Электрическая
энергия является единственным видом продукции, для перемещения которого
от мест производства до мест потребления не используются другие
ресурсы. Для этого расходуется часть самой передаваемой электроэнергии,
поэтому ее потери неизбежны, задача состоит в определении их
экономически обоснованного уровня.
Потери
электроэнергии в электрических сетях – важнейший показатель
экономичности их работы, наглядный индикатор состояния системы учета
электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятельности
энергоснабжающих организаций. Этот индикатор свидетельствует о
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.
Рост потерь
энергии в электрических сетях определен действием вполне объективных
закономерностей в развитии всей энергетики в целом. Основными из них
являются: тенденция к концентрации производства электроэнергии на
крупных электростанциях; непрерывный рост нагрузок электрических сетей,
связанный с естественным ростом нагрузок потребителей и отставанием
темпов прироста пропускной способности сети от темпов прироста
потребления электроэнергии и генерирующих мощностей.
В связи с
развитием рыночных отношений в стране значимость проблемы потерь
электроэнергии существенно возросла. Разработка методов расчета,
анализа потерь электроэнергии и выбора экономически обоснованных
мероприятий по их снижению ведется уже более 30 лет.
В связи со сложностью расчета потерь и наличием существенных
погрешностей, в последнее время особое внимание уделяется разработке
методик нормирования потерь электроэнергии.
Методология
определения нормативов потерь еще не установилась. Не определены даже
принципы нормирования. Мнения о подходе к нормированию лежат в широком
диапазоне — от желания иметь установленный твердый норматив в
виде процента потерь до контроля за "нормальными" потерями с помощью
постоянно проводимых расчетов по схемам сетей с использованием
соответствующего программного обеспечения.
По полученным нормам потерь электроэнергии устанавливаются тарифы на
электроэнергию. Регулирование тарифов возлагается НКРЭ Украины.
Энергоснабжающие организации должны обосновывать уровень потерь
электроэнергии, который они считают целесообразным включить в тариф, а
энергетические комиссии — анализировать эти обоснования и
принимать или корректировать их .
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 [3].
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 наша страна 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.
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 [2] .
Рисунок 1. Структура потерь электроэнергии
Рисунок 2. Структура потерь электроэнергии
Рисунок 3. Классификация мероприятий
Можно
подчеркнуть, что такое деление условно, но оно имеет право на
существование. Для сетевых компаний с существенной долей сетей
10–0,38 кВ и большим количеством абонентов категорий
«население» и «непромышленные
потребители» наибольший эффект приносит реализация некоторых
мероприятий группы 3, а также всех мероприятий групп 4 и 5. Для
компаний с преобладающей долей сетей от 35 кВ и выше наиболее
актуальными следует считать мероприятия групп 1 и 2, а также частично
группы 5. Для сетевых организаций с протяженными замкнутыми сетями
высокого напряжения, осуществляющих существенный транзит
электроэнергии, особую важность представляют мероприятия группы 1 [2].
В
любом случае первый этап разработки комплексной многолетней программы
снижения потерь электроэнергии следует начинать с детального анализа
полного перечня мероприятий и выбора наиболее эффективных и приемлемых
для специфики рассматриваемой организации.
Следующим
важным моментом является необходимость определения так называемого
относительного эффекта от реализации мероприятий. Дело в том, что при
планировании мероприятий и расчете планового эффекта формируется
величина абсолютного эффекта в кВт.ч. Но так как практически любая (во
всяком случае крупная) сетевая организация реализовывала мероприятия по
снижению потерь и в предыдущий отчетный период, то при определении
суммарного эффекта на последующие годы необходимо считать и
относительный эффект, причем желательно еще и по каждой структурной
составляющей фактических потерь электроэнергии. Это можно сделать при
помощи формулы:
(1)
(3)
Не все из представленных в перечне способов снижения потерь электроэнергии имеют одинаковую эффективность. Кроме того, возможности персонала сетевой компