Одна из важных для энергетической отрасли проблем сегодня – потери электроэнергии при транспортировке по сетям. Для потребителей они отрицательно сказываются на качестве электроснабжения, а для энергопредприятий – на их экономике. Также энергопотери негативно отражаются на функционировании всей системы электроснабжения. Их называют фактическими или отчетными. Такие потери представляют собой разность электроэнергии, между той, которая поступила в сеть и той, которая была поставлена потребителям.
Классифицировать энергопотери можно по различным составляющим: характер потерь, класс напряжения, группа элементов, производственное подразделение и т.п. Мы же попытаемся их разделить по физической природе и специфике методов определений количественного значения. По этим параметрам можно выделить:
1.Потери технического характера. Они возникают при передаче энергии по электросетям и обуславливаются физическими процессами, которые происходят в проводах и оборудовании.
2. Электроэнергия, которая расходуется на обеспечение работы подстанций и деятельности персонала. Такая энергия определяется счетчиками, установленными на трансформаторах собственных нужд электростанций.
3. Потери, которые обусловлены погрешностями при ее измерении приборами.
4. Потери коммерческого характера. Это – хищения энергии, различия в показаниях счетчиков и произведенной оплатой потребителями. Их высчитывают по разнице между отчетными потерями и суммой потерь электроэнергии, указанной нами в первых трех пунктах. Энергопотери, которые возникают по причине воровства, зависят от человеческого фактора. Это – . А вот три первые составляющие происходят в итоге технологических потребностей процесса, именно о них сейчас пойдет речь.
Электроэнергия – продукт, который на пути от производителя до потребителя не требует дополнительных ресурсов на транспортировку, а расходует сам себя. Этот процесс неизбежен. Ведь, при передвижении автотранспорта из точки А в точку Б, мы тратим бензин, газ или энергию электродвигателей и воспринимаем это, как должное. Мы никогда не говорим, что при транспортировке груза «потери бензина составили 10 литров», обычно используется выражение «расход бензина составил 10 литров». Количество израсходованной электроэнергии, потраченной на транспортировку, как в примере с автомобилями, мы называем потерями. Суть этого термина в представлении людей несведущих – плохо организованный процесс транспортировки электричества, который может ассоциироваться с потерями при перевозке картофеля или зерна. Чтобы убедиться в обратном, рассмотрим пример.
При передвижении электроэнергия преодолевает сотни километров, такой процесс не может происходить без определенных затрат. Для того, чтобы более наглядно продемонстрировать картину, сравним передачу электрической энергии с передачей тепловой энергии, которые по своей сути очень сходны. Тепловая энергия тоже теряет часть себя во время транспортировки. Например, через изоляцию труб, которая не может быть совершенной. Такие потери неизбежны, они не устраняются полностью, а лишь уменьшаются путем улучшения изоляции, заменой труб на более совершенные. Процесс требует немалых материальных затрат. При этом, подобными потерями полезная работа, направленная на транспортировку самой тепловой энергии, не совершается. Транспортировка по трубам осуществляется за счет энергии, потребляемой насосными станциями. В случаях прорыва труб и протечки горячей воды наружу, термин «потери» можно применить в полной мере. Потери же при передаче электрической энергии носят несколько иной характер. Они совершают полезную работу. Как в примере с водой, электроэнергия не может «вытекать» наружу из проводов.
Электрическая сеть – это преобразовательная и распределительная система. Ее части соединены между собой проводами и кабелями. На сотнях и тысячах километров, которые разделяют производителя энергии и потребителя расположены системы трансформации и разветвления, представляющие собой коммутационные устройства и проводники. Ток, который течет в этих проводниках, — это упорядоченное передвижение электронов. Они при перемещении сталкиваются с преградами кристаллической структуры вещества. Для того, чтобы преодолеть эту преграду электрону надо потратить определенное количество своей внутренней энергии. Последняя превращается в энергию тепла и бесследно пропадает в окружающей среде. Это и есть «потери» электрической энергии.
Но указанная причина, по которой они происходят – не единственная. На длительном пути следования энергия встречается с большим количеством коммутационных устройств в виде пускателей, выключателей, переключателей и им подобных. Они состоят из силовых контактов, имеющих более высокое сопротивление, чем однородные проводники – провода или кабели. Во время эксплуатации происходит износ контактов, как итог – ухудшается электрическая проводимость, а как следствие – потери электроэнергии. Значение в этом процессе имеют и контакты в местах, где есть соединение провода со всевозможными устройствами, аппаратами и системами. В общей сложности все места соединений представляют существенное количество потерь электроэнергии. Энергопотери могут усугубляться несвоевременными профилактикой и контролем участков электросетей. Можно назвать еще одну причину утечки электроэнергии: как бы хорошо не были изолированы провода, определенная часть тока все равно попадает на землю.
В местах устаревшей электрической изоляции потери, естественно, усугубляются. На их количество влияет и то, насколько перегружено оборудование – трансформаторные подстанции, распределительные пункты, кабельные и воздушные линии. Можно сделать вывод, что своевременный контроль за состоянием оборудования, необходимые его ремонт и замена, соблюдение требований эксплуатации, снижают потери электроэнергии. Увеличение количества потерь – это свидетельство проблем в сети, которые требуют технического перевооружения, совершенствования методов и средств эксплуатации.
Международные эксперты определили, что энергетические потери при передаче по электрическим сетям считаются соответствующими, если их показатель не выше 4-5%. В том случае, когда они достигают 10% их нужно считать максимально допустимыми. В разных странах показатели могут существенно различаться. Это зависит от принципов развития энергетической системы. Определяющими факторами становятся ориентация на крупные электростанции и протяженные линии электропередач или же маломощные станции, расположенные в центрах нагрузки и пр. В таких странах, как Германия и Япония показатель потерь составляет 4-5%. В странах, где территория протяженная, а энергетическая система сконцентрирована на мощных электростанциях цифра потерь приближается к 10%. Примером этому служат Норвегия и Канада. Энергетическая генерация в каждой стране уникальна. Поэтому применять показатели какой-либо страны к российским условиям совершенно бессмысленно.
