Методы разработки перспективных балансов мощности и электроэнергии ЭЭС

4.1. Б алансы мощности.

Целью разработки перспективных балансов мощности ЭЭС является определение потребности в вводе новых генерирующих мощностей на территории ЭЭС либо проверка соответствия намечаемых вводов нормативным требованиям надежности энергоснабжения потребителей в в зоне действия ЭЭС.

Форма составления баланса мощности ЭЭС представлена в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

МВт

№	Показатели	Годы
отчетный	Текущий год	t	…	T
	Потребность в мощности
1.1	Максимум нагрузки ЭЭС
1.2	Необходимый резерв мощности
1.3	Заданные перетоки мощности в другие ЭЭС
1.4	Экспорт, импорт мощности
1.5	Итого потребность в мощности (1.1 + 1.2 + 1.3 + 1.4)
	Покрытие
2.1	Установленная мощность существующих электростанций
2.2.	Демонтаж мощности
2.3.	«Разрывы» и ограничения мощности
2.4.	Располагаемая мощность существующих электростанций с учетом демонтажа и реконструкции оборудования (2.1- 2.2 – 2.3)
2.3	Потребность во вводе новых мощностей (1.5 - 2.4).
2.5.	Установленная мощность вновь вводимых электростанций
2.6.	Разрывы и ограничения на вновь вводимых мощностях.
2.7.	Возможная к использованию располагаемая мощность (2.5 – 2.6)
2.8.	Неиспользуемая мощность ГЭС в графиках нагрузки.
2.9.	«Запертая» мощность станций
2.10	Всего возможные к использо-ванию в балансе мощности (2.7 - 2.8 – 2.9)
2.11	Дефицит, избыток мощности (2.10 – 1.5)

Как видно из таблицы 1, потребность в мощности в зоне действия ЭЭС складывается из:

- годового максимума нагрузки ЭЭС, определяемого в соответствии с положениями раздела 3.2.;

- резерва мощности, необходимого для обеспечения нормативной балансовой надежности электроснабжения потребителей. Виды резервов мощности и методы их обоснования и расчета представлены в следующих разделах пособия;

- заданных перетоков мощности в другие энергосистемы (передача, получение), связанные с необходимостью передачи мощности по распределительным сетям для энергоснабжения потребителей в энергосистемах, граничащих с ЭЭС, для которой разрабатывается перспективный баланс (межграничные перетоки мощности и электроэнергии) либо соответствующие величине необходимой передачи мощности по магистральным межсистемным связям, определяемой при разработке перспективных балансов мощности энергообъединения (ОЭС), включающего данную ЭЭС;

- величин экспорта, импорта мощности при наличии сетевых связей с энергосистемами зарубежных стран.

Рассчитанная указанным выше образом потребность в мощности ЭЭС на перспективу должна покрываться за счет мощности как существующих, так и вновь вводимых электростанций.

Все электростанции могут участвовать в покрытии потребности в мощности ЭЭС своей располагаемой мощностью, которая определяется как разность между установленной мощностью электростанций (сумма номинальных мощностей отдельных агрегатов) и величинами вынужденного снижения мощности агрегатов и станций в целом, называемых «разрывами» мощности.

Указанные «разрывы» мощности могут носить временный или постоянный характер в зависимости от причин снижения мощности агрегатов и станций. К таким причинам могут относиться конструктивные недостатки оборудования, использование не качественного либо не проектного топлива, отклонение температур охлаждающей воды в конденсаторах ТЭС от проектной, не полная загрузка турбин ТЭЦ по теплу, экологические ограничения.

При разработке перспективных балансов мощности с привлечением специалистов эксплуатационников и проектных организаций должен проводиться анализ причин появления «разрывов» мощности, возможности их ликвидации или уменьшения в перспективе.

При прогнозировании динамики изменения располагаемой мощности существующих электростанций необходимо учитывать, что по мере физического и морального износа оборудования часть его в перспективе подлежит демонтажу. Демонтаж оборудования станций осуществляют исходя из срока службы оборудования и фактической степени износа оборудования.

Решения о демонтаже или реконструкции оборудования электростанций принимаются на основе проектных проработок, выполняемых специализируемыми проектными организациями.

