Текущие и перспективные прогнозы электропотребления

 

Эффективность АСКУЭ возрастает при возможности выполнения функций прогнозирования электропотребления.

Современные системы учета электроэнергии позволяют осуществлять текущий 3-минутный (5-минутный) и 30-минутный прогноз.

Текущий прогноз выполняется следующим образом [4.11 ]:

по мощности в часы пик контролируется и прогнозируется (рассчитывается) электропотребление (в прогнозе участвуют 3-минутные мощности). Если вероятны нарушения установленного лимита, то корректируется план-график загрузки оборудования для сведения к минимуму вероятности превышения установленного лимита;

по результатам статистического анализа и данным планируемого объема выпуска продукции на очередной расчетный период рассчитываются рекомендуемые лимиты на потребляемую электроэнергию и мощность;

для наглядности выводятся гистограммы с численными значениями и указанными ограничениями;

вся отсортированная: информация передается на хранение в базу данных.

Цель прогноза на 30- минутном интервале состоит в определении вероятной мощности в конце 3-минутного интервала по фактическим 3-минутным значениям мощности в его начале. Если прогнозные значения с большой вероятностью и малым отклонением будут совпадать с фактической мощностью в конце 30-минутного интервала, то появится возможность оперативного упреждающего снижения мощности для исключения ее превышений в конце указанного интервала.

Предварительно весь 30-минутный интервал разбивается на десять 3-минутных (или шесть 5-минутных) интервалов. По истечению очередных 3 мин в базу данных записывается значение 3-минутной мощности. Кроме того, задается в часы пик (в течение расчетного периода они обычно не меняются) 30-минутный лимит, за превышение которого возможно применение санкций в виде штрафа.

Если очередной 30-минутный интервал только начался, то прогнозное значение мощности Р ^L на конец очередного (/-го) 30-минутного интервала определяется по формуле [4.11]:

Р^С = Р_№^Ы * 10,                                             (4.13)

 

где 10 - число 3-минутных интервалов на 30-минутном интервале;

P_iQ^L '¹ - мощность в конце (£-1) - го интервала.

После истечения первого 3-минутиого интервала (£-м) 30-минутном интервале (4.11]:

По окончании очередных 3 мин рассчитываются:

максимальное iV,, и минимальное P_min значения 3-минутной мощности на 30-минутном интервале;

отклонения прогнозного значения от Р_тах и P_{mi №}

После каждого очередного 30-минутного интервала вычисляется вероятность прогноза скользящим методом, например, по 10 — 20 30-минутным интервалам. Вероятность оценивается как отношение числа удачных к общему числу прогнозов (прошедших 30-минутных интервалов). Удачным может считаться прогноз мощности, значение которой после окончания очередного 30-минутного интервала отклонилось от фактической мощности менее чем на 5 %.

Перспективный прогноз осуществляется на расчетный период. Для повышения достоверности перспективного прогноза необходимо увязывать электропотребление с плановым объемом выпускаемой продукции на интервале прогноза и нормами потребления электроэнергии.

В начале расчетного периода за основу берутся сведения согласно договору предприятия с энергоснабжающей организацией. Договорное значение (ограничение, лимит) потребляемой электроэнергии распределяется по суткам текущего расчетного периода. В базу данных вводится график работы, составленный с учетом рабочих, ремонтных и выходных дней на текущий расчетный период. Фактические средние значения потребленной электроэнергии по рабочим дням (возможно с привязкой к объему выпущенной продукции) умножаются на число рабочих дней. При этом учитывается среднее электропотребление в рабочие, выходные и ремонтные сутки. Если фактическое потребление отличается в 1,5 — 2 раза от планируемого на эти сутки, то график работы в текущем расчетном периоде корректируется.

Вероятное отклонение от установленного лимита на конец расчетного периода определяется в следующей последовательности:

рассчитывается вероятное электропотребление на оставшийся период с учетом средних значений потребления в рабочие, ремонтные и выходные сутки;

фиксируется фактическое суммарное потребление электроэнергии с начала расчетного периода по текущие сутки:

суммируется вероятное потребление на оставшийся период (прогнозное значение) с фактическим суммарным потреблением электроэнергии с начала расчетного периода на текущие сутки;

определяется разность между лимитом электропотребления на текущий расчетный период и его прогнозным значением.

