Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ качества электроэнергии, задачи исследования 10
1.1 Характеристика качества электроэнергии 10
1.2 Влияние качества электроэнергии на оборудование 13
1.3 Анализ способов и средств повышения качества электроэнергии 21
1.4 Постановка задач диссертационной работы 26
2 Оценка фактического качества электроэнергии в Орловской области 29
2.1 Оценка фактического качества электроэнергии в точках общего присоединения и на границе балансового разграничения между потребителем и энергоснабжающей организацией в Орловской области 29
2.2 Статистическая обработка результатов измерения качества электроэнергии 34
3 Методика определения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества 39
3.1 Корректировка стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества 39
3.2 Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии 51
3.3 Определение фактического вклада в качество электроэнергии 56
4 Способы и технические средства мониторинга и регулирования качества электроэнергии 69
4.1 Способ корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения 69
4.2 Разработка устройства учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения 76
4.3 Разработка способа и выбор технических средств управления качеством электрической энергии для исследуемых категорий потребителей 83
5 Технико-экономическая эффективность внедрения способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества 90
5.1 Определение капитальных вложений на внедрение способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества 90
5.2 Определение эксплуатационных издержек 92
5.3 Определение экономической эффективности внедрения способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества 94
Заключение 102
Библиографический список 104
Приложение 1 Максимальные уровни и время отклонения ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацей 116
Приложение 2 Максимальные уровни и время отклонения ПКЭ в ТОП 130
Приложение 3 Функции распределения и статистические параметры выборки ПКЭ в ТОП и на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацей 144
Приложение 4 Результаты измерений ПКЭ в ТОП и точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации 157
Приложение 5 Распределение количества отклонений ПКЭ по интервалам в ТОП и точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации 163
Приложение 6 Результаты опроса экспертов для определения поправочного коэффициента при различных интервалах изменения размаха напряжения 168
Приложение 7 Акты внедрения 173
- Влияние качества электроэнергии на оборудование
- Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии
- Разработка способа и выбор технических средств управления качеством электрической энергии для исследуемых категорий потребителей
- Определение экономической эффективности внедрения способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества
Введение к работе
Актуальность работы. Современное производство требует качественного электроснабжения. Качество электроэнергии (КЭ) является одним из факторов, непосредственно влияющих на энергоэффективность. В Российской Федерации существует большое количество нормативных документов, которые устанавливают требования к КЭ, но на практике они не всегда эффективно работают. В то же время, необходимость поддержания нормируемого КЭ становится все более актуальной задачей в связи с применением современного электрического оборудования и систем автоматизации, чувствительных к отклонению каждого показателя качества электроэнергии (ПКЭ). Возросло количество обращений потребителей в энер-госнабжающие организации по поводу некачественной электроэнергии. Несоответствие КЭ нормативным документам приводит к отрицательным экономическим последствиям из-за снижения производительности предприятий, простоя оборудования, недоотпуска продукции, ее порчи, увеличения потерь электрической энергии и другим негативным последствиям.
Виновниками в искажении КЭ могут быть как энергоснабжающая организация, так и потребитель. Для эффективного поддержания КЭ необходимы комплексные технико-экономические решения, касающиеся как потребителя, так и энергоснабжащей организации. Это требует дополнительных капитальных вложений, на что обе стороны идут неохотно, не имея эффективной методики определения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и технических средств, позволяющих контролировать КЭ в on-line режиме.
Использование существовавшей системы скидок и надбавок не давало гарантии постоянного и повсеместного обеспечения требуемого уровня КЭ, так как применялось эпизодически и на ограниченном числе объектов. Также отсутствовали технические способы и средства, для непосредственного индивидуального и группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества. Поэтому проблема повышения эффективности функционирования систем электроснабжения за счет мониторинга КЭ является актуальной задачей.
Целью работы является повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством разработки новых способов и средств мониторинга качества электроэнергии.
Идея работы заключается в том, что поддержание КЭ на уровне нормативных документов достигается с помощью оперативного мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энерго-снабжающей организацией, результаты которого используются с применением различных оригинальных способов и средств, для непосредственного индивидуального и группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.