При разработке перспективных балансов в них при определении располагаемой мощности электростанций не учитываются мощности агрегатов, вводимых в конце года (вводы 4 квартала). Также на вновь вводимых электростанциях могут существовать «разрывы» мощности, в частности, на вновь вводимых ТЭЦ, не загруженных по проектных объемов отпуска тепловой энергии.

Разрывы и ограничения на вновь введенных мощностях – как правило, в балансе не учитываются вводы конца года, так же на новых мощностях ТЭЦ существуют разрывы из за недогрузки по теплу.

В тех случаях, когда в зоне действия ЭЭС имеются гидроэлектростанции (ГЭС), то при разработке балансов мощности может учитываться наличие на ГЭС неиспользуемой мощности. Появление неиспользуемой мощности возникает вследствие ограниченности суточного ресурса ГЭС, не позволяющего полностью использовать располагаемую мощность ГЭС в переменной части суточного графика максимального рабочего дня месяца, для которого разрабатывается баланс мощности ЭЭС..

Также в балансе мощности учитывается возможность существования «запертой» мощности электростанций вследствие не возможности выдачи полной располагаемой мощности электростанций из-за ограничений по пропускной способности сетевых связей в ЭЭС.

В реальной ситуации вводы мощностей на электростанциях могут быть заданными по объемам и срокам, исходя из условий проектирования и строительства генерирующих источников. Наличие в указанных случаях дефицитов, избытков мощности в балансах является основанием для дополнительного обоснования решений по сооружению сетевых связей для выдачи избыточных мощностей в другие ЭЭС либо по корректировке ранее намеченных сроков сооружения и ввода мощностей на электростанциях.

В зависимости от состава задач прогнозирования и планирования обосновываемых решений по перспективному развитию ЭЭС, рассмотренного в разделе 2, разработка балансов мощности может осуществляться для ЭЭС различного иерархического уровня – региональных энергосистем, объединенных энергосистем (ОЭС) и ЕЭС страны. При этом для ЭЭС, работающих в составе ОЭС, балансы мощности должны разрабатываться как для часа собственного максимума нагрузки, так и для часа совмещенного максимума нагрузки ОЭС. Это необходимо для определения величин балансовых перетоков мощности между ОЭС по сетевым связям, учитываемым при выявлении требований к их пропускной способности. Аналогичный подход к разработке балансов мощности используется для ОЭС в составе ЕЭС страны.

4.2.Баланс электроэнергии.

Данный вид энергобаланса разрабатывается с целью проверки возможностей обеспечения потребности в электроэнергии в зоне действия ЭЭС за счет выработки энергии электростанциями различного типа, а также с целью подготовки исходных данных для расчетов потребностей электростанций в топливе. Форма составления баланса электроэнергии представлена в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Млн. кВтч

№	Показатели	Годы
Отчет-ный	Теку-щий	t	…	T
	Потребности
1.1.	Электропотребление в зоне действия ЭЭС
1.2.	Заданные перетоки энергии в другие ЭЭС
1.3	Экспорт, импорт электроэнергии
1.4	Заряд ГАЭС
1.5	Итого потребность
2.	Покрытие
2.1	Выработка ГЭС и ГАЭС
2.2	Выработка АЭС
2.3	Выработка ТЭЦ по тепловому графику
2.4	Выработка КЭС, ПГУ, ГТУ и конденсационные хвосты ТЭЦ

Электропотребление в зоне действия ЭЭС, как отмечалось в разделе 3, включает как спрос на электроэнергию собственно потребителей, так и расходы электроэнергии на собственные нужды электростанций и на потери электроэнергии в сетях.

Аналогично балансу мощности при составлении балансов электроэнергии учитываются заданные перетоки энергии в другие энергосистемы (передача, получение). Эти перетоки могут быть обусловлены необходимостью передачи мощности и энергии по распределительным сетям для энергоснабжения потребителей в энергосистемах, граничащих с ЭЭС, для которой разрабатывается перспективный баланс, либо определяться необходимостью передачи мощности и энергии по магистральным межсистемным связям при работе ЭЭС в составе энергообъединения (ОЭС). В балансе электроэнергии учитывается потребление электроэнергии ГАЭС

при работе в насосном режиме в ночные часы (заряд ГАЭС).

Общая потребность в электроэнергии в зоне ЭЭС должна обеспечиваться выработкой электроэнергии электростанциями, расположенными в зоне ЭЭС, исходя из следующих положений:

1. Выработка ГЭС в европейской части страны, включая Урал, и на Дальнем Востоке, как правило, принимается в соответствии с проектной среднемноголетней выработкой электроэнергии, определяемой по выражению (4.1):

W_срмн. = P_расп * Т_срмн (4.1.)

