Пікові потреби

Пікове навантаження означає короткочасний високий попит на електроенергію в електричній мережі або інших мережах постачання (природний газ, центральне опалення, місцеве опалення).

Приклад типового щоденного споживання електроенергії у Німеччині

Піки попиту часто визначаються різким збільшенням потужності що споживається, тому для електропостачання доводиться використовувати швидко керовані електростанції з піковим навантаженням. Вони можуть забезпечити високу продуктивність протягом секунд або хвилин. До них відносяться гідроакумулювальні електростанції та електростанції зі зберіганням стисненого повітря, а також сучасні газотурбінні електростанції.[1]

Керування електростанцією та пікове навантаження

Щоби забезпечити постійну надійність енергопостачання, навіть за коливань споживання електроенергії, треба керувати електростанцією з урахуванням пікових значень. З погляду керування електромережею розрізняють три типи електростанцій, які використовуються по-різному в процесі навантаження:

  • Електростанції з базовим навантаженням: атомні електростанції, проточні електростанції, вугільні електростанції (у Німеччині для прикладу, електростанції, що працюють на бурому вугіллі, виробляють електроенергію для базового навантаження, а на кам’яному вугіллі – переважно для середнього навантаження) діють цілодобово на повну потужність, наскільки це можливо. Вони можуть виробляти електрику відносно дешево, але регулювати їх можна лише повільно. У разі збоїв таких електростанцій, запасна (резервна) потужність має бути доступною в короткий термін, доки інші електростанції не зможуть взяти на себе виробництво електроенергії. Це не завжди можливо, особливо у разі незапланованих відмов великих енергоблоків.[2]
  • Електростанції середнього навантаження (наприклад, вугільні електростанції, газові та парові електростанції комбінованого циклу) змінюють свою потужність відповідно до передбачуваного попиту на електроенергію згідно раніше встановленого добового графіка. У них середні витрати, на виробництво електроенергії та ними можна керувати у широкому діапазоні потужності, але регулювання працює з певною інерцією. Вони можуть лише обмеженою мірою реагувати на швидкі зміни попиту електроенергії; це має перехоплюватися електростанціями з піковим навантаженням.
  • Електростанції з піковим навантаженням (гідроакумулювальні електростанції, електростанції з накопиченням стиснутого повітря, газотурбінні електростанції) можуть швидко відстежувати зміни навантаженості мережі. Газотурбінні електростанції досягають швидкості зміни до 20% від номінальної потужності за хвилину і мають час запуску лише кілька хвилин. Потужність можна регулювати від 20 до 100%.[3] Вони використовуються для регулювання коливань споживаної потужності або живлення генератора (наприклад його початкове збудження), які не можуть бути забезпечені іншими типами електростанцій або для яких це не має економічного сенсу. Електростанції з піковим навантаженням зазвичай, використовуються лише протягом кількох годин на добу: під час пікового споживання, у разі великого зростання навантаження в мережі, та за незапланованих коливань споживання й вироблення електроенергії. Через споживання природного газу або енергії насосами, електроенергія що виробляється ними, значно дорожча, ніж у інших типів електростанцій.
Резервна електростанція Fingrid потужністю 300 МВт у місті Форсса з двома газовими турбінами.

Відновлювані джерела електроенергії, такі як сонячні системи, вітряні турбіни та більшість теплоелектроцентралей, станом наприклад на 2012 рік, ще не були залучені до дієвої підтримки електричної мережі, за винятком примусових вимкнень операторами у проблемних ситуаціях. За законом ЄС, ці виробники зазвичай віддають всю вироблену ними електроенергію в мережу (пріоритетне живлення). У підсумку, вони загалом витісняють електростанції середнього навантаження (фотоелектричні опівдні в сонячний день, також замінюють електростанції з піковим навантаженням) і тим самим знижують ціну електроенергії на біржах.[4][5] Однак коливання у виробництві електроенергії цими електростанціями, часто доводиться врівноважувати за допомогою електростанцій з піковим навантаженням, що натомість, призводить до додаткових витрат. Пристосування графіків електростанцій середнього навантаження до передбачуваного виробництва електроенергії, стало складнішим через непостійність виробництва відновлюваної електроенергії (відсутність вітру тощо), а прогнози стали більш марудними. У 2010 роках, розроблялися способи децентралізованого згладження пікових навантажень. Наприклад, так звані регулятори навантаження, можуть бути встановлені в домогосподарствах або тимчасових (побутових) генераторах, а коливання навантаження у фотоелектричних системах, можуть бути врівноважені за допомогою сонячних інверторів.[6] [7]

