Экономия электроэнергии (регулирование активных нагрузок)

Экономию электроэнергии в промышленности и в электрических сетях предприятий является одной из актуальнейших современных задач. Все мероприятия по экономии электроэнергии условно можно разделить на четыре группы:

-конструкционные;

-технологические;

-электротехнические;

- регулированием электрических нагрузок;

Конструкционными называют мероприятия, которые принимаются на стадии разработки изделий, выпускаемых промышленностью. К конструкционным мероприятиям относятся:

· уменьшение материалоемкости изделий, например, замена массивных деталей тонкостенными, ребристыми, трубчатыми, облегченными, уменьшение габаритных размеров и массы электродвигателей и трансформаторов;

· применение новых видов изоляционных материалов в двигателях, трансформаторах, кабелях;

· замене металла синтетическими материалами и т.д.

Так, если удельная (отнесенная к номинальной мощности) масса первых автомобильных двигателей (в 1885 г.) составляла около 60 кг/кВт, то в настоящее время она находится в пределах от 4 до 8 кг/к/Вт; этот же показатель для асинхронных двигателей мощностью в 10 кВт составлял в 1891 г. (у первых серийно выпускаемых двигателей Доливо-Добровольского) 88 кг/кВт, а в настоящее время колеблется в зависимости от номинальной скорости вращения между 7 и 15 кг/кВт. Наиболее быстрое уменьшение массы, энергоемкости и стоимости имело место в развитии ЭВМ с 1960 по 1985 г., масса и потребление энергии ЭВМ одного и того же класса уменьшились в среднем в 10 000 раз и продолжают уменьшаться.

Технологические мероприятия преследуют цель уменьшить расход электроэнергии путем рациональной организации производственного процесса. Сюда относятся:

· использование вторичных энергоресурсов и отходов производства;

· уменьшение непроизводственных потерь энергии путем усиления теплоизоляции, уменьшения трения в механизмах и т.п.;

· применение интенсивных технологий (длинноходовых ШГН, интенсивных технологий повышения нефтеотдачи, и т.п.);

· применение электротехнологий в добыче и транспорте нефти;

· автоматизацию технологических процессов в целях обеспечения их оптимального протекания.

Эти мероприятия разрабатывают технологические службы предприятий, и описание их также выходит за рамки данного курса. Однако общая возможная экономия электроэнергии от внедрения этих мероприятий может оказаться весьма существенной как для предприятия, так и для отрасли или народного хозяйства в целом. Так, в 1986 г. общая экономия электроэнергии по всем предприятиям СССР от внедрения технологических и рассматриваемых ниже электротехнических мероприятий составила около 4,6 ТВт*ч, что приблизительно равно годовому производству электроэнергии на крупной электростанции мощностью 1000 МВт; доля технологических мероприятий составила при этом около 95 %. Поэтому их разработку и внедрение проводят с активным участием энергетических служб предприятий.

Электрические мероприятия в области электроприводов и электротехнологических установок также выходят за рамки данного курса. Но так как их используют не только в производственных установках, но и в системах электроснабжения (например, в установках собственных нужд электростанций и подстанций), то некоторые из них заслуживают подробного рассмотрения. Основными считают следующими:

· обеспечение оптимальной загрузки электродвигателей, трансформаторов и преобразователей; выбор оптимальных типов преобразователей, обладающих максимальным КПД в требуемой области регулирования, а также замена ими ранее установленных преобразователей других типов; сюда, в частности, относят применение тиристорного электропривода вместо системы «генератор-двигатель», замену электромашинных преобразователей частоты полупроводниковыми, замену сварочных трансформаторов и генераторов управляемыми полупроводниковыми выпрямителями;

· отключение электродвигателей и преобразователей на время ХХ;

· замену реостатных пуска и регулирования полупроводниковыми;

· замену малозагруженных двигателей и преобразователей менее мощными;

· применение устройств, основанных на использовании сверхпроводимости.

Под регулированием электрических нагрузок понимают комплекс целенаправленных мероприятий по выравниванию графиков нагрузки. В результате этих мероприятий сокращается расход электроэнергии (и существенно уменьшаются потери электроэнергии в системе электроснабжения и появляется возможность при выборе элементов этой системы уменьшить ее стоимость и материалоемкость.