Вероятное отклонение от лимита на потребление в конце текущего расчетного периода AF ¹ определяется по формуле [4.11]:

AF^L = FP^L - F^L,                                             (4.15)

 

где FP^L - прогнозное суммарное потребление до конца расчетного периода, кВт * ч;

F^L - лимит на потребление в текущем расчетном периоде, кВт *ч.

Анализ результатов перспективного прогноза позволяет уточнять лимиты на текущий расчетный период и обеспечивать эффективное электропотребление.

9. Оценка правильности определения максимума нагрузки. Потребители - регуляторы

 

Снижение максимумов (пиков) нагрузки в часы максимума энергосистемы позволяет снизить потери электроэнергии. Регулирование суточных графиков нагрузки может осуществляться несколькими способами. В первую очередь необходимо выравнивать график за счет перевода наиболее энергоемкого оборудования, работающего периодически, с часов максимума на другие часы суток. Таким оборудованием могут считаться, например, отдельные виды крупных станков, сварочные машины, компрессоры, насосы артезианских скважин, испытательные и зарядные станции, холодильные установки, мельницы, установки токов высокой частоты, отдельные виды элекротермического оборудования, пилорамы и др. С этой же целью целесообразно в часы максимумов нагрузок энергосистемы провести на предприятиях текущие и профилактические ремонты технологического и энергетического оборудования, упорядочить работу вспомогательных цехов для снижения их электрических нагрузок в указанные часы, установить твердый график работы вентиляционных установок и т.д. При выполнении мероприятий по отключению в часы максимумов соответствующего оборудования следует учитывать влияние выключения данного оборудования на другие производственные процессы и на работу предприятия в целом.

Снижение нагрузки может достигаться путем рассредоточения по времени пусков крупных электроприемников, создания запасов полуфабриката за счет интенсификации их производства вне часов максимума.

К мероприятиям по выравниванию суточных графиков относятся также смещение времени начала и окончания различных смен с целью совмещения с часами максимума нагрузки межсменных и обеденных перерывов на предприятиях; введением третьей (ночной) смены для энергоемкого оборудования; введение разных выходных дней для предприятий. Мероприятия по изменению режима работы связаны с изменением условий труда работников предприятий, поэтому их осуществление может быть допущено только в крайних случаях.

На присоединенную мощность влияют максимумы (пики) нагрузки, образующиеся при неравномерном потреблении. Выравнивание нагрузки позволяет снизить присоединенную мощность.

Чтобы определить максимальную (пиковую) технологическую нагрузку, строят плановый график потребления, учитывая данные отчетного года, планируемый режим работы оборудования, сменности и возможности сокращения расхода энергии.

Расчет энергии на двигательные цели производится отдельно для крупных и мелких электродвигателей, которые объединяют в группы по принципу одинакового режима работы.

Для крупных электродвигателей строятся плановые графики нагрузки на основании данных о режиме работы и отчетных данных. Из графиков можно определить требуемое количество электроэнергии.

Мелкие двигатели по характеру работы разбиваются на однородные группы. Для каждой группы находится мощность присоединенная, т.е. сумма мощностей, взятых по паспорту с учетом потерь в двигателях.

Данные в паспорте должны быть точными, так как изношенное оборудование потребляет энергии на 30 - 35 % больше, чем обкатанная новая машина, а у новой необкатанной машины расход энергии повышен примерно на 10% против нормы.

В результате анализа и расчетов получаются все необходимые данные о величине присоединенной мощности. Для завершения расчетов необходимо иметь полученные из отчетных графиков и скорректированные коэффициенты спроса и нагрузки.

В зависимости от полноты информации о нагрузках элементов сети за расчетный период, для расчетов нагрузочных потерь могут использоваться следующие методы [4.2]:

1 Методы поэлементных расчетов, использующие формулу

к Т /4/

А»; «ЗД* £*,£(/•                                          (4.16)

 

где к - число элементов сети;

1ц - токовая нагрузка i - го элемента сопротивлением Ri в момент времени/, 6 t - периодичность опроса датчиков, фиксирующих токовые нагрузки элементов.