Научная новизна заключается:
в разработанном оригинальном способе, отличающимся от известных тем, что управление качеством электроэнергии осуществляется в зависимости от результатов мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацией;
в разработанных оригинальных алгоритмах и технических средствах, отличающихся от известных тем, что позволяют повысить эффективность функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;
в разработанной математической модели системы учета электроэнергии, отличающейся тем, что она учитывает изменение стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, источника и уровня искажения;
в обоснованных предложенных поправочных коэффициентах к стоимости электроэнергии в зависимости от значения отклонения одного или нескольких показателей качества электроэнергии от нормируемого значения;
По материалам разработок получено положительное решение на изобретение «Устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения».
Практическая ценность. Реализация разработанных способов и технических средств мониторинга и регулирования качества электроэнергии обеспечивает повышение эффективности функционирования систем электроснабжения за счет выполнения оперативной корректировки стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, стимулируя, таким образом потребителей и энергоснабжающие организации в поддержании качества электроэнергии на уровне нормативных документов.
В результате проведенных исследований создан применимый на практике, теоретически обоснованный технико-экономический механизм, внедрение которого позволит повысить надежность и эффективность функционирования систем электроснабжения за счет стимулирования потребителей и энергоснабжающих организаций в поддержании нормативного качества электроэнергии.
Применение разработанных алгоритмов и программных средств реализации предложенных способов является экономически выгодным со сроком окупаемости от 0,1 до 7 лет и позволяет сократить энергоемкость производства, потери электроэнергии в электрических сетях, улучшить качество выпускаемой продукции, уменьшить ущерб, вызванный выходом из строя электрооборудования.
Теоретическая проработка вопросов, посвященных стимулированию потребителей и энергосистемы в поддержании качества электроэнергии, восполняет пробел в данном разделе электрики и используется в учебном процессе при подготовке бакалавров, инженеров и магистров по электротехническим специальностям.
Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный подход, включающий методы математической статистики, методы
экспертных оценок, теорию электрических систем, теорию вероятностей, теорию математического моделирования и инженерного эксперимента. Объектом исследования является качество электрической энергии, поставляемой потребителям.
Достоверность результатов подтверждена: представительной выборкой статистических данных; формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа нормативных документов и литературных источников; сопоставимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными; использованием традиционных методических принципов современной науки и известных методов анализа и синтеза; непротиворечивостью математических выкладок и преобразований.
Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в ООО «Информационно-энергетический центр «АВПС-Инновация» для обоснования реконструкции электроснабжения объектов. Кроме этого, результаты работы также внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный Университет» по специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 110800.62 " Агроинженерия".
На защиту выносится:
- Статистические результаты измерений качества электроэнергии в
точках общего присоединения и точках балансового разграничения потре
бителя и энергоснабжающей организации;
- Способ повышения эффективности функционирования систем
электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии за
счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии
в зависимости от её качества;
Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии;
Способ группового регулирования КЭ;
Методика корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, а также научных студенческих и аспирантских конференциях, проводимых в Орловском ГАУ (2009...2013 гг.); на научной конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» в Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (2012 г.) и конкурсах: Всероссийском конкурсе «Электросчетчик будущего 2011», общероссийского конкурса молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости 2012», Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации 2013. А также на XIII «Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи 2013».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ. По материалам ра-
боты поданы 3 заявки на изобретение, по одной из которых получено положительное решение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и семи приложений. Общий объем диссертации 177 с, в том числе 103 с. основного текста, 23 рисунка, 10 таблиц, библиографический список использованной литературы из 112 наименований и 7 приложений на 62 страницах.
Влияние качества электроэнергии на оборудование
Несоответствие КЭ ГОСТ 13109-97 оказывает существенное влияние на работу электроприемников (ЭП) и приводит к снижению эффективности систем электроснабжения [55-59,65, 67-69,71].
Согласно [25,27-30,32, 61-63,84,89] несимметричные изменения напряжения возникают из-за несимметричных токов нагрузки, протекающих в элементах системы электроснабжения. Вследствие этого, на выводах электроприемников потребителей появляется несимметричное напряжение. Отклонение напряжения у перегруженной фазы питающего ЭП может во много раз превысить допустимые значения. Помимо изменения напряжения на вводах ЭП, при несимметричном режиме значительно изменяются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов электроснабжающей сети, что приводит к значительному снижению надежности работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом.