Ситуация в России говорит о том, что уровень потерь может быть обоснован только расчетами для конкретных схем и нагрузок сетей. Норму потерь устанавливает Министерство энергетики для каждой сетевой компании отдельно. В разных регионах эти цифры отличаются. В среднем же по России показатель составил 10%. Значимость проблемы растет с каждым годом. В связи с этим ведется большая работа по анализу потерь и их уменьшению, разрабатываются эффективные методы расчета. Так, «АО-энерго» представило целый комплекс расчета всех составляющих потерь в сетях всех категорий. Этот комплекс получил сертификат соответствия, который был утвержденЦДУ ЕЭС России, Главгосэнергонадзором России и Департаментом электрических сетей РАО «ЕЭС России». Установка тарифов на электроэнергию зависит и от норм потерь в этой сфере. Тарифы регулируются федеральными и региональными энергетическими комиссиями. Организации обязаны обосновать уровень энергопотерь, который для них считается целесообразным, и включить в состав тарифов. Энергетические комиссии в свою очередь анализируют данные обоснования и либо принимают их, либо корректируют. Лидер по минимальному показателю энергопотерь в стране – Республика Хакасия. Здесь эта цифра составляет 4%.
Потери электроэнергии в электрических сетях случаются достаточно часто и этому есть свои причины. Потерями в электросетях считаются разности между переданной электрической энергией на линиях электропередачи до учтенной, потребляемой энергией потребителя. Рассмотрим, какие бывают меры по снижению потерь.
Потери мощности в линии электропередач: расстояние от электростанции
Учёт и оплата всех разновидностей потерь регулируется законом. При транспортировании энергии на большие расстояния от производителя до потребителя идет потеря части электроэнергии. Происходит это по различным причинам, одна из которых – уровень напряжения, которое потребляет обычный потребитель (220 или 380 В). Если осуществлять транспортирование такого электронапряжения от генераторов станций напрямую, то нужно проложить электрические сети с диаметром электропровода, который обеспечит всех требуемым электротоком. Электропровода будут с очень большим сечением.
Их не будет возможности разместить на ЛЭП, из-за немыслимой тяжести, прокладывание в земле на большие расстояния будет стоить очень дорого.
Для того чтобы исключить этот фактор в электросетях используют высоковольтные линии передач электроэнергии . Передавая энергию с таким электронапряжением, она в разы растрачивается и от некачественного контакта электропроводников, которые с года повышают свое сопротивление. Растут потери при увеличении влажности воздуха – повышается электроток утечки на изоляторах и на корону. Также повышаются потери в кабелях при сокращении параметров изолирования электропроводов. Отправил поставщик электроэнергию в поставляющую организацию.
Она соответственно должна привести параметры в необходимые показатели при передаче :
- Преобразовать продукцию, что была получена в электронапряжение 6-10 кВ.
- Развести кабелями по пунктам приема.
- Затем вновь преобразовать в электронапряжение в проводах 0,4 кВ.
Опять потери, трансформация при функционировании электротрансформаторов 6-10 кВ и 0,4 кВ. Обычному потребителю поставляется энергия в необходимом электронапряжении – 380-220 В. Трансформаторы имеют свой КПД и рассчитываются на определенную нагрузку. Если с мощностью переборщить или напротив, если ее будет меньше расчётной, потери в электросетях увеличатся в независимости от пожелания поставщика.
Еще один момент, это несоответствие мощности трансформатора, который преобразует 6-10 кВ в 220 В. Если потребители заберут энергии больше мощности, указанной в паспорте трансформатора, он или ломается, или не может обеспечить требуемые параметры на выходе. В результате уменьшения электронапряжения электросети электрические приборы функционируют с нарушением паспортного режима и, поэтому, повышается потребление.
От чего зависит потеря напряжения в проводах
Потребитель взял свои 220 или 380 В на электросчетчике. Теперь энергия, которая будет теряться, может на конечного потребителя.
Состоит из :
- Потерь на нагрев электропроводов, когда повышенное потребление из-за расчетов.
- Плохой электроконтакт в электроприборах коммутации электроснабжения.
- Емкостной и индуктивный характер электронагрузки.
Также сюда включено применение старых светоприборов, холодильного оборудования и прочих устаревших технических устройств.
Комплексные мероприятия по снижению потерь электроэнергии
Рассмотрим мероприятия по сокращению электропотерь энергии в коттедже и квартирном помещении.
Необходимо :
- Бороться, необходимо используя электропроводники соответствующие нагрузке. Сегодня в электросетях нужно следить за соответствием параметров электропроводов и мощностью, что потребляется. В ситуации невозможности корректировки эти параметры и введения к нормальным показателям, придется мириться с тем, что электроэнергия растрачивается на нагревание проводников, поэтому меняются параметры их изоляции и увеличивается риск возгорания в помещении.
- Плохой электроконтакт: в рубильниках – это применение инновационных конструкций с хорошими неокисляющимися электроконтактами. Любой окисел повышает сопротивление. В пускателях – эта же методика. Выключатели – система вкл./выкл. должна применять металл влагоусточивый и стойкий к высокому температурному режиму. Контакт зависит от качественного прижатия полюса к плюсу.
- Реактивная нагрузка. Все электрические приборы, которые не являются лампочками накаливания, электрическими плитками старого образца имеют реактивную составляющую потребления энергии. Любая индуктивность при подаче на нее тока сопротивляется течению по ней энергии за счёт развивающейся магнитной индукции. Спустя определенный период такое явление как магнитная индукция, которая не давала току идти, помогает его протеканию и добавляет в электросеть часть электроэнергии, что несет вред для общих электросетей. Развиваются особый процесс, который называется вихревые электротоки, они искажают норму показаний счетчиков и вносят негативные изменения в параметры энергии, которая поставляется. То же случается и при емкостной электронагрузке. Токи портят параметры энергии, которая поставляется потребителю. Борьба заключается в применении современных компенсаторов, в зависимости от параметров электронагрузки.
