Установленная мощность электростанции максимальная. Установленная мощность электростанции

После того, как принято решение купить электростанцию, одним из самых важных вопросов при ее выборе является вопрос о необходимой мощности. Для того, чтобы сделать точный выбор и оптимально эксплуатировать устройство, не помешает иметь понятие о некоторых определениях мощности, используемых для различных режимов работы оборудования.

В паспортах на многие электростанции указывается полная и активная мощность. Первая указывается в кВА (5 кВА, 10 кВА, 15 кВА, 20 кВА, 25 кВА, 30 кВА, 35 кВА). Вторая - в кВТ (5 кВТ, 10 кВТ, 15 кВТ, 20 кВТ, 25 кВТ, 30 кВТ, 35 кВТ). Полная имеет две составляющие: активную и реактивную. В цепях постоянного тока и цепях переменного тока с активной нагрузкой,не вызывающей сдвига фаз между напряжением и током,полная мощность равна активной, то есть используемой для непосредственного влияния на нагрузку (полезной). Однако,при работе электростанций переменного тока на нагрузку,всегда имеет место фазовый сдвиг между напряжением и током и,как следствие, появление реактивной составляющей полной мощности, не используемой в нагрузке. Чем больше сдвиг фаз, тем больше реактивная мощность, и меньше активная, реально отдаваемая в нагрузку мощности. Для характеристики активной составляющей полной мощности используется коэффициент,равный отношению активной мощности к полной.Он называется коэффициентом мощности. В основном, при работе электростанций имеет место коэффициент 0,8,то есть активная мощность в 1,25 раза меньше полной. На это следует обратить внимание для точного соответствия выбираемого оборудования суммарной нагрузке своих токоприемников.

Далее следует отметить, что паспортная мощность указывается производителем для определенных нормальных условий работы - температуры, влажности, давления. При отклонении от этих условий, например, при повышении температуры, увеличении влажности, уменьшении давления, отдаваемая в нагрузку мощность будет меньше паспортной, иногда даже на 40-50%. В таком случае,для расчета необходимой мощности не обойтись без поправочных коэффициентов.

Для различных режимов эксплуатации дизельной электростанции применяются несколько определений мощности,на которые следует обратить внимание.

Максимальная выходная мощность - та, которая может поддерживаться только очень короткое время (от нескольких секунд до нескольких минут). Реальная (номинальная) мощность всегда ощутимо ниже.
Кратковременная мощность - это максимальная мощность, выдаваемая генератором электростанции в условиях, определенных производителем, не больше 500 часов ежегодно и 300 часов в интервалах между техобслуживаниями. Использование такого режима нежелательно, так как это может снизить срок службы установки.

Рабочая мощность-активная мощность электростанции при номинальном токе и напряжении и установленных производителем условиях.

Длительная мощность - это номинальная мощность, которую дизельные генераторы электростанции могут непрерывно отдавать в нагрузку неограниченное время между техническим обслуживанием, в условиях окружающей среды, определенных производителем.

Мощность в режиме основного источника питания(основная) - максимальная мощность при работе на переменную нагрузку в течении неограниченного времени между техобслуживаниями. Средняя мощность, отдаваемая электростанцией при работе в таком режиме в течении 24 часов, должна быть не больше 80% основной мощности.

Резервная мощность - это максимально допустимая мощность при работе на переменную нагрузку в течении ограниченного количества времени в год (например не более 500 часов). Продолжительность работы со 100% мощностью должна быть не более 25 часов в год, а с 90% нагрузкой - не более 200 часов в год. Превышение ограничений не допускается.

При выборе автономных систем энергоснабжения возникают вопросы, связанные с определением необходимой мощности электростанции, удовлетворяющей потребителя. В приводимых ниже рекомендациях, приведены минимальные сведения для правильного определения требуемой мощности автономной электростанции для бытового и полупромышленного использования.

Обычно, в паспортных данных на автономные электростанции указываются две мощности – полная мощность в кВА и активная мощность в кВт. Электрический генератор автономной электростанции вырабатывает электрическую энергию определенного напряжения (однофазного – 220/230В, или трехфазного -380В/400В) с частотой 50Гц и, в зависимости от мощности двигателя – бензинового или дизельного, с определенным током нагрузки. Кривые напряжения и тока представляют из себя синусоиды. В идеальном случае эти кривые должны совпадать и активная мощность быть идентичной полной. Однако при выработке электроэнергии переменного тока, всегда имеется некоторый угол сдвига между кривыми тока и напряжения. Несовпадение графиков обусловливает снижение мощности, реально отдаваемой генератором в сеть. Реальная мощность, снимаемая с клемм генератора в номинальном режиме, т.е. при номинальных паспортных напряжении и частоте, и является активной мощностью электростанции. Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности - Cos?, который равен косинусу угла сдвига между током и напряжением.

В большинстве случаев, автономные электростанции имеют коэффициент мощности, равный 0, 8. Соответственно, полная мощность в кВА, вырабатываемая генератором будет в 1, 25 раз больше, нежели мощность активная, измеряемая в кВт.

Для бытового потребителя, выбирающего автономную электростанцию небольшой мощности – до 7 кВт, достаточно убедиться, что суммарная паспортная мощность электроприемников, указанная на заводских табличках, например мощность электрочайника, суммарная мощность лампочек, не превышают активную мощность электростанции, указанную в кВт.

Для потребителей на большую нагрузку необходимо учитывать также дополнительные факторы.

Так, например, на работу и отдаваемую автономной электростанцией мощность, влияют такие факторы, как температура и относительная влажность окружающей среды, давление, а также характер нагрузки – чисто активная, индуктивная и т.д. В паспортных данных приводятся как правило данные для нормальных условий средней полосы европейской части России, т.е. - температура окружающей среды: 25?С, давление: 1000 МБар (750 мм рт. ст.), относительная влажность: 30 %.

При более сложных внешних условиях - повышенная температура воздуха, уменьшенное давления (например, в горных условиях), увеличенная влажность – соответственно отдаваемая в сеть мощность будет уменьшаться. Так в условиях разряженного воздуха в горах, двигатели внутреннего сгорания теряют свою мощность. В соответствии с этим и автономная электростанция не сможет обеспечить в горах паспортную мощность. Расчет отдаваемой электростанцией активной мощности в этом случае требует введения уменьшающих коэффициентов. В объеме данной статьи невозможно привести все поправочные коэффициенты и в каждом конкретном случае требуется обратиться либо к паспорту на установку или к специалистам компании поставщика. Здесь же ограничимся предупреждением, что, в некоторых случаях, отличные от паспортных данных внешние условия эксплуатации снижают реальную отдаваемую активную мощность на 40-50%.

В заключение, приведем дополнительно определения, касающиеся работы автономных электростанций в определенных режимах.

Рабочая мощность генераторной установки – это мощность, выражаемая в КВт, которая поступает на клеммы генератора при номинальном напряжении и частоте и при установленных условиях окружающей среды.

Длительная мощность - это номинальная мощность, которую может непрерывно поставлять генераторная установка неограниченное количество времени между техническим обслуживанием, установленным производителем и в установленных им условиях окружающей среды.

Мощность в основном режиме - это максимальная мощность в цикле различных нагрузок, которые поставляет генераторная установка в течение неограниченного количества времени между техническим обслуживанием, установленным производителем и в установленных им условиях окружающей среды. Средняя мощность, поставляемая генератором в течение 24 часового периода не должна превышать 80% от основной мощности.

Кратковременная мощность - это максимальная мощность, которую генератор может поставлять при установленных условиях окружающей среды максимум в течение 500 часов ежегодно, и максимум 300 часов между техобслуживаниями, установленными производителем. Предполагается, что подобное использование в таковых условиях будет влиять на срок службы генератора.

Максимальная мощность в режиме резервного источника питания – это допустимая максимальная мощность с различной нагрузкой в течение ограниченного числа часов в год (500 часов) при установленных условиях окружающей среды и в течение следующих максимальных рабочих периодов: 100% с нагрузкой в течение 25 часов/год; 90% с нагрузкой в течение 200 часов/год; превышение недопустимо.

Атомные электростанции . Доля АЭС в суммарной выработке электроэнергии - около 12% (в США - 19,6%, в Великобритании - 18,9, в ФРГ - 34%, в Бельгии - 65%, во Франции - свыше 76%). Планировалось, что удельный вес АЭС в производстве электроэнергии достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнуто только 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока.

В настоящее время ситуация меняется, правительством было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап - модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.

Сейчас в России действуют 9 АЭС общей мощностью 20,2 млн кВт (табл. 3.4). Еще 14 АЭС и ACT (атомная станция теплоснабжения) общей мощностью 17,2 млн кВт находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

Таблица 3.4. Мощность действующих АЭС

Экономический район	Название АЭС	Установленная мощность, млн кВт
Северо-Западный Центрально-Черноземный Центральный Поволжский Северный Уральский Дальневосточный	Ленинградская Нововоронежская Смоленская Калининская Балаковская Кольская Белоярская Билибинская

В настоящее время введена практика международной экспертизы проектов и действующих АЭС. В результате проведенной экспертизы были выведены из эксплуатации 2 блока Воронежской АС теплоснабжения, планируется вывод Белоярской АЭС, остановлен первый энергоблок Нововоронежской АЭС, законсервирована практически готовая Ростовская АЭС, пересматривается еще раз ряд проектов. Было установлено, что места расположения АЭС в ряде случаев выбраны неудачно, а качество их сооружения и оборудования не всегда отвечало нормативным требованиям.

Были пересмотрены принципы размещения АЭС. В первую очередь учитывается: потребность района в электроэнергии, природные условия (в частности, достаточное количество воды), плотность населения, возможность обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. При этом принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой площадке землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, для ACT - не ближе 5 км. Ограничивается суммарная мощность электростанции: АЭС - 8 млн кВт, ACT - 2 млн кВт.

Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и ACT. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на ACT (атомных станциях теплоснабжения) - только тепловая. Строятся Воронежская и Нижегородская ACT. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. На отопительные нужды выдают низкопотенциальное тепло также Ленинградская и Белоярская АЭС. В Нижнем Новгороде решение о создании ACT вызвало резкие протесты населения, поэтому была проведена экспертиза специалистами МАГАТЭ, давшими заключение о высоком качестве проекта.

Преимущества АЭС сводятся к следующему: можно строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов; атомное топливо отличается необыкновенно большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива - урана - содержится энергии столько же, сколько в 25 000 т угля: АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), не поглощают кислород из воздуха.

Работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий.

1. Существующие трудности в использовании атомной энергии - захоронение радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах.

2. Катастрофические последствия аварий на наших АЭС - вследствие несовершенной системы защиты.

3. Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов. Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделении необходимых средств.

Все большее внимание в перспективе будет уделяться использованию альтернативных источников энергии - солнца, ветра, внутреннего тепла земли, морских приливов. Уже построены опытные электростанции на этих нетрадиционных источниках энергии: на приливных волнах на Кольском полуострове Кислогубская и Мезенская, на термальных водах Камчатки - электростанции близ реки Паужетки и др. Ветровые энергоустановки в жилых поселках Крайнего Севера мощностью до 4 кВт используются для защиты от коррозии магистральных газо- и нефтепроводов, на морских промыслах. Ведутся работы по вовлечению в хозяйственный оборот такого источника энергии, как биомасса.

Для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанции нашей страны создана Единая энергетическая система (ЕЭС), в которой работают свыше 700 крупных электростанций, имеющих общую мощность свыше 250 млн кВт (т. е. 84% мощности всех электростанций страны). Управление ЕЭС осуществляется из единого центра, оснащенного электронно-вычислительной техникой.

Экономические преимущества Единой энергосистемы очевидны. Мощные линии электропередачи значительно повышают надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства, выращивают суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшают экономические показатели станций, создают условия для полной электрификации районов, еще испытывающих недостаток в электроэнергии. В состав ЕЭС на территории бывшего СССР входят многочисленные электростанции, которые работают параллельно в едином режиме, сосредоточивая 4/5 суммарной мощности электростанций страны. ЕЭС распространяет свое влияние на территорию свыше 10 млн км 2 с населением около 220 млн чел. Всего в стране насчитывается примерно 100 районных энергосистем. Они образуют 11 объединенных энергетических систем. Самые крупные из них - Южная, Центральная, Сибирская, Уральская.

ОЭС Северо-Запада, Центра, Поволжья, Юга, Северного Кавказа и Урала входят в ЕЭС европейской части. Они объединены такими высоковольтными магистралями, как Самара - Москва (500 кВт), Самара - Челябинск, Волгоград - Москва (500 кВт), Волгоград - Донбасс (800 кВт), Москва - Санкт-Петербург (750 кВт) и др.

Сегодня в условиях перехода к рынку ознакомление с опытом координации деятельности и конкуренции различных собственников в электроэнергетическом секторе западных стран может быть полезным для выбора наиболее рациональных принципов совместной работы собственников элекгроэнергетических объектов, функционирующих в составе Единой энергосистемы.

Создан координационный орган - Электроэнергетический совет стран СНГ. Разработаны и согласованы принципы совместной работы объединенных энергосистем СНГ.

