Экономический эффект от повышения надежности

В настоящее время в России отсутствует рекомендованная регулирующими органами удельная стоимость компенсации ущерба от аварийных ограничений потребителей электроэнергии. В зарубежной практике удельная величина ущерба от внезапных ограничений принимается в диапазоне от 2 до 4,5 долл./кВт∙ч. В расчетах экономической эффективности стоимость ущерба от аварийных ограничений до ее официального установления Правительством России рекомендуется оценивать исходя из зарубежного опыта компенсации ущерба потребителям в размере 1,5−4долл./ кВт∙ч. Эти данные являются усредненными и могут быть использованы для ориентировочной оценки ущерба на случай аварийных перерывов электроснабжения в сети общего пользования с разным составом потребителей. Ущерб от возможных внезапных перерывов электроснабжения рекомендуется учитывать при технико-экономическом сравнении вариантов [11].

Экономическая эффективность технических средств – степень выгодности экономических затрат на освоение, внедрение и использование этих средств.

Технико-экономические расчеты позволяют определить экономический эффект от каждого мероприятия, улучшающего основное производство и энергетику предприятия. Наиболее эффективным мероприятием является замена старого оборудования на новое, прогрессивное и экономичное. Замена изношенного электрооборудования не требует обоснования, поскольку оно снижает надежность работы, требует повышенных затрат на ремонтное обслуживание, а также имеет низкие эксплуатационные характеристики.

Повышение надежности должно предотвратить экономический ущерб от аварийных перерывов электроснабжения, а особенно таких, где перерыв недопустим (металлургия, химическая и нефтеперекачивающая промышленности).

Экономический эффект от повышения надежности электроснабжения определяется сопоставлением дополнительных капиталовложений, требующихся для этого (К_н), дополнительных расходов при эксплуатации устройств, повышающих надежность (И_н), с величиной, которая предотвращает средний экономический ущерб от перерывов электроснабжения (У, руб./год), умноженного на параметр интенсивности отказов в системе (λ), (1/год):

(4.61)

Энергосберегающая политика должна стать экономическим рычагом для конкурентоспособной деятельности промышленных предприятий на рынке, где с ее помощью можно получить дополнительную прибыль [12].

Пример решения задачи к разделу 4.4. [26]

Определить надежность электроснабжения потребителей, присоединенных к сети, представленной на рис. 4.14, и надежность схемы сети в целом. Расчетные нагрузки приведены в табл. 4.1.

Длины участков линии, км: ; ; ; ; ; год^-1/км; Т_в ₌6 ч; год^-1/км.

Таблица 4.1.

Расчетные нагрузки

Показатели работы	Потребители
П1	П2	П3	П4	П5
Расчетная нагрузка Р, кВт
Число часов работы Т, ч
Число часов использования максимума Т _max _i, ч

ИП

ИП-1

1−2

1−3

3−4

3−5

П _i

Рис. 4.14. Эквивалентная схема замещения надежности для любого i -го потребителя

Решение. Находим средние нагрузки потребителей

;

тогда Р _ср1 = 68,5 кВт; Р _ср2 = 54,8 кВт; Р _ср3 = 32 кВт; Р _ср4 = 18,3 кВт; Р _ср5 = 73,1 кВт.

Определяем показатели надежности электроснабжения, год^-1:

Определяем интенсивность планово-предупредительных отключений, ч:

; Т _в = 10 ч.

Эквивалентная продолжительность простоя, ч/год

Ожидаемый недоотпуск, кВт∙ч/год:

Для повышения надежности линии, ее оснащают коммутационными аппаратами (КА), позволяющими секционировать линию на участки и тем самым сокращать недоотпуск электроэнергии потребителя.

Задачи к разделу 4.4. [26]

Задача 1. Определить показатели надежности электроснабжения потребителей, присоединенных к ВЛ 10 кВ (рис. 4.15.). На линии устанавливаются линейные разъединители. Показатели надежности рассчитать для двух случаев:

1. На линии установлен один разъединитель QS 1 в точке 1 в сторону точки 3.

2. На линии установлены четыре разъединителя QS 1, QS 2, QS 3, QS 4.

Исходные данные приведены в таблице 4.1.

ИП

П1

П3

П4

П5

П2

QS 2

QS 1

QS 3

QS 4

Рис. 4.15. Схема сети

Задача 2. Завод получает электроэнергию от двух источников питания ГРЭС и районной подстанции системы (рис. 4.16.). Параметры потоков отказов и планово-предупредительных отключений элементов системы электроснабжения, средние времена восстановления и длительность планово-предупредительных отключений приведены в табл. 4.2.

Система В₂₁ Л2

В₂₂

В₁₂

Л1

ГРЭС В₁₁

Рис. 4.16. Схема электроснабжения

Определить параметр потока отказов системы электроснабжения, среднее время безотказной работы, среднюю вероятность отказа, среднее время восстановления, а также недоотпуск электроэнергии за год, считая, что средняя годовая мощность потребителя Р _ср = 40 МВт.

Таблица 4.2.

Параметры надежности элементов

Параметр	Элементы
В₁₁	Л₁	В₁₂	В₂₁	Л₂	В₂₂
λ₀, 1/(км∙г)	0,099	0,023	0,048	0,137	0,019	0,137
L, км	−		−	−		−
, ч
λ_пр, 1/г	0,4	0,3	0,4	0,4	0,3	0,4
, ч

Задача 3. Определить параметры потоков отказов и среднее время восстановления относительно шин низшего напряжения понижающих подстанций II и III, а также суммарный недоотпуск электроэнергии потребителям системы (рис. 4.17.) без учета преднамеренных отключений элементов. Среднегодовая потребляемая мощность каждой подстанции (II, III) равна 100 МВт. Показатели надежности элементов системы и их данные приведены в табл. 4.3.