Передбачуване пікове навантаження

Підвищена потреба в енергії протягом дня, зазвичай дуже передбачувана. Хід попиту протягом дня відомий. Він досягає своїх найвищих значень в Україні цілий рік в такі часи: ранковий пік – 8.00-11.00, вечірній – 20.00-22.00) і напів-піки (7.00-8.00; 11.00-20.00; 22.00-23.00).[8] Такий приріст для покриття ранкового швидко-збільшуваного пікового навантаження відомий додатковими платежами власникам ТЕС від енергетичного ринку за «маневровість» і «робочу потужність». Згідно з правилами дії енергоринку України, такі платежі різко збільшують єдину гуртову ціну електроенергії, яка згодом закладається в тариф промислових і побутових споживачів. Так у структурі середнього тарифу генерувальних компаній ТЕС — плати за маневровість, пуск блоку, робочу потужність і відхилення від диспетчерського графіка, становлять майже 40% вартості кожної виробленої кВт-год.[9] Існують також досить точні прогнози щодо подавання електроенергії третіх сторін (наприклад, прогноз подавання електроенергії від вітряних електростанцій та фотоелектричних систем на основі поточних прогнозів погоди). Розклади для електростанцій середнього навантаження складаються з очікуваного перебігу доби. Менші похибки прогнозу врівноважуються так званим резервом (запасом) керування, який диспетчери електростанцій повинні підтримувати в різному ступені готовності.

Якщо очікуваний профіль навантаження не може бути покритий або це неекономічно, електростанціями середнього навантаження, використовується джерела пікового навантаження:

  • Якщо в певні моменти очікується таке сильне збільшення навантаження, що електростанції середнього навантаження не впораються з цим, планується підтримка електростанціями пікового навантаження протягом цього періоду.
  • Якщо піки струму настільки короткі, що запустити електростанцію середнього навантаження буде неощадно, на цей проміжок планується використання електростанцій пікового навантаження.

Непередбачуване пікове навантаження

Основна стаття: Керування резервом (електромережа)

Через вихід з ладу електростанції з базовим або середнім навантаженням або через несподівано високе навантаження в енергосистемі, може знадобитися робота електростанцій з піковим навантаженням. Щоби впоратися з гострими відмовами, використовуються одна за одною різні силові установки:

  • Насамперед використовуються гідроакумулювальні електростанції або електростанції зі стисненим повітрям, оскільки вони можуть забезпечити високу продуктивність за кілька секунд.
  • Через кілька хвилин запускаються газотурбінні електростанції, щоби вони могли взяти на себе навантаження від накопичувальних електростанцій.
  • Водночас, електростанції середнього навантаження виводяться в роботу з гарячого або холодного резерву. Однак тривалість цього лежить в межах годин. У міру того, як електростанції середнього навантаження можуть забезпечити потужність, електростанції пікового навантаження вимикаються.

Див. також

Примітки
  1. Балансування енергетичної системи. Технологічні виклики та інноваційні рішення. enerhodzherela.com.ua (uk-UA). Процитовано 29 листопада 2021.
  2. Regionalverband Nord - Tagung am 27./28. Februar 2017 in Hamburg. Lebensmittelchemie 72 (1). 2018-02. с. 12–16. ISSN 0937-1478. doi:10.1002/lemi.201870104. Процитовано 29 листопада 2021.
  3. Kahla, Franziska (2014). Erfolgsfaktoren von Bürgerbeteiligungsmodellen im Bereich Erneuerbare Energien. Recht und Finanzierung von Erneuerbaren Energien: Bürgerbeteiligungsmodelle. Nomos Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG. с. 83–98.
  4. Versammlung am 28. Februar 1880. Zweite öffentliche Versammlung der balneologischen Section am 28. und 29. Februar, 1880. De Gruyter. 31 грудня 1880. с. 1–78.
  5. Band 28, Heft 1, Februar 2012 / Vol. 28, Issue 1, February 2012. Viszeralmedizin 28 (1). 2012. с. 3–3. ISSN 1662-6672. doi:10.1159/000337539. Процитовано 29 листопада 2021.
  6. Clavadetscher, L.; Nordmann, Th. (1993-08). Prediction and effective yield of a 100 kW grid-connected pv-installation. Solar Energy 51 (2). с. 101–107. ISSN 0038-092X. doi:10.1016/0038-092x(93)90072-v. Процитовано 29 листопада 2021.
  7. Zufall oder nicht?. Neugier. Brill | Fink. 1 січня 2013. с. 43–63.
  8. НКРЕКП.
  9. Балансування енергетичної системи. Технологічні виклики та інноваційні рішення. enerhodzherela.com.ua (uk-UA). Процитовано 29 листопада 2021.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.