Развитие электроэнергетического хозяйства в современных условиях должно учитывать следующие принципы:

· вести строительство экологически чистых электростанций и переводить ТЭС на более чистое топливо - природный газ;

· создавать ТЭЦ для теплофикации отраслей промышленности, сельского хозяйства и коммунального хозяйства, что обеспечивает экономию топлива и вдвое увеличивает КПД электростанций;

· строить небольшие по мощности электростанции с учетом потребностей в электроэнергии крупных регионов;

· объединять различные типы электростанций в единую энергосистему;

· сооружать гидроаккумулирующие станции на малых реках, особенно в остродефицитных по энергии районах России;

· использовать в получении электрической энергии нетрадиционные виды топлива, энергии ветра, солнца, морских приливов, геотермальных вод и т.д.

Необходимость разработки новой энергетической политики России определяется рядом объективных факторов:

· распадом СССР и становлением Российской Федерации как подлинно суверенного государства;

· коренными изменениями социально-политического устройства, экономического и геополитического положения страны, принятым курсом на ее интеграцию в мировую экономическую систему;

· принципиальным расширением прав субъектов Федерации - республик, краев, областей и т.д.;

· коренным изменением отношений между органами государственного управления и хозяйственно самостоятельными предприятиями, быстрым ростом независимых коммерческих структур;

· глубоким кризисом экономики и энергетики страны, в преодолении которого энергетика может сыграть важную роль;

· переориентацией топливно-энергетического комплекса на приоритетное решение социальных задач общества, возросшими требованиями охраны окружающей среды.

В отличие от прежних энергетических программ, создававшихся в рамках планово-административной системы управления и определявших непосредственно объемы производства энергоресурсов и выделяемые для этого ресурсы, новая энергетическая политика имеет совершенно иное содержание.

Основными инструментами новой энергетической политики должны стать:

· приведение одновременно с конвертируемостью рубля цен на энергоносители в соответствии с мировыми ценами с постепенным сглаживанием скачков цен на внутреннем рынке;

· акционирование предприятий топливно-энергетического комплекса с привлечением денежных средств населения, зарубежных инвесторов и отечественных коммерческих структур;

· поддержка независимых производителей энергоносителей, прежде всего ориентированных на использование местных и возобновляемых энергетических ресурсов.

Приняты законодательные акты для энергетического комплекса, основными целями которых являются:

1. Сохранение целостности электроэнергетического комплекса и ЕЭС России.

2. Организация конкурентоспособного рынка электроэнергии как инструмента стабилизации цен на энергию и повышения эффективности электроэнергетики.

3. Расширение возможностей привлечения инвестиций на развитие Единой энергетической системы России и региональных энергетических компаний.

4. Повышение роли субъектов Федерации (областей, краев, автономий) в управлении развитием ЕЭС Российской Федерации.

В перспективе Россия должна отказаться от строительства новых и крупных тепловых и гидравлических станций, требующих огромных инвестиций и создающих экологическую напряженность. Предполагается строительство ТЭЦ малой и средней мощности и малых АЭС в удаленных северных и восточных регионах. На Дальнем Востоке предусматривается развитие гидроэнергетики за счет строительства каскада средних и малых ГЭС.

Новые ТЭЦ будут строиться на газе и только в Канско-Ачинском бассейне предполагается строительство мощных конденсационных ГРЭС.

Важным аспектом расширения рынка энергоносителей является возможность увеличения экспорта топлива и энергии из России.

Основу энергетической стратегии России составляют следующие три главные цели:

1. Сдерживание инфляции путем наличия больших запасов энергоресурсов, которые должны дать внутреннее и внешнее финансирование страны.

2. Обеспечение достойной роли энергии как фактора роста производительности труда и улучшения жизни населения.

3. Снижение техногенной нагрузки топливно-энергетического комплекса на окружающую среду.

Высшим приоритетом энергетической стратегии является повышение эффективности энергопотребления и энергосбережения.

На период становления и развития рыночных отношений выработана структурная политика в области энергетики и топливной промышленности на ближайшие 10-15 лет. Она предусматривает:

· повышение эффективности использования природного газа и его доли во внутреннем потреблении и в экспорте;

· увеличение глубокой переработки и комплексного использования углеводородного сырья;

· повышение качества углепродуктов, стабилизация и наращивание объемов угледобычи (в основном открытым способом) по мере освоения экологически приемлемых технологий его использования;

· преодоление спада и умеренный рост добычи нефти.

· интенсификацию местных энергоресурсов гидроэнергии, торфа, значительное увеличение использования возобновляемых энергоресурсов - солнечной, ветровой, геотермической энергии, шахтного метана, биогаза и т. д.;

· повышение надежности АЭС. Освоение предельно безопасных и экономических новых реакторов, в том числе и малой мощности.

Правильный выбор автономного источника электроэнергии строится на обязательном учете нескольких факторов, основным из которых является расчет необходимой мощности электростанции, способной удовлетворить все потребности энергопотребителей на конкретном объекте или объектах. Здесь мы постараемся предоставить подробные рекомендации по определению требуемой мощности генераторной установки в зависимости от её класса – бытового, полупромышленного и промышленного.

В подавляющем большинстве случаев мощность электростанции указывается в паспорте к приобретаемому оборудованию, причем указывается две размерности: полная мощность генератора в кВА и активная мощность в кВт. Другими важными техническими показателями являются: напряжение (220/230В для однофазных генераторов, и 380/400В для трехфазных), частота (50 Гц), а также ток нагрузки. При этом кривые напряжение и тока нагрузки представляют собой синусоиды. В идеале они должны совпадать, что говорит о том, что активная и полная мощность равны. Однако специфика выработки переменного тока всегда сдвигает данные кривые по отношению друг к другу, т.е. между синусоидами тока и напряжения всегда образуется определенный угол, определяющий снижение мощности, которую реально вырабатывает генератор.

Стоит отметить, что реальная мощность определяется в номинальном режиме, т.е. при номинальных паспортных напряжении и частоте, и является активной мощностью электростанции. Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности - Cos, который равен косинусу угла сдвига между током и напряжением.

В целом, используя простейшие арифметические действия, можно легко перевести одну мощность в другую. Современные промышленные дизельные генераторы имеют коэффициент мощности равный 0,8. Таким образом, полная мощность будет в 1,25 раз больше активной, и наоборот.

Однако, исходя из всех этих показателей, как определить электростанция какой мощности вам нужна? Выбирая бытовой генератор мощностью до 7 кВт достаточно будет просто высчитать суммарную мощность всех электроприемников (чайник, системы освещения, холодильник, бытовой инструмент и т.д.), которая не должна превышать активную мощность электростанции, указанную в паспортных данных.

В то же время, выбирая электростанцию большей мощности, полупромышленного и промышленного уровня, помимо суммарной мощности всех электроприемников, необходимо принимать во внимание ряд дополнительных параметров, в том числе температурные и климатические условия эксплуатации генератора, прямо влияющие на показатели работы оборудования. В паспортных данных мощность всегда рассчитывается для нормальных условий средней полосы России: температура 25 градусов, давление 750 мм. рт. ст., относительная влажность 30%. При изменении нормальных условий, при понижении температуры, увеличении давления или влажности, фактическая мощность электростанции, отдаваемая в сеть, будет изменяться. При наиболее серьезных изменениях нормальных условий активная мощность генератора может падать на 40-50%.

В заключении приведем некоторые основные термины, которые помогут вам более полно понимать определения и параметры работы современных электростанций в различных режимах работы:

• рабочая мощность – фактическая мощность генератора, выражаемая в кВт, отдаваемая в сеть при нормальных условиях и номинальных режимах нагрузки;
• длительная мощность – показатель, определяющий номинальную мощность, которую может выдавать генератор непрерывно и неопределенно долгий промежуток времени между плановыми техническими обслуживаниями при нормальных условиях окружающей среды;
• мощность в основном режиме – максимальная мощность, выдаваемая генератором в течение неопределенно долгого периода времени между плановыми техническими обслуживаниями при нормальных условиях окружающей среды. При этом средняя мощность в течение суток непрерывной работы электростанции не должна превышать 80% от основной мощности генератора;
• кратковременная (пиковая) мощность – показатель, определяющий величину максимальной мощности, которую генератор может выдавать максимум в течение 500 часов работы ежегодно или 300 часов между обязательным техобслуживанием. Превышение данного показателя оказывает непосредственное влияние на моторесурс и срок службы оборудования;
• максимальная мощность резерва – показатель для резервных источников электроснабжения, определяющий допустимую максимальную мощность работы генераторной установки в пределах 500 часов в год при нормальных условиях. Данный показатель рассчитывается по формуле: 100% нагрузка на генератор в течение 25 часов в год и 90% нагрузка в течение 200 часов в год. Превышение данных требований не допускается.