- Применение старых систем освещения (лампы накаливания). Их КПД имеет максимум – 3-5 %. Оставшиеся 95 % уходят на нагрев нити накаливания и в результате на нагрев окружающей среды и на излучение, которое человек не воспринимает. Поэтому совершенствовать тут не рационально. Появились прочие виды подачи света – люминесцентные лампочки, светодиоды, которые стали активно сегодня использоваться. Коэффициент полезного действия люминесцентных лампочек достигает 7 %, а у светодиодов процент близится к 20. Применение светодиодов позволяет сэкономить прямо сейчас и в процессе эксплуатирования за счёт долговечности – компенсация трат до 50 000 часов.
Также нельзя не сказать о том, что уменьшить потери электроэнергии в доме можно при помощи монтажа стабилизатора электронапряжения. Как сообщает ратуша, найти его можно в специализированных компаниях.
Как рассчитать потери электроэнергии: условия
Проще всего посчитать потери в электросети, где применяется только один тип электропровода с одним сечением, например, если дома вмонтированы только электрокабели из алюминия с сечением в 35 мм. В жизни системы с одним типом электрокабеля почти не встречаются, обычно для снабжения зданий и сооружений применяются разные электропровода. В такой ситуации для получения точных результатов, надо отдельно считать для отдельных участков и линий электросистемы с разнообразными электрокабелями.
Потери в электросети на трансформаторе и до него обычно не учитываются, так как индивидуальные электроприборы учёта потребляемой электроэнергии ставятся в электроцепь уже после такого спецоборудования.
Важно :
- Расчёт потерь энергии в трансформаторе проводится на основе технических документов такого устройства, где будут указаны все требуемые вам параметры.
- Надо сказать, что любые расчёты выполняются для того чтобы определить величину максимума потерь в ходе передачи тока.
- При осуществлении подсчетов надо учитывать, что мощность электросети склада, производственного предприятия или другого объекта достаточна для обеспечения всех подключенных к ней энергопотребителей, то есть, система может функционировать без перенапряжения даже на максимуме нагрузки, на каждом включенном объекте.
Величину выделенной электромощности можно узнать из договора заключенного с поставщиком энергии. Сумма потерь всегда зависит от мощности электросети, от ее потребления через поттер. Чем больше электронапряжения потребляется объектами, тем выше потери.
Технические потери электроэнергии в сетях
Технические потери энергии – потери, которые вызваны физическими процессами транспортировки, распределения и трансформирования электричества, выявляются посредством расчетов. Формула, по которой выполняется расчет: P=I*U.
- Мощность равняется перемножению тока на электронапряжение.
- Повышая напряжение при передавании энергии в электросетях можно в разы уменьшить ток, что даст возможность обойтись электропроводами с намного меньшим сечением.
- Подводный камень состоит в том, что в трансформаторе есть потери, которые кто-то должен компенсировать.
Технологические потери подразделяются на условнопостоянные и переменные (зависят от электронагрузки).
Что такое коммерческие потери электроэнергии
Коммерческие потери энергии – электропотери, которые определяются как разность абсолютных и технологических потерь.
Нужно знать :
- В идеале коммерческие электропотери энергии в электросети, должны быть нулевыми.
- Очевидно, но, что в реальности отпуск в электросеть, полезный отпуск и техпотери определяются с погрешностями.
- Их разности по факту и являются структурными элементами коммерческих электропотерь.
Они должны быть по возможности сведены к минимальному значению за счёт проведения определенных мер. Если такой возможности нет, нужно внести поправки к показаниям счетчиков, они компенсируют систематические погрешности измерений электрической энергии.
Возможные потери электроэнергии в электрических сетях (видео)
Потери электрической энергии в электросетях приводят к дополнительным расходам. Поэтому важно их контролировать.
В прошлом номере журнала мы опубликовали материал Юрия Железко, посвященный нормированию технологических потерь электроэнергии в сетях низкого и среднего напряжения. Автор изложил свою методику определения норматива. Сегодня мы представляем иной взгляд на ту же тему Валерия Эдуардовича Воротницкого.
Анализ зарубежного опыта показывает , что рост потерь электроэнергии в сетях – это объективный процесс для стран с кризисной экономикой и реформируемой энергетикой, признак имеющихся разрывов между платежеспособностью потребителей и тарифами на электроэнергию, показатель недостаточности инвестиций в сетевую инфраструктуру и систему учета электроэнергии, отсутствия полномасштабных автоматизированных информационных систем по сбору и передаче данных о полезном отпуске электроэнергии, структуре потоков электроэнергии по ступеням напряжения, балансам электроэнергии в электрических сетях.
В странах, где перечисленные факторы имеют место, потери электроэнергии в электрических сетях, как правило, высоки и имеют тенденцию к росту. Динамика потерь в отечественных электрических сетях за последние 10-12 лет показывает, что Россия в этом смысле не является исключением.
Стоимость потерь – это часть затрат на передачу и распределение электроэнергии по электрическим сетям. Чем больше потери, тем выше эти затраты и соответственно тарифы на электроэнергию для конечных потребителей. Известно, что часть потерь является технологическим расходом электроэнергии, необходимым для преодоления сопротивления сети и доставки потребителям выработанной на электростанциях электроэнергии. Этот технологически необходимый расход электроэнергии должен оплачиваться потребителем. Он-то, по существу, и является нормативом потерь.
Потери, обусловленные неоптимальными режимами работы электрической сети, погрешностями системы учета электроэнергии, недостатками в энергосбытовой деятельности, являются прямыми убытками энергоснабжающих организаций и, безусловно, должны снижаться. Вот почему Федеральная энергетическая комиссия России как главный государственный орган исполнительной власти, призванный сдерживать рост тарифов на электроэнергию, устанавливает нормативы потерь электроэнергии в электрических сетях и методы их расчета. Вокруг этих методов в настоящее время ведутся достаточно острые дискуссии как научного, так и чисто практического плана. Имеются, в частности, предложения по методике учета некоторых дополнительных составляющих норматива потерь .
Цель настоящей статьи – изложить один из подходов к нормированию потерь, который был озвучен автором в ноябре 2002 г. на Международном научно-техническом семинаре «Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – 2002» и получил поддержку как на самом семинаре, так и в некоторых публикациях специалистов по потерям электроэнергии, в частности в .