У асинхронных двигателей (АД) качественно отличается действие симметричного режима от несимметричного. Сопротивления прямой последовательности АД примерно в 5 раз больше сопротивления обратной последовательности. Поэтому, даже незначительная несимметрия напряжений сети вызывает увеличение токов обратной последовательности, что приводит к дополнительному нагреву ротора и статора двигателя. Все это приводит в итоге к уменьшению мощности двигателя и ускоренному старению изоляции в двигателе. Так же, из-за несимметрии напряжений в синхронных двигателях возникают дополнительные потери активной мощности и нагрев ротора и статора, но так же могут возникнуть опасные вибрации в результате появления знакопеременных тангенциальных сил и вращающих моментов и, пульсирующих с двойной частотой сети [85,91-96,102].
В [86] указано, что при наличии токов нулевой и обратной последовательности происходит увеличение суммарных токов в различных элементах сети, а это, в свою очередь, приводит к резкому увеличению суммарных потерь мощности в сети. Так же увеличение суммарных токов в различных элементах сети может быть недопустимо с точки зрения нагрева. Сильный нагрев нулевого проводника могут вызвать значительные токи нулевой последовательности, протекающие через нулевой проводник недостаточного сечения. Известны случаи возникновения пожаров в помещениях при перегреве нулевых проводников, сечение которых составляло 25 мм2 или 50 % фазного провода. При неоднократном протекании токов нулевой последовательности через заземляющие элементы, происходит «высушивание», а так же увеличение сопротивления заземления. Это приводит к отрицательному воздействию на работу различных видов блокировок и сиетем релейной защиты. Несимметрия напряжения значительно снижает срок службы многофазных вентильных выпрямителей, при этом ухудшаются условия работы систем импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей из-за увеличения пульсации выпрямленного напряжения.
При наличии несимметрии напряжения конденсаторные установки неравномерно загружаются, что уменьшает их установленную мощность. В тоже время увеличивается уже существующая несимметрия напряжения, так как подача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах [81,86].
Симметрирование нагрузки приводит к резкому сокращению потерь мощности, а, соответственно, и потерь энергии в питающих электрических сетях. Равномерное распределение нагрузки на три фазы снижает потери электроэнергии в 6 раз по сравнению с подключением этой же нагрузки к одной фазе [81]. Несимметричная нагрузка отрицательно сказывается не только на работе линии, но и на работе трансформатора. Это объясняется тем, что любую несимметричную систему токов можно представить в виде суммы симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей. Токи прямой и обратной последовательности сдвинуты в фазах во времени на 120, магнитные потоки этих последовательностей в стержнях имеют такой же сдвиг, они замыкаются по магнитопроводу трансформатора. Сумма этих потоков в любой момент времени равна нулю [81,98-100]. Векторы токов нулевой последовательности направлены в одну сторону в каждой фазной обмотке, совпадают по величине и фазе и замыкаются по нулевому проводу [5]. Эти токи в трех стержнях магнитопровода трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда с нулем» наводят магнитные потоки нулевой последовательности. От перегрева сокращается срок службы изоляции. Трансформатор с несимметричной нагрузкой по температуре верхних слоев масла не может быть загружен до номинального значения. При этом уменьшается КПД трансформатора. Кроме этого, потоки нулевой последовательности индуктируют в обмотках ЭДС, которые в сумме смещают нейтральную точку фазных напряжений в сети [81].
Автором [86] рассматривается влияние отклонения частоты на работу электрооборудования. Так, на предприятиях, где имеется большое количество технологических линий с непрерывным процессом производства, применяются механизмы с вентиляторным и постоянным моментом сопротивлений. Электрическими приводами этих механизмов являются асинхронные двигатели (АД). Производительность технологического оборудования зависит от частоты вращения АД, а изменение частоты сети пропорционально частоте вращения роторов АД. Наиболее чувствительными к отклонению частоты являются электрические приводы собственных нужд электрических подстанций. Отклонение частоты от нормативных значений приводит к снижению их производительности, а это уменьшает располагаемую мощность генераторов снижением частоты и нарастающей нехваткой активной мощности. Вследствие этого, как показывает мировая практика, может возникнуть так называемая «лавина частоты», следствием которой является отключение потребителей. Отклонение частоты в электрической сети отрицательно влияет на срок службы различного электрического оборудования, содержащего элементы со сталью (реакторы, трансформаторы, электрические машины), вследствие увеличения нагрева стальных сердечников и увеличения тока намагничивания. Также отклонение частоты от нормативных значений отрицательно влияет на работу современных телевизоров, вызывая геометрические и яркост-ные фоновые искажения телевизионного изображения.
Согласно [77-79,86] импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, длительность провала напряжения относятся к характеристикам разных электромагнитных помех, возникающих при переходных электромагнитных процессах, которые происходят в системах электроснабжения вследствие попаданий молний в элементы сети, возникновения разных видов коротких замыканий, действий систем автоматики и релейной защиты, коммутаций различного вида электрооборудования, обрывов нулевого провода в сетях 0,38 кВ. Также, импульсное напряжение, длительность провала напряжения могут быть вызваны ошибочными действиями обслуживающего персонала и ложными включениями средств защиты и автоматики.
Несомненно, что различные переходные электромагнитные процессы оказывают отрицательное воздействие на любые ЭП. Так, согласно ГОСТ 13109-97, отклонение напряжения более чем на 10 % от номинального значения считается провалом напряжения, тогда при этом отклонении большое количество современных приборов и электрооборудования при возникновении провала напряжения отключается. А то оборудование, которое не отключается - продолжает работать в неблагоприятных условиях, может выйти из строя. Импульсные напряжения и перенапряжения оказывают существенное влияние на изоляции любых ЭП. В особо ухудшающихся условиях происходит пробой изоляции и оборудование выходит из строя, что влечет за собой экономический ущерб для потребителя.
Согласно [81,86,90] при размахе изменения напряжения и установившемся отклонении напряжения для электрических двигателей, работающих при максимальной нагрузке, отклонение напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность оборудования зависит от частоты вращения двигателя, то необходимо на выводах такого оборудования поддерживать напряжение не ниже нормативного. При значительном отклонении напряжения на выводах оборудования, работающих при максимальной нагрузке, вращающий момент превышает момент сопротивления механизма, что приводит к «опрокидыванию» электрического двигателя и к его остановке. При этом для сохранения электрического двигателя необходимо отключить его от сети.
Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии
Могут быть применены несколько вариантов обоснования поправочных коэффициентов, одним из которых является метод экспертных оценок. Для обоснования поправочных коэффициентов были сформированы опросные листы, которые предлагались специалистам предприятий - потребителей электроэнергии и энергокомпаний, имеющим стаж работы не менее пяти лет. Всего было опрошено 40 специалистов [19].
В соответствии с методикой диапазон переменной разбивался на 5 интервалов, каждому из которых должен быть присвоен экспертом определенный балл. Экспертами присваивался балл от 0 до 10 по каждому предлагаемому поправочному коэффициенту. В случае равнозначных, по мнению экспертов, интервалов времени они могут быть оценены равным количеством баллов. С помощью коэффициента конкордации определялась степень согласования экспертных оценок с использованием формулы Кендалла [4]: где S - сумма квадратов разностей между средней арифметической всех оценок N и суммой оценок, данных всеми экспертами і-му интервалу поправочного коэффициента (у N, ); m - число экспертов, подвергшихся опросу; п - количество интервалов поправочных коэффициентов в опросном листе; Ny - оценка, данная j-м экспертом і-му интервалу поправочного коэффициента. Средняя арифметическая всех оценок определялась в соответствии СІ известным выражением: n m
Так как в опросных листах указываются интервалы поправочных коэффициентов, то для определения математического ожидания на каждом предложенном интервале были выбраны фиксированные точки. Эти точки соответствуют серединам интервалов. Математическое ожидание определялось по выражению [4]: где M (t) - математическое ожидание поправочного коэффициента при различных интервалах изменения показателя качества электроэнергии; td- значение поправочного коэффициента серединьї.і-го интервала.
По результатам опроса экспертов была составлена таблица (приложение 6), представленная на примере показателя качества «Размах изменения напряжения». Выполнены расчеты коэффициента конкордации и математического ожидания для остальных показателей качества электроэнергии представлены в таблице 3.2.
Распределение оценок экспертов, данных соответствующему интервалу поправочного коэффициента для различных диапазонов изменения ПКЭ «Размах изменения напряжения», представлены на рисунках 3.2 -3.4.