2  Методы характерных режимов, использующие формулу

bW ^ ihPitt,                                                     (4.17)

 

где АР, - нагрузочные потери мощности в сети в j'-m режиме продолжительностью t, часов;

и - число режимов.

3  Методы характерных суток, использующие формулу

Д»,                                                               (4.18)

где т - число характерных суток, потери электроэнергии за каждые из которых, рассчитанные по известным графикам нагрузки в узлах сети, составляют

Дж - эквивалентная продолжительность в году «-го характерного графика (число суток).

4  Методы числа часов наибольших потерь т, использующие формулу

АГ_н = ЛР_л<пг,                                                (4.19)

 

где ДРшю - потери мощности в режиме максимальной нагрузки сети.

5  Методы средних нагрузок, использующие формулу

где ДРер - потери мощности в сети при средних нагрузках узлов (или сети в целом) за время Т;

Аф - коэффициент формы графика мощности или тока.

6 Статические методы, использующие регрессионные зависимости потерь электроэнергии от обобщенных характеристик схем и режимов электрических сетей.

Выравнивание графика нагрузки сети осуществляется с помощью применения к потребителям стимулирующих мер, обеспечивающих перенос части нагрузки на ночные часы. Снижение потерь электроэнергии в сети определяют по формуле [4.2]

где индексами 1 и 2 обозначены коэффициенты формы графика до выравнивания и после него;

AW _№ - нагрузочные потери в сети при коэффициенте формы кц.

Одним го путей снижения пиков нагрузки является использование на промышленных предприятиях потребителей - регуляторов, т. е. такого электротехнологического оборудования, которое может работать в режиме регулирования в соответствии с потребностями энергосистемы. При этом получаемая в энергосистеме экономия средств может превышать дополнительные затраты потребителя-регулятора.

Оптимизация режимов сети по напряжению, мощности и частоте используется в распределительных сетях с учетом специфики их работы. Как известно, в центрах питания (ЦП) сетей 6-10и35кВ широко используется регулирование напряжения. Основной задачей регулирования напряжения в ЦП является обеспечение допустимых отклонений напряжения электроприемников, присоединенных к сетям 6 - 10 кВ и ниже. При этом, как правило, удается одновременно снизить и потери электроэнергии в сетях. Возможности такого снижения увеличиваются при наличии в ЦП всех сетей 6 — 10 кВ трансформаторов с РПН.

В распределительных сетях повышение уровня напряжения приводит не только к уменьшению потерь мощности, но и к росту потребляемой мощности нагрузок в соответствии с их статическими характеристиками по напряжению. Поэтому для определения целесообразности повышения уровня напряжения в распределительных сетях надо анализировать его влияние на изменения потерь мощности в сети и потребление нагрузок. Кроме того, надо учитывать и ущерб потребителей от низкого качества напряжения.

К трехфазным сетям 0,4 кВ подключается большое количество однофазных электроприемников, присоединяемых к одной фазе я нулевому проводу. Их подключение производится по возможности равномерно между фазами, однако токи фаз /_А, /в я /_с оказываются в той ила иной степени неодинаковыми.

Различают вероятностную несимметрию, имеющую перемежающийся характер с большей загрузкой то одной, то другой фазы, и систематическую несимметрию, при которой неодинаковы средние значения нагрузок. Первый вид несимметрии может быть устранен лишь специальными устройствами с тири-сторным управлением, переключающими часть нагрузок с перегруженной на недогруженную фазу. Систематическая несимметрия может быть снижена путем периодического (i - 2 раза в год) перераспределения нагрузок между фазами.

 

 

Список литературы

 

Ахметов P.P., Кабанов Н.Д., Сатов В.Д. Сетевой контроллер СИКОН // Приборы и системы управления. — 1995 - № 5.

М.Г. Баширов, Э.М. Баширова, Н.К. Буланкин Экономика электропотребления в промышленности, Уфа 2004г.