Структура норматива потерь
В основе норматива потерь лежат технические потери электроэнергии в электрических сетях, обусловленные физическими процессами передачи и распределения электроэнергии, определяемые расчетным путем и включающие «переменные» и условно-постоянные потери, а также нормативный расход электроэнергии на собственные нужды подстанций .
В соответствии со статьями 247, 252, 253 и 254 главы 25 Налогового кодекса РФ, норматив потерь электроэнергии в электрических сетях можно определить как экономически обоснованный и документально подтвержденный технологический расход электроэнергии при ее транспортировке при условии, что этот расход произведен для осуществления деятельности, направленной на получение дохода.
Согласно п. 58 и таблице п.1.3 Постановления ФЭК РФ N 37-Э/1 от 14.05.2003 , в норматив потерь должны включаться:
- потери холостого хода в трансформаторах, батареях статических конденсаторов и статических компенсаторов, шунтирующих реакторах, синхронных компенсаторах (СК) и генераторах, работающих в режиме СК;
- потери на корону в линиях;
- расход электроэнергии на собственные нужды подстанций;
- прочие обоснованные и документально подтвержденные условно-постоянные потери;
- нагрузочные переменные потери в электрических сетях;
- потери в связи с погрешностями приборов учета электроэнергии.
Какие потери имеем?
К настоящему времени разработано достаточно большое количество методов расчета технических потерь электроэнергии. Эти методы – результат многолетней работы большой армии специалистов, которые в различные годы посвятили себя уточнению расчетов потерь в сетях. Защищено большое количество кандидатских и докторских диссертаций по этой тематике, а вопрос и поныне остается актуальным и до конца не изученным. Это связано с тем, что отсутствует полная и достоверная информация о нагрузках электрических сетей всех ступеней напряжения. Причем, чем ниже номинальное напряжение сети, тем менее полная и достоверная информация о нагрузках имеется в наличии.
Различия методов, предложенных отдельными специалистами, в основном заключаются в попытках или восполнить недостающую информацию, или повысить ее точность за счет обобщения, использования статистических данных за аналогичные прошедшие периоды и т.п. Начало унификации методов расчета технических потерь и установления нормативов потерь совпадает примерно с началом активного внедрения вычислительной техники в практику расчетов режимов электрических сетей в середине 60-х годов XX века.
Первые нормативы потерь были установлены во Временных нормативах по эксплуатации городских и сельских электрических сетей, утвержденных приказом Министерства коммунального хозяйства РСФСР N 334 от 30.11.1964.
За последние тридцать лет был выпущен ряд отраслевых инструкций по методам расчета потерь электроэнергии в электрических сетях всех ступеней напряжения. Так, в 1976 г. была введена в действие Временная инструкция по расчету и анализу потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем, разработанная «Уралтехэнерго», в 1987 г. – Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений , разработанная ВНИИЭ и «Уралтехэнерго», и в 2001 г. – Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 10(6) – 0,4 кВ, разработанные «Роскоммунэнерго» и ЗАО «АСУ Мособлэлектро».
Перечисленные нормативные документы сыграли свою положительную роль. В соответствии с этими документами было разработано достаточно большое количество вычислительных программ для ЭВМ. В основе программ лежат практически одни и те же методы расчетов потерь. Отличия программ состоят в основном в их сервисных возможностях, в количестве учитываемых составляющих потерь, объеме и количестве решаемых задач.
Большинство энергосистем и коммунальных электрических сетей, используя ту или иную программу расчета, могут в настоящее время сравнительно точно рассчитать переменные и условно-постоянные потери электроэнергии в электрических сетях 6 – 750 кВ. Значительную трудность представляет пока расчет потерь в сетях 0,38 кВ в связи с большими объемами этих сетей и малым количеством информации или ее отсутствием о нагрузках этих сетей и об их параметрах (схемах, марках проводов и т.п.). Результаты расчетов по этим программам почти повсеместно показывают, что суммарные технические потери в сетях 0,38-750 кВ не превышают 10-12% от отпуска электроэнергии в сеть. При этом, чем выше ступень напряжения сети, тем, очевидно, ниже относительные потери электроэнергии в ней. Уровень 10-12% считается максимально возможным для потерь электроэнергии в электрических сетях большинства стран с развитой экономикой . Оптимальные же потери находятся в диапазоне 4-6%. Эти цифры подтверждаются докризисным уровнем потерь в электрических сетях энергосистем бывшего СССР в середине – конце 80-х годов прошлого века.
Что же делать в таком случае энергосистемам, у которых фактические потери достигли значений 20-25%? Как правило, в таких энергосистемах значительную долю суммарного полезного отпуска (до 40%) составляют бытовые и мелкомоторные потребители. Здесь наметились два основных пути.
Первый путь тяжелый, но правильный – разработка, согласование с региональными энергетическими комиссиями, утверждение и практическая реализация программ снижения технических и коммерческих потерь электроэнергии. Обеспечение за счет этих программ сначала замедления роста, а затем снижения потерь в сетях.
Второй, более легкий путь – поиск объективных причин роста потерь, обоснование и лоббирование в РЭК повышенного до уровня фактических норматива потерь. Сказанное иллюстрируется таблицей по нормативам потерь в сетях некоторых энергосистем по данным ОАО «Инженерный центр ЕЭС филиала «Фирма ОРГРЭС».
Эти два пути полностью соответствуют известному выражению: «Тот, кто хочет работать, ищет способы, как работу выполнить, тот, кто не хочет или не может, – ищет причины, почему работу сделать нельзя».
Очевидно, что первый путь выгоден абсолютно всем: энергоснабжающим организациям, потребителям, местным администрациям. В этом заинтересованы также РЭК и Госэнергонадзор, так как, снижая потери в сетях, энергоснабжающие организации повышают рентабельность своей работы, а потребители за счет уменьшения стоимости услуг на передачу и распределение электроэнергии получают соответствующее снижение тарифов на электроэнергию. Вместе с тем понятно, что практическая реализация этого пути требует значительных организационных, технических, физических и финансовых усилий. Наши расчеты показывают, что для снижения потерь в сетях на
1 млн. кВт.ч в год нужно затратить около 1 млн. руб. на внедрение соответствующих мероприятий.