Пропускная способность каждого элемента системы достаточна для пропуска всей необходимой мощности потребителя.

III

Т1

Л1

Л2

Т2

Л3

Т3

Рис. 4.17. Схема электроснабжения

Таблица 4.3.

Показатели надежности элементов системы

Показатели надежности	Элемент сети
Л1	Л2	Л3	Т1	Т2	Т3
λ₀, 1/км год	0,02	0,02	0,02	0,1	0,1/0,1	0,1/0,1
l, км
Т _В, ч					60/60	100/100

Задача 4. Определить недоотпуск электроэнергии на предприятии, суточный график которого показан на рис. 4.18. Предприятие ограничено по мощности с 12 до 16 ч; ограничение было неполным, обеспечивалось 20 МВт. Ожидаемое среднечасовые нагрузки показаны на графике.

33 W_R = 20 МВт

t, ч

W _Н, МВт

Рис. 4.18. Суточный график

Задача 5. Для условий предыдущей задачи определить недоотпуск электроэнергии, если:

а) ограничение мощности происходит с 22 до 2 ч ночи (максимально возможный недоотпуск);

б) ограничение мощности произошло с 17 до 21 вечера (максимально возможный недоотпуск);

в) ограничение мощности происходило при средней нагрузке потребителя (среднее значение недоотпуск энергии).

Задача 6. Определить математическое ожидание недоотпуска электроэнергии в системе и подсчитать математическое ожидание ущерба от недоотпуска. Если единичная мощность агрегатов в системе 100 МВт; расчетная ступень мощности Р ₀ = 50 МВт; количество агрегатов в системе − n и коэффициент вынужденного простоя К _в приведен в табл. 4.4.

Суточный график нагрузки:

а) для вариантов 1, 5, 9, 13 (для n = 5)

Нагрузка, МВт
Продолжит., , ч

б) для n = 6

Нагрузка, МВт
Продолжит., , ч

в) для n = 7

Нагрузка, МВт
Продолжит., , ч

г) для n = 8

Нагрузка, МВт
Продолжит., , ч

Величина удельного ущерба системы: а) руб/кВт∙ч для n = 5 и 6; б) руб/кВт∙ч для n = 7 и 8.

Таблица 4.4.

Данные к задаче 6

№ Варианта	n	К_в	№ Варианта	n	К_в
		0,04			0,035
		0,04			0,035
		0,04			0,045
		0,04			0,045
		0,05			0,045
		0,05			0,045
		0,05			0,055
		0,05			0,055
		0,035
		0,035

Литература

1. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. – М., 1983.

2. Надежность систем энергетики. Терминология: Сборник рекомендуемых терминов. Вып. 95. – М.: Наука, 2002.

3. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М.: Изд. Высшая школа, 1998.

4. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике –Л.: Изд-во Энергоатомиздат, ЛО, 1990.

5. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

6. Фокин Ю. А., Туфанов В. А. Оценка надежности систем
электроснабжения. – М.: Энергоиздат, 1981.

7. Рябинин И. А., Киреев Ю. Н. Надежность судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования. – Л:Изд-во Судостроение, 1974.

8. Шор Я. Б. Статистические методы анализа и контроля
качества и надежности. – M: Советское радио, 1962.

9. Гук Ю.Б. Основы надежности электроэнергетических установок –Изд‑во Ленинградского университета, Л, 1976.

10. Надёжность систем электроснабжения / В.А. Зорин, В.В. Тисленко, Ф. Клеппель, Г. Адлер. - Киев: Вища школа, 1984.

11. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. - 320 с.

12. Самсонов, B.C. Экономика предприятий энергетического комплекса: учеб. для вузов / B.C. Самсонов, М.А. Вяткин. - М.: Высш. шк., 2001.-416 с.

13. Калинин В.Ф. Надежность систем электроснабжения/ Калинин В.Ф.,Кобелев А.В., Кочергин С.В.: УП Тамбов: Изд‑во ФБГОУ ВПО <<ТГТУ>>, 2011.‑80 с.

14. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1990. –37 с.

15. Венцель Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Венцель – М.: Наука, 1969. –576 с.

16. Волков Н. Г. Надежность электроснабжения. Учеб. пособие / Том. политех. ун-т. − Томск, 2003. −140 с.

17. Анищенко В. А. Надежность систем электроснабжения: Учеб. пособие / В. А. Анищенко. − Мн.: УП «Технопринт», 2001. −160 с.

18. Секретарев Ю. А. Надежность электроснабжения. Методические указания: − Новосибирск, НГТУ, 2004. −19 с.

19. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: «Советское радио», 1972.

20. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия термины и определения. -М.: Госстандарт, 1989.

21. Хорольский В.Я. Надежность электроснабжения / Хорольский В.Я.,Таранов М.А.: УП Ростов‑на Дону <<Терра Принт>>,2007.‑ 128 c/

22. В.В. Карпов. Основы теории надежности систем электроснабжения / В.В. Карпов, В.К. Федоров, В.К. Грунин, Д.С. Осипов: УП Омск: изд‑во ОмГТУ,2003 – 72 c/

23. Половко A.M., Гуров СВ. Основы теории надежности. - Санкт-Петербург: «БХВ-Петербург», 2006.

24. Корчемный Н.А., Машевский В.П. Повышение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве. - Киев: «Урожай», 1988.

25. Воропай Н.И. Надежность систем электроснабжения. Конспект лекций / Н.И.Воропай. – Новосибирск: Наука, 2006

26. Танкович Т.И. Надежность электроснабжения: ПИ СПУ,4 курс Электроснабжение (140211) 2009,119 с.