл. 4). Рассчитать плату предприятия за электроэнергию при использовании одноставочного тарифа, дифференцированного по времени года, если в соответствии с данным тарифом C_{ЭЭ зима} : C_{ЭЭ весна} : C_{ЭЭ лето} : C_{ЭЭ осень} = 1,3 : 1,1 : 1,0 : 1,1. Варианты для выполнения задания приведены в табл. 5.

Таблица 3

Суточное электропотребление

промышленного предприятия по месяцам, кВт∙ч

Январь	Февраль	Март
Апрель	Май	Июнь

Продолжение табл. 3

Июль	Август	Сентябрь
Октябрь	Ноябрь	Декабрь

Таблица 4

Тарифное меню по электрической энергии,

отпускаемой потребителям на розничном рынке

№ п/п	Потребители	Ед. изм.	Диапазоны напряжения
ВН	СН1	СН2	НН
1.	Прочие потребители
1.1.1.	Одноставочный тариф
	от 7001 часов и выше	руб./МВт∙ч	1 620,58	1 662,63	1 664,32	1 700,17

Продолжение табл. 4

	от 6001 до 7000 часов	руб./МВт∙ч	1 672,58	1 714,63	1 716,32	1 752,17
	от 5001 до 6000 часов	руб./МВт∙ч	1 743,58	1 785,63	1 787,32	1 823,17
	менее 5000 часов	руб./МВт∙ч	1 846,08	1 888,13	1 889,82	1 925,67
	присоединенные через энергетические установки производителей э/энергии
1.2.1.	Одноставочный тариф
	от 7001 часов и выше	руб./МВт∙ч	1 579,70	1 588,49	1 563,79	1 427,87
	от 6001 до 7000 часов	руб./МВт∙ч	1 631,70	1 640,49	1 615,79	1 479,87
	от 5001 до 6000 часов	руб./МВт∙ч	1 702,70	1 711,49	1 686,79	1 550,87
	менее 5000 часов	руб./МВт∙ч	1 805,20	1 813,99	1 789,29	1 653,37

Таблица 5

Варианты для выполнения задания

Номер варианта	Месяц	Наименование тарифа	Диапазон напряжения	Tmax
	Январь	1.1.1.	СН2	от 7001 часов и выше
	Март	1.2.1.	ВН	от 5001 до 6000 часов
	Июль	1.1.1.	СН1	менее 5000 часов
	Декабрь	1.2.1.	НН	от 7001 часов и выше
	Август	1.1.1.	СН1	от 6001 до 7000 часов
	Апрель	1.2.1.	СН2	менее 5000 часов
	Июнь	1.1.1.	ВН	от 7001 часов и выше
	Сентябрь	1.2.1.	СН1	от 6001 до 7000 часов
	Февраль	1.1.1.	НН	менее 5000 часов
	Октябрь	1.2.1.	СН2	от 5001 до 6000 часов
	Май	1.1.1.	ВН	менее 5000 часов
	Ноябрь	1.2.1.	СН2	от 7001 часов и выше
	Апрель	1.1.1.	НН	от 5001 до 6000 часов
	Июнь	1.2.1.	СН1	менее 5000 часов
	Март	1.1.1.	СН2	от 7001 часов и выше
	Июль	1.2.1.	ВН	от 5001 до 6000 часов
	Ноябрь	1.1.1.	СН1	менее 5000 часов
	Февраль	1.2.1.	НН	от 6001 до 7000 часов
	Октябрь	1.1.1.	ВН	от 7001 часов и выше
	Август	1.2.1.	СН2	менее 5000 часов
	Сентябрь	1.1.1.	СН1	от 5001 до 6000 часов
	Май	1.2.1.	СН2	от 7001 часов и выше

Продолжение табл. 5

	Январь	1.1.1.	ВН	от 6001 до 7000 часов
	Декабрь	1.2.1.	НН	менее 5000 часов
	Июнь	1.1.1.	СН2	от 6001 до 7000 часов
	Январь	1.2.1.	НН	менее 5000 часов
	Март	1.1.1.	СН2	от 6001 до 7000 часов
	Май	1.2.1.	СН1	от 5001 до 6000 часов
	Август	1.1.1.	ВН	от 7001 часов и выше
	Июль	1.2.1.	СН2	от 6001 до 7000 часов
	Сентябрь	1.1.1.	НН	от 7001 часов и выше
	Декабрь	1.2.1.	СН2	от 6001 до 7000 часов
	Ноябрь	1.1.1.	ВН	от 5001 до 6000 часов
	Октябрь	1.2.1.	НН	менее 5000 часов
	Февраль	1.1.1.	СН2	от 7001 часов и выше
	Апрель	1.2.1.	СН1	от 6001 до 7000 часов
	Март	1.1.1.	НН	менее 5000 часов
	Ноябрь	1.2.1.	СН1	от 6001 до 7000 часов
	Апрель	1.1.1.	ВН	от 7001 часов и выше
	Июнь	1.2.1.	СН2	от 5001 до 6000 часов
	Январь	1.1.1.	СН1	от 5001 до 6000 часов
	Сентябрь	1.2.1.	НН	менее 5000 часов
	Декабрь	1.1.1.	ВН	от 5001 до 6000 часов
	Февраль	1.2.1.	СН2	от 5001 до 6000 часов
	Октябрь	1.1.1.	СН1	от 6001 до 7000 часов
	Июль	1.2.1.	ВН	от 7001 часов и выше
	Август	1.1.1.	СН2	от 5001 до 6000 часов
	Май	1.2.1.	НН	от 6001 до 7000 часов
	Декабрь	1.1.1.	СН1	от 7001 часов и выше
	Апрель	1.2.1.	ВН	от 7001 часов и выше

Перейти к Содержанию

РАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