Второй путь – тупиковый, так как, чем больше потерь будет включено в тариф, тем выше будет тариф на электроэнергию для конечного потребителя, тем больше будет стимулов у этого потребителя к хищению электроэнергии и тем больше вероятность роста потерь и следующего увеличения норматива и т.д.
Задача же, как известно, перед всеми стоит прямо противоположная – остановить рост потерь и добиться их снижения. При этом, как показывают энергетические обследования энергосистем, резервы снижения потерь есть как в сетях с уровнем потерь 20-25%, так и в сетях с потерями 6-8%.
Для того, чтобы это сделать практически, необходимо:
- провести достаточно глубокий расчет и анализ потерь, их структуры и динамики;
- определить обоснованные уровни нормативных потерь;
- разработать, согласовать, утвердить, обеспечить финансовыми, материальными, людскими ресурсами и внедрить мероприятия по снижению потерь.
Обоснованный норматив потерь
Превышение фактических потерь в сетях над техническими в два раза и более вынуждают, как уже было сказано выше, и разработчиков методов нормирования потерь, и сами энергосистемы искать дополнительные составляющие норматива потерь.
По общему мнению, такой составляющей, которая, кроме технических потерь, может быть учтена в нормативе, является составляющая, обусловленная погрешностями приборов учета электроэнергии. Это нашло отражение в Постановлении ФЭК РФ от 14.05.03 N37-Э/1 . Однако там не сказано, о каких погрешностях идет речь. А таких как минимум три:
- допускаемая погрешность измерительного комплекса (ИК), в общем случае состоящего из трансформатора тока, трансформатора напряжения и счетчика при нормальных условиях их эксплуатации;
- систематическая погрешность ИК (как отрицательная, так и положительная), обусловленная ненормированными рабочими условиями применения ИК;
- систематическая отрицательная погрешность старых индукционных счетчиков, отработавших свой ресурс, и счетчиков с просроченными сроками поверки.
D W норм = D W т + |НБ Д |,
Восьмилетний опыт использования в эксплуатации электрических станций и сетей подтвердил стимулирующую направленность основных методических положений Типовой инструкции по повышению достоверности систем учета электроэнергии. При этом допустимый небаланс электроэнергии в и в вышеприведенной формуле рассматривается в практике работы электрических станций и сетей не как нулевое математическое ожидание, а как значение, которое не должен превышать фактический небаланс. Считаем, что электрическая сеть в данном случае не является исключением. Легитимный способ определения систематических погрешностей ИК – инструментальные обследования в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками выполнения измерений. Попытки усреднить погрешности ИК для страны в целом , да еще без учета весьма существенных факторов, могут привести к явным ошибкам. В частности, принятие «типового значения cosj =0,85» может приводить к завышенным или заниженным значениям отрицательных систематических погрешностей. Известно, что в ночные часы в электрических сетях 6-10 кВ cosj часто снижается до 0,4-0,6 из-за их низкой загрузки и преобладающего характера реактивного тока холостого хода распределительных трансформаторов. При низких cosj отрицательная систематическая погрешность трансформаторов, связанная с их недогрузкой по току, может быть скомпенсирована положительной угловой погрешностью. Таким образом, «новая методология» расчета допустимого недоучета электроэнергии как минимум требует уточнения, а по существу, может нанести вред работе по снижению потерь в сетях, так как искусственно увеличивает норматив потерь.
По нашему мнению, недоучет электроэнергии, связанный с ненормированными рабочими условиями применения ИК, с физическим износом индукционных счетчиков, не может быть допустимым и рассматриваться как норматив. В этом случае все потребители за этот «норматив» будут платить и ситуация, как было отмечено выше, будет лишь усугубляться, так как владельцы систем учета не будут заинтересованы в ее совершенствовании. Но поскольку существующая в России система учета электроэнергии не соответствует современным требованиям и недоучет электроэнергии имеет место, задачу по его уменьшению следует решать по-другому.
Уточненный с учетом различных влияющих факторов недоучет электроэнергии в денежном выражении должен быть основой для включения в инвестиционную составляющую тарифа на электроэнергию затрат на совершенствование учета электроэнергии. В этом случае в РЭК одновременно с оценкой ущерба энергоснабжающей организации от несовершенства системы учета электроэнергии (отрицательных систематических погрешностей) должна представляться развернутая обоснованная программа снижения потерь в сетях за счет уменьшения недоучета электроэнергии.
Потребители при этом не просто платят за завышенный «технологически обоснованный расход электроэнергии», а как бы кредитуют работу энергоснабжающих организаций по доведению системы учета электроэнергии до нормативных требований.
Мероприятия по выполнению норматива
Для энергосистем, в сетях которых фактические потери электроэнергии составляют 20-25%, дискуссия о том, какие погрешности приборов учета электроэнергии будут включены в норматив, допустимые или систематические, носит схоластический характер. От того, будут ли к расчетным техническим потерям 8-12% прибавлены 0,5 или 2,5%, проблема не станет менее острой. Всё равно разница между нормативом и фактом потерь будет от 10 до 12%, что в денежном выражении может составить десятки и сотни миллионов рублей прямых убытков в месяц.
Для снижения этих убытков и доведения фактических потерь до нормативного уровня необходима согласованная с РЭК долговременная программа снижения потерь, так как за один-два года снизить фактические потери в 2 раза практически невозможно. 90-95% этого снижения необходимо будет обеспечить за счет уменьшения коммерческой составляющей потерь. Структура коммерческих потерь и мероприятия по их снижению рассмотрены в .
Стратегический путь снижения коммерческих потерь – внедрение АСКУЭ не только на энергообъектах и у энергоемких потребителей, но и у бытовых потребителей, совершенствование энергосбытовой деятельности и системы учета электроэнергии в целом. Очень важен в деле снижения потерь учет «человеческого фактора» . Опыт передовых энергосистем показывает, что инвестиции в обучение персонала, его оснащение соответствующими приборами обнаружения хищений электроэнергии, транспортными средствами, вычислительной техникой и современными средствами связи окупаются за счет снижения потерь, как правило, быстрее, чем инвестиции в счетчики или установку компенсирующих устройств в сетях.
Очень большую опасность для эффективной работы по снижению потерь представляет разделение электросетевого и энергосбытового бизнесов в условиях реструктуризации энергетики. Планируемое и уже кое-где ведущееся выделение из АО-энерго независимых сбытовых компаний (НСК) может нарушить многолетние связи энергосбытов и предприятий электрических сетей, если одновременно не обеспечить взаимную ответственность за потери между будущими распределительными сетевыми компаниями (РСК) и НСК. Возложение всей ответственности за технические и коммерческие потери на РСК без выделения на это соответствующих материальных, финансовых и людских ресурсов может резко увеличить убытки РСК и привести к еще большему росту потерь в сетях. Но это тема уже другой статьи.
Литература
- Бохмат И.С., Воротницкий В.Э., Татаринов Е.П. Снижение коммерческих потерь электроэнергии в электроэнергетических системах // Электрические станции. –1998. – N 9. – С.53-59.
- Постановление ФЭК РФ от 17.03.2000 N 14/10 «Об утверждении нормативов технологического расхода электрической энергии (мощности) на ее передачу, принимаемых для целей расчета и регулирования тарифов на электрическую энергию (размера платы за услуги по ее передаче)» // Экономика и финансы электроэнергетики. – 2000. – N 8. – С.132-143.
- Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке. Утв. Постановлением ФЭК РФ от 31.07.02 N 49-Э/8.
- Постановление ФЭК РФ от 14.05.03 N 37-Э/1 «О внесении изменений и дополнений в Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке, утвержденные постановлением ФЭК РФ от 31.07.02 N 49-Э/8».
- Железко Ю. Нормирование технологических потерь электроэнергии в сетях. Новая методология расчета // Новости электротехники. – 2003. – N 5 (23). – С. 23-27.
- Воротницкий В.Э. Измерение, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Проблемы и пути решения // Сборник информационных материалов международного научно-технического семинара «Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях – 2002». – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.
- Броерская Н.А., Штейнбух Г.Л. О нормировании потерь электроэнергии в электрических сетях // Электрические станции. – 2003. – N 4.
- И 34-70-030-87. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. – М.: СПО «Союзтехэнерго», 1987.
- Инструкция по нормированию расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций 35-500 кВ. – М.: СПО Союзтехэнерго, 1981.
- РД 34.09.101-94. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. – М: СПО ОРГРЭС, 1995.
- Воротницкий В., Апряткин В. Коммерческие потери электроэнергии в электрических сетях. Структура и мероприятия по снижению// Новости ЭлектроТехники. – 2002. – N 4 (16).
Актуальным вопросом в современной электроэнергетике являются потери электроэнергии, которые тесно переплетаются с финансовой составляющей. Это своего рода резерв получения дополнительной выгоды, повышение рентабельности производственного процесса. Попытаемся разобраться со всеми гранями этого вопроса и дать четкое представление о тонкостях потерь электроэнергии в сетях.
Что такое потери электрической энергии?
Под потерями электроэнергии в широком смысле следует понимать разницу между поступлениями в сети и фактическим потреблением (полезным отпуском). Расчет потерь предполагает определение двух величин, что выполняется через учет электрической энергии. Одни стоят непосредственно на подстанции, другие у потребителей.
Потери могут рассчитываться в относительных и абсолютных величинах. В первом случае исчисление выполняется в процентах, во втором - в киловатт-часах. Структура разделена на две основных категории по причине возникновения. Общие потери именуются фактическими и являются основой эффективности работы подразделения.
Где выполняется расчет?
Расчет потерь электроэнергии в электрических сетях выполняется по следующим направлениям:
- Для предприятий, генерирующих энергию и отдающих в сеть. Уровень зависит от технологии производства, правильности определения собственных нужд, наличия технических и коммерческих учетов. Потери генерации ложатся на коммерческие организации (включаются в стоимость) или добавляются в нормативы и фактические величины на районы или предприятия электрических сетей.
- Для высоковольтной сети. Передача на дальние расстояния сопровождается высоким уровнем потерь электроэнергии в линиях и силовом оборудовании подстанций 220/110/35/10 кВ. Рассчитывается путем определения норматива, а в более совершенных системах через приборы электронного учета и автоматизированных систем.
- Распределительные сети, где происходит разделение потерь на коммерческие и технические. Именно в этой области сложно прогнозировать уровень величины из-за фактора сложности обвязки абонентов современными системами учета. Потери при передаче электроэнергии рассчитываются по принципу поступило за минусом платы за потребленную электрическую энергию. Определение технической и коммерческой части выполняется через норматив.
Технические потери: физические причины появления и где возникают
Сущность технических потерь заключается в несовершенстве технологии и проводников, используемых в современной электроэнергетике. В процессе генерации, передачи и трансформации электроэнергии возникают физические явления, которые и создают условия утечки тока, нагрев проводников или прочие моменты. Технические потери могут возникать в следующих элементах:
- Трансформаторы. Каждый силовой трансформатор обладает двумя или тремя обмотками, посередине которого расположен сердечник. В процессе трансформации электроэнергии с большего на меньшего в этом элементе происходит нагрев, что и предполагает появление потерь.
- Линии электропередач. При транспортировке энергии на расстояния происходит утечка тока на корону для ВЛ, нагрев проводников. На расчет потерь в линии влияют следующие технические параметры: длина, сечение, удельная плотность проводника (медь или алюминий), коэффициенты потерь электроэнергии, в частности, коэффициент распределенности нагрузки, коэффициент формы графика.
- Дополнительное оборудование. К этой категории необходимо отнести технические элементы, которые участвуют в генерации, транспортировке, учете и потреблении электроэнергии. Величины для этой категории в основном постоянные или учитываются через счетчики.
Для каждого вида элементов электрической сети, для которой рассчитываются технические потери, имеется разделение на потери холостого хода и нагрузочные потери. Первые считаются постоянной величиной, вторые зависят от уровня пропуска и определяются для анализируемого периода, зачастую за месяц.
Коммерческие потери: основное направление повышения эффективности в электроэнергетике
Коммерческие потери электроэнергии считаются сложно прогнозируемой величиной, так как зависят от потребителей, от их желания обмануть предприятие или государство. Основой указанных проблем являются:
- Сезонная составляющая. В представленное понятие вкладывается недоплата физических лиц по реально отпущенной электрической энергии. К примеру, в Республике Беларусь существует 2 причины появления «сезонки» - это наличие льгот по тарифам и оплата не на 1, а на 25 число.
- Несовершенство приборов учетов и их неправильная работа. Современные технические средства для определения потребленной энергии значительно упростили задачу абонентской службе. Но электроника или неправильно налаженная система учета может подвести, что и становится причиной рост коммерческих потерь.
- Воровство, занижение показаний счетчиков коммерческими организациями. Это отдельная тема для разговора, которая предполагает различные ухищрения физических и юридических лиц по сокращению расходов на электрическую энергию. Все это сказывается на росте потерь.
Фактические потери: общий показатель
Для расчета фактических потерь необходимо сложить коммерческую и техническую составляющую. Однако реальный расчет этого показателя осуществляется по-другому, формула потерь электроэнергии следующая:
Величина потерь = (Поступления в сеть - Полезный отпуск - Перетоки в другие энергосистемы - Собственные нужды) / (Поступления в сеть - Беспотерьные - Перетоки - Собственные нужды) * 100%
Зная каждый элемент, определяют фактические потери в процентном отношении. Для вычисления требуемого параметра в абсолютных величинах необходимо выполнить расчеты только числителя.
Какие потребители считаются беспотерьными и что такое перетоки?
В представленной выше формуле используется понятие "беспотерьные", которое определяется по коммерческим приборам учета на подстанциях высокого напряжения. Предприятие или организация самостоятельно несут расходы на потери электроэнергии, которые учитываются прибором учета в точке подключения к сетям.
Что касается перетоков, то они также относятся к беспотерьным, хотя высказывание не совсем корректное. В общем понимании это электрическая энергия, которая из одной энергосистемы отправляется в другую. Учет осуществляется также с использованием приборов.
Собственные нужды и потери электрической энергии
Собственные нужды необходимо отнести к особой категории и разделу фактических потерь. Для работы электросетей требуются затраты на поддержание функционирования подстанций, расчетно-кассовых центров, административных и функциональных зданий РЭСов. Все эти величины фиксируются и отражаются в представленном параметре.
Методики расчета технических потерь на предприятиях электроэнергетики
Потери электроэнергии в электрических сетях осуществляется по двум основным методикам:
- Расчет и составление норматива потерь, что реализовывается через специальное программное обеспечение, куда закладывается информация по топологии схемы. Согласно последней определяются нормативные величины.
- Составление небалансов для каждого элемента электрических сетей. В основе этого метода лежит ежедневное, еженедельное и ежемесячное составление балансов в высоковольтной и распределительных сетях.
Каждый вариант обладает особенностями и эффективностью. Необходимо понимать, что выбор варианта зависит и от финансовой стороны вопроса.
Расчет норматива потерь
Расчет потерь электроэнергии в сетях во многих странах СНГ и Европы осуществляется с применением данной методологии. Как отмечалось выше, процесс предполагает использование специализированного софта, в котором имеются нормативные величины и топология схемы электрических сетей.
Для получения информации о технических потерях от сотрудника организации потребуется внести характеристики пропуска по фидеру активной и реактивной энергии, определить максимальные значения по активной и реактивной мощности.
Необходимо отметить, что погрешность таких моделей может доходить до 25 % только при расчете потерь электроэнергии в линии. К представленному методу следует относиться в качестве математической, примерной величине. В этом и выражается несовершенство методологии просчета технических потерь в электрических сетях.
Используемое программное обеспечение для расчета
На текущий момент существует огромное количество программного софта, который выполняет расчет норматива технических потерь. Выбор того или иного продукта зависит от стоимости обслуживания, региональности и других важных моментов. В Республике Беларусь основной программой считается DWRES.
Софт разрабатывался группой ученых и программистов Белорусского Национального Технического Университета под руководством профессора Фурсанова Н.И. Инструмент для расчета норматива потерь специфичен, обладает рядом системных достоинств и недостатков.
Для рынка России особой популярностью пользуется ПО «РПТ 3», который разрабатывался специалистами ОАО «НТЦ Электроэнергетики». Софт весьма неплохой, выполняет поставленные задачи, но также обладает рядом отрицательных сторон. Тем не менее расчет нормативных величин осуществляется в полной мере.
Составление небаланса в высоковольтных и распределительных сетях
Потери электроэнергии технического плана можно выявить через другой метод. О нем уже говорилось выше - предполагается, что все высоковольтные или распределительные сети обвязаны приборами учета. Они помогают определить величину максимально точно. Кроме этого, подобная методика обеспечивает реальную борьбу с неплательщиками, воровством и неправильное использование энергооборудования.
Следует отметить, что подобный подход, несмотря на эффективность, неприменим в современных условиях. Для этого необходимы серьезные мероприятия с большими затратами на реализацию обвязки всех потребителей электронными учетами с передачей данных (АСКУЭ).
Как сократить технические потери: способы и решения
Снизить потери в линиях, трансформаторных подстанциях помогают следующие направления:
- Правильно выбранный режим работы оборудования, загрузка мощностей влияет на нагрузочные потери. Именно поэтому диспетчер обязан выбирать и вести наиболее приемлемый режим работы. К представленному направлению важно отнести выбор точек нормального разрыва, расчеты загруженности трансформаторов и так далее.
- Замена оборудование на новое, которое обладает низкими показателями холостого хода или лучше справляются с нагрузочными потерями. Для линий электропередач предполагается замена проводов на большее сечение, использование изолированных проводников.
- Сокращение времени обслуживания оборудования, что ведет к снижению расхода энергии на собственные нужды.
Сокращение коммерческой составляющей потерь: современные возможности
Потери электроэнергии по коммерческой части предполагают использование следующих методов:
- Установка приборов учетов и систем с меньшей погрешностью. На текущий момент оптимальными считаются варианты с классом точности 0,5 S.
- Использование автоматизированных систем передачи информации, АСКУЭ, которые призваны убрать сезонные колебания. Контроль за показаниями является условием борьбы с воровством и занижением данных.
- Осуществление рейдов по проблемным адресам, которые определяются через систему балансов распределительной сети. Последнее актуально при обвязке абонентов современными учетами.
- Применение новых технологий по определению недоучета систем с трансформаторами тока. Специализированные приборы распознают коэффициент смещения тангенса вектора распределения электрической энергии.
Потери электроэнергии в электрических сетях - важный показатель, который обладает существенным потенциалом для коммерческих организаций энергетического бизнеса. Сокращение фактических потерь приводит к росту получаемой прибыли, а это влияет на рентабельность. В заключение необходимо отметить, что оптимальный уровень потерь должен составлять 3-5 % в зависимости от района.
Потери электроэнергии в электрических сетях
Потери электроэнергии в электрических сетях - важнейший показа-тель экономичности их работы, наглядный индикатор состояния сис-темы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятель-ности энергоснабжающих организаций.
Этот индикатор все отчетливей свидетельствует о накапливающих-ся проблемах, которые требуют безотлагательных решений в развитии, реконструкции и техническом перевооружении электрических сетей, совершенствовании методов и средств их эксплуатации и управления, в повышении точности учета электроэнергии, эффективности сбора денежных средств за поставленную потребителям электроэнергию и т.п.
По мнению международных экспертов, относительные потери элек-троэнергии при ее передаче и распределении в электрических сетях большинства стран можно считать удовлетворительными, если они не превышают 4-5 %. Потери электроэнергии на уровне 10 % можно счи-тать максимально допустимыми с точки зрения физики передачи элек-троэнергии по сетям.
Становится все более очевидным, что резкое обострение проблемы снижения потерь электроэнергии в электрических сетях требует актив-ного поиска новых путей ее решения, новых подходов к выбору соот-ветствующих мероприятий, а главное, к организации работы по сни-жению потерь.
В связи с резким сокращением инвестиций в развитие и техниче-ское перевооружение электрических сетей, в совершенствование сис-тем управления их режимами, учета электроэнергии, возник ряд негативных тенденций, отрицательно влияющих на уровень потерь в сетях, таких как: устаревшее оборудование, физический и моральный износ средств учета электроэнергии, несоответствие установленного оборудования передаваемой мощности.
Из вышеотмеченного следует, что на фоне происходящих измене-ний хозяйственного механизма в энергетике, кризиса экономики в стране проблема снижения потерь электроэнергии в электрических сетях не только не утратила свою актуальность, а наоборот выдвину-лась в одну из задач обеспечения финансовой стабильности энерго-снабжающих организаций.
Некоторые определения:
Абсолютные потери электроэнергии
--– разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям.
Технические потери электроэнергии
– потери обусловленные физическими процессами передачи, распределения и трансформации электроэнергии, определяются расчетным путем.
Технические потери делятся на условно-постоянные и переменные (зависящие от нагрузки).
Коммерческие потери электроэнергии – потери, определяемые как разность абсолютных и технических потерь.
СТРУКТУРА КОММЕРЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В идеальном случае коммерческие потери электроэнергии в элек-трической сети, должны быть равны нулю. Очевидно, однако, что в реальных условиях отпуск в сеть, по-лезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Разности этих погрешностей фактически и являются структурны-ми составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму за счет выполнения соответствую-щих мероприятий. Если такая возможность отсутствует, необходимо внести поправки к показаниям электросчетчиков, компенсирующие систематические погрешности измерений электроэнергии.
Погрешности измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии потребителям.
Погрешность измерений электроэнергии в общем случае может быть разбита на
множество составляющих.рассмотрим наиболее значимые составляющие погрешностей изме-рительных комплексов (ИК), в которые могут входить: трансформатор тока (ТТ), трансформатор напряжения (ТН), счетчик электроэнергии (СЭ), линия присоединения СЭ к ТН.
К основным составляющим погрешностей измерений отпущенной в сеть и полезно отпущенной электроэнергии относятся:
погрешности измерений электроэнергии в нормальных условиях
работы ИК, определяемые классами точности ТТ, ТН и СЭ;
дополнительные погрешности измерений электроэнергии в реаль-ных условиях эксплуатации ИК, обусловленные:
заниженным против нормативного коэффициентом мощности
нагрузки (дополнительной угловой погрешностью); .
влиянием на СЭ магнитных и электромагнитных полей различной частоты;
недогрузкой и перегрузкой ТТ, ТН и СЭ;
несимметрией и уровнем подведенного к ИК напряжения;
работой СЭ в неотапливаемых помещениях с недопустимо низ-
кой температурой и т.п.;
недостаточной чувствительностью СЭ при их малых нагрузках,
особенно в ночные часы;
систематические погрешности, обусловленные сверхнормативны-ми сроками службы ИК.
погрешности, связанные с неправильными схемами подключения электросчетчиков, ТТ и ТН, в частности, нарушениями фазировки подключения счетчиков;
погрешности, обусловленные неисправными приборами учета электроэнергии;
погрешности снятия показаний электросчетчиков из-за:
ошибок или умышленных искажений записей показаний;
неодновременности или невыполнения установленных сроков
снятия показаний счетчиков, нарушения графиков обхода счет-
чиков;
ошибок в определении коэффициентов пересчета показаний
счетчиков в электроэнергию.
Следует заметить, что при одинаковых зна-ках составляющих погрешностей измерений отпуска в сеть и полезного отпуска коммерческие потери будут уменьшаться, а при разных - уве-личиваться. Это означает, что с точки зрения снижения коммерческих потерь электроэнергии необходимо проводить согласованную техниче-скую политику повышения точности измерений отпуска в сеть и полезного отпуска. В частности, если мы, например, будем односторонне уменьшать систематическую отрицательную погрешность измерений (модернизировать систему учета), не меняя погрешность измере-ний, коммерческие потери при этом возрастут, что, кстати, имеет место на практике.