Структура и тенденции электропотребления в энергосистемах Сибири

 

Авторы

Макоклюев Борис, Главный научный сотрудник «НТЦ Электроэнергетики», д. т. н.

Кондиус Андрей, Ведущий инженер ООО «Энергостат»

 

Планирование электропотребления и связанных с его величиной режимных параметров и технико-экономических показателей — нагрузок станций, перетоков мощности, тарифов на электроэнергию — одна из первоочередных задач управления режимами работы энергосистем и энергокомпаний [1].

Технология планирования включает в себя способы и средства обработки исходных данных и результатов анализа, методы и алгоритмы прогнозирования и другие процессы, необходимые для осуществления всего цикла расчетов. Приоритетом планирования является обеспечение максимальной точности прогнозов. Для этого нужно исследование определенных тенденций и закономерностей колебаний электропотребления с целью последующей разработки адекватных математических моделей.

Ниже приведен статистический анализ потребления в энергосистемах (ЭС) Сибири. Исходными данными для него стали архивы суточных графиков потребляемой мощности в регионе за период с января 2007-го по июль 2009 г., накопленные в ходе эксплуатации комплекса «Энергостат» [1, 2]. Анализ выполнялся с использованием разработанных в комплексе средств.

Объединенная энергосистема (ОЭС) Сибири состоит из 11 региональных энергосистем (рис. 1), весьма различных по величине потребляемой мощности — от идущей на 3-м месте по уровню потребления в России (следом за Москвой и Тюменью) Иркутской ЭС до небольшой Тувинской ЭС [1]. Управление режимами работы ОЭС осуществляет объединенное диспетчерское управление Сибири, энергосистемами — соответствующие региональные диспетчерские управления.

Особенности режима работы ОЭС Сибири определяет уникальная структура генерирующих мощностей, более 50% которых составляют ГЭС с водохранилищами многолетнего регулирования и запасами примерно в 30 млрд кВт•ч на период длительного маловодья. Гидроэлектростанции Сибири производят почти 10% объема выработки всех электростанций ЕЭС России [3].

Более половины электропотребления приходится на три энергосистемы — Иркутскую (ее доля >25% в ОЭС), Красноярскую (>20%) и Кузбасскую ЭС (17%). Эти регионы являются крупными промышленными центрами Сибири. Например, Иркутская область в общероссийском производстве обеспечивает 6,5% производства электроэнергии, 15% объема деловой древесины, 6% добычи угля, почти 20% выпуска целлюлозы, более 10% картона, здесь перерабатывается около 9% нефти. В Красноярском крае хорошо развита цветная металлургия, машиностроение, дерево­обработка. В Кузбассе находится один из самых крупных комплексов по добыче угля. Промышленное производство в перечисленных субъектах Федерации формирует основной спрос на электроэнергию в ОЭС Сибири.

Ввиду того что сибирские энергосистемы расположены в разных часовых поясах, в ОЭС достаточно эффективно используется разновременность наступления максимумов нагрузки, называемая эффектом совмещения максимумов (рис. 2).

В целом колебания потребления представляют собой нестационарный случайный процесс, имеющий определенную цикличность (регулярную составляющую). Регулярные колебания потребления обусловлены сезонной и суточной изменчивостью температуры и освещенности (долготой дня) в течение года и суток, технологическим режимом работы предприятий, режимом труда и отдыха населения. На регулярные колебания накладываются нерегулярные и случайные компоненты, определяемые резкими изменениями погодных условий, различными социальными факторами (трансляцией популярных телевизионных передач, переносами выходных дней и т. п.). К регулярным относятся суточные, недельные и сезонные циклы потребления. Суточные циклы находят отражение в суточных графиках и в значительной степени соответствуют экономическим, социальным и географическим особенностям региона.

Как свидетельствуют графики среднесуточного потребления в ОЭС Сибири, приведенные на рисунках 3 и 4, характер суточных циклов с 2003 г. существенно не изменился. Графики зимних и летних суток отличаются величиной потребления, временем наступления максимумов. Утренний максимум в зимнее и летнее время возникает в 11 ч, вечерний — в 20—21 ч (зимой) и в 22 ч (летом). Форма графиков достаточно стабильна. В зимний период вечерний максимум незначительно превышает утренний, в летний период — наоборот. Наибольших значений объем потребления достиг в 2008 г. В 2009 г. он сократился до уровня 2007 г., а в зимний период стал еще ниже.

Для характеристики конфигурации суточных графиков потребления на практике используются расчетные коэффициенты формы, а именно:

коэффициент заполнения ,

где Рсредн — среднее и Рмакс — максимальное значения потребления за сутки;

коэффициент неравномерности

,

где Рмин — минимальное значение потребления за сутки.

В таблице 1 приведены показатели среднего потребления и коэффициенты формы для энергосистем Сибири. Следует отметить, что в трех наиболее крупных ЭС коэффициенты неравномерности имеют достаточно высокие значения (0,886—0,904), что объясняется преобладающей долей промышленной нагрузки. Указанные параметры также превышают аналогичные коэффициенты в крупнейших ЭС Европейской части России, где в основном сосредоточена непромышленная нагрузка [1].

Сезонные колебания потребления в ОЭС Сибири представлены на рисунке 5. Здесь можно выделить ярко выраженный минимум летом (в июне, июле) и максимум в начале и конце года (в декабре, январе). Также видно, что максимальное потребление наблюдалось в 2008 г. — с начала года вплоть до октября, затем в ноябре началось снижение, соответствующее ходу развития финансового кризиса в России. Это снижение продолжилось в 2009 г. — до уровня 2007 г.

Динамика энергопотребления в ОЭС Сибири наглядно прослеживается на графике месячных средних значений за несколько лет (рис. 6). В течение 6 лет отмечался устойчивый рост потребления, сменившийся падением в конце 2008 г.

Снижение уровня электропотребления в 2009 г. по сравнению с прошлым годом было зафиксировано во всей Единой энергосистеме России. В январе 2009 г. прирост относительно прошлогодних показателей был отрицательным и составил 7,75%, в феврале — 4,82%, в марте — 4,6%, в апреле — 5,6%, в мае — 8,92%, в июне — 7,12%, в июле — 6,57%. По данным ОАО «СО ЕЭС» [4], потребление электроэнергии за 7 месяцев 2009 г. в целом по России снизилось на 6,6% по сравнению с аналогичным периодом 2008 г. — до 551,0 млрд кВт•ч. На долю ЕЭС пришлось 538,4 млрд кВт•ч (на 6,8% меньше), на долю изолированных энергосистем — 12,6 млрд кВт•ч (на 2,5% больше).

В ОЭС Сибири в 2009 г. падение оказалось менее значительным (табл. 2, рис. 7).

Наибольший отрицательный прирост в 2009 г. отмечен в апреле (–8,5%), и вплоть до сентября (–4,5%) наблюдались достаточно высокие темпы снижения.

На рисунках 8 и 9 представлены диаграммы колебаний объема потребления в июне и июле в энергосистемах Сибири. Наиболее существенное снижение в рассматриваемый период произошло в крупных ЭС со значительной долей промышленной нагрузки. В небольших Тувинской и Читинской ЭС отмечался рост потребления.

Источники:

1. Макоклюев Б. И. Анализ и планирование электропотребления. — М.: Энергоатомиздат, 2008.

2. Макоклюев Б. И., Полижаров А. С. Информационные системы для решения технологических задач на энергообъектах // Энергетик, 2007, № 8.

3. http//www.so-cdu.ru/

4. Хроника. Новости Системного оператора // Электрические станции, 2009, № 8.