где:

P_расп - располагаемая мощность ГЭС

Т_срмн – годовое число часов использования располагаемой мощности ГЭС, определяемое проектной организацией за многолетний период регулирования.

Для крупных ГЭС, прежде всего в ОЭС Сибири, выработка ГЭС может учитываться в балансе по гидрологическому прогнозу.

2. Выработка электроэнергии АЭС определяется по выражению (4.2), исходя из предельного числа часов использования располагаемой мощности, что обуславливается экономической целесообразностью предельно -возможной выработки энергии на АЭС с низким удельными топливными затратами на выработку 1 кВтч электроэнергии.

W_срмн. = P_расп * Т_пред = P_расп * (8760 - Т _пл.рем - Т _ав.рем ) (4.2.)

где:

Т _пл.рем - среднегодовое время нахождения агрегатов АЭС в плановых ремонтах;

Т _ав.рем - среднегодовое время нахождения агрегатов АЭС в аварийных ремонтах;

С учетом нормативов нахождения агрегатов АЭС в плановых и аварийных ремонтах предельное годовое числа часов использования располагаемой мощности Т_пред составляет 7100-7300 час.

3. Обязательной составляющей балансов электроэнергии является выработка ТЭЦ на тепловом потреблении, которая определяется по выражению (4.3), исходя из объемов отпуска тепловой энергии от агрегатов ТЭЦ с различными типами турбин

W = P_расп * Т_тепл. (4.4.)

где:

P_расп - располагаемая мощность ТЭЦ

Т_тепл. – годовое число часов использования располагаемой мощности ТЭЦ при работе ТЭЦ по тепловому графику, определяемое для каждой ТЭЦ в зависимости от структуры потребителей тепловой энергии и годового графика потребления тепловой энергии по регионам страны.

Укрупненно Т_тепл. составляет для регионов Европейской части 3500-4500 часов, Урала - 4500 – 6000 часов, Сибири - 5500 – 7000 часов

4. Выработка электроэнергии ГАЭС в турбинном режиме определяется, исходя из годового числа часов использования располагаемой мощности порядка 700-900 часов при работе в пиковой части графиков нагрузки зимних рабочих дней (примерно 150 дней в году) и порядка 1300-1500 часов в пиковой части графиков зимних и летних рабочих дней (примерно 250 дней в году).

5. Выработка энергии ГТУ определяется, исходя из годового числа часов использования порядка 500 - 700 часов при работе 3-4 часа в сутки в пиковой части графиков нагрузки зимних рабочих дней.

6. Замыкает баланс электроэнергии выработка КЭС, ПГУ и выработка ТЭЦ на «конденсационных» хвостах. Объем выработки на отдельных типах станций на разных видах топлива определяется, исходя из топливных затрат на выработку 1 кВтч электроэнергии с учетом условий использования мощности электростанций в суточных графиках нагрузки в течение года и наличия ограничений по пропускной способности сетевых связей для выдачи мощности и электроэнергии от электростанций.

Учитывая не возможность создания запасов электроэнергии, баланс электроэнергии не может быть избыточным или дефицитным.

Аналогично балансам мощностей в зависимости от состава задач прогнозирования и планирования обосновываемых решений по перспективному развитию ЭЭС, рассмотренного в разделе 2, разработка балансов электроэнергии мощности может осуществляться для ЭЭС различного иерархического уровня – региональных энергосистем, объединенных энергосистем (ОЭС) и ЕЭС страны. Следует подчеркнуть, что определение объемов выработки электростанций региональных энергосистем должно осуществляться, исходя из условий работы электростанций в графиках нагрузки энергообъединений (ОЭС), а в отдельных случаях в графиках ЕЭС страны.

5. Характеристика технических и экономических показателей электростанций, используемых при прогнозировании и планировании развития ЭЭС.

Учитывая, что решение задач технико-экономического обоснования решений по развитию энергосистем осуществляется на достаточно длительную временную перспективу при отсутствии в целом ряде случаев проектных проработок по отдельным электростанциям, при прогнозировании и планировании в процессе обоснований и балансовых расчетов используются укрупненные типизированные технические характеристики и экономические показатели электростанций.