Из полученных распределений следует, что разработанные авторами поправочные коэффициенты подтверждаются экспертами.
Разработка способа и выбор технических средств управления качеством электрической энергии для исследуемых категорий потребителей
В разделе 2 диссертации представлены основные категории потребителей, у которых производились измерения ПКЭ. Для этих потребителей с внедрением средств мониторинга КЭ с функцией оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества необходимо разработать новые способы управления качеством электроэнергии. Для управления качеством электроэнергии разработан способ управления КЭ у конкретного потребителя и способ группового регулирования КЭ, представленный на рисунке 4.6. Данный способ работает следующим образом, устройство «Устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения» определяет отклонении ПКЭ и его уровень, сигнал с устройства подается на исполнительный механизм, который приводит действие технические средства обеспечения КЭ. В качестве технических средств обеспечения КЭ для потребителя на границе балансового разграничения могут использоваться [43,69-72]: конденсаторные батареи с регулированием напряжения; узкополосные резонансные фильтры; фильтрокомпенсирующие устройства; многофазные преобразователи с улучшенными энергетическими показателями; источники бесперебойного питания; симметрирующие устройства; стабилизаторы напряжения; активные фильтры; накопители индуктивные и емкостные. Некоторые из перечисленных устройств, предназначенные для повышения КЭ, могут воздействовать как на один, так и одновременно на несколько ПКЭ. С целью повышения эффективности функционирования систем электроснабжения, разработан способ «Повышение КЭ с применением технических средств» (рисунок 4.7). Данный способ работает следующим образом, устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения определяет отклонения ПКЭ и его уровень. Сигнал с выхода устройства поступает на блок обработки информации, который производит выбор технических средств повышения качества для потребителя и уровень необходимой корректировки. Далее соответствующими техническими средствами производится регулирование ПКЭ.
Групповое регулирование КЭ удобнее всего осуществлять в ТОП (например на трансформаторной подстанции, во вводно-распределительном устройстве и т.д). К каждой ТОП присоединены несколько потребителей [43]. Конечной задачей регулирования КЭ является приведение ПКЭ у каждого из этих потребителей к нормативным значениям. Отклонение ПКЭ от нормы у разных потребителей подключенных к одной и той же ТОП могут иметь как положительное, так и отрицательное значение. Регулирование необходимо производить при выходе ПКЭ хотя бы у одного из потребителей за нормативные значения отклонения соответствующего ПКЭ. Всегда при выходе ПКЭ за нормативные значения, следует выбирать, на какое значение необходимо изменить ПКЭ в ТОП. Это должно делаться так, чтобы минимизировать отклонения ПКЭ от нормативных значений одновременно у всех потребителей. Таким образом, выявив наличие отклонений ПКЭ, следует определить суммарное значение отклонения ПКЭ у всех потребителей. Если при этом сумма отклонений принимает положительное значение, то следует регулировать ПКЭ в сторону уменьшения его значения в ТОП и наоборот. Если сумма отклонений равно нулю, даже в случае, когда отклонение ПКЭ больше нормативного значения, то регулирование осуществлять не следует, так как это приведет к ещё большим отклонениям. Далее необходимо определить на какое значение следует изменить ПКЭ. При положительном суммарном отклонении, для решения этой задачи решается следующее уравнение
В этом случае В2 принимает значение от 0 до 1, положительное значение показывает, что регулирование необходимо производить всторонуувеличениязначенияПКЭ.
При использовании технических средств повышения КЭ необходимо учитывать характеристики конкретного технического устройства осуществляющего регулирование. Не всегда пропорционально воздействие на техническое средство приводит к изменению ПКЭ. Следовательно, необходимо учитывать коэффициент пропорциональности, учитывающий особенности каждого из применяемых устройств. При этом можно определить коэффициент регулирования, который примет вид, при положительном суммарном отклонении ПКЭ
Для практической реализации предложенного выше способа группового регулирования КЭ в ТОП разработан алгоритм, представленный на рисунке 4.8. Начало алгоритма предусматривает ввод нормативных значений ПКЭ (Пнорм..) и количество потребителей. Указанные данные сохраняются в блоке 2. Блоком 3 производится определение наличия устойчивого отклонения ПКЭ (ДП). Блок 4 определяет уровень отклонения ПКЭ. Блок 5 производит сравнение уровня отклонения ПКЭ с нормативным значением. При отклонении ПКЭ больше нормативного, сигнал поступает на блок 6, который определяет сумму отклонений ПКЭ. Если отклонение ПКЭ меньше нормативного значения, то сигнал поступает в начало блока 3. Блоки 7,8 выполняют функцию определения направления регулирования. Если суммарное отклонение больше нуля, сигнал поступает на блок 10, который определяет коэффициент, показывающий на какое значение необходимо изменить ПКЭ при его отклонении от норматива. Блоками 12,14,16, определяется соответственно техническое средство регулирования, коэффициент пропорциональности и коэффициент регулирования. Информация из блока 16 поступает на блок 17, который дает сигнал на начало регулирования ПКЭ. Если условие блока 7 не выполняется, то сигнал поступает на блок 8. В этом случае схема работает по аналогичному алгоритму с применением блоков 9,11,13,15. Если условия блоков 7,8 не выполняются, тогда сигнал с блока 8 поступает в начало блока 3. Таким образом, данный алгоритм позволяет автоматически определять коэффициент регулирования и применять соответствующие технические средства для регулирования ПКЭ в ТОП.
Применение данных способов позволяет комплексно повысить эффективность функционирования систем электроснабжения потребителя и энергоснабжающей организации на 5-15%. А так же применение разработанных способов и технических средств позволит сократить количество случаев отклонения качества электроэнергии от нормативного значения в 2,2 раза и сократить негативные воздействия на системы электроснабжения потребителя и энергоснабжающей организации.
Определение экономической эффективности внедрения способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества
Для определение экономической эффективности внедрения устройства предлагается использовать следующую методику [8]:
- принимаем границы годового потребления диапазоном от 122880 кВт-ч до 1228800 кВт-ч, поскольку годовое потребление электроэнергии для различных групп потребителей меняется в широком диапазоне. Делим указанный диапазон на 10 частей с шагом 122880;
- рассмотрим два варианта. В первом варианте виновником в ухудшении качества электроэнергии является энергоснабжающая организация, а во втором варианте - потребитель;
- произведем расчет стоимости потребленной электроэнергии, при исходном тарифе Тисх = 2,7 руб за 1кВт ч, без учета и с учетом поправочных коэффициентов;
- экономию на оплате электроэнергии определяем по формуле
Для принятых диапазонов потребления электроэнергии применение способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества является экономически выгодным с небольшим сроком окупаемости при различных поправочных коэффициентах. При потреблении электроэнергии меньше 122880 кВт-я в год срок окупаемости может уменьшаться до нуля, при потреблении меньше 1581 кВт-ч в год может быть отрицательным. По результатам расчетов построим график изменения срока окупаемости в зависимости от объема потребленной электроэнергии и поправочного коэффициента, в случае искажения качества электроэнергии энергоснабжающей организацией и потребителем (см. на рисунке 5.1 и 5.2).
Рекомендуемый срок окупаемости для энергетики составляет 7 лет, он достигается при годовом потреблении как для энергосистемы так и для потребителя [21]:
- 2501 кВт-ч (при Кп = 0);
- 5002 кВт-ч (при Кп = 0,5);
- 17212 кВт-ч (при Кп = 0,8).
В настоящее время в расчетах за электроэнергию отсутствует механизм, учитывающий изменения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества, поэтому следует внести изменения в существующий механизм расчетов или разработать новый. Рассмотрим характерные случаи, возникающие в расчетах за потребленную и переданную электроэнергию при внедрении устройства корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества [21]:
- если искажения в КЭ вносит потребитель, то он будет вынужден платить за электрическую энергию по более высокой цене, следовательно, сбытовая организация будет получать большее количество денежных средств. Поэтому оплата за переданную электроэнергию в этом случае будет больше на величину переплаты, которую произвел потребитель.
- если искажения качества электроэнергии нет, тогда схема денежных потоков работает согласно утвержденного нормативными документами порядка.
- если искажения в КЭ вносит энергоснабжающая организация, то потребитель будет вынужден платить за электрическую энергию по более низкой цене, следовательно, сбытовая организация будет получать меньшее количество денежных средств. Поэтому оплата за переданную электроэнергию в этом случае будет меньше на величину недоплаты, которую произвел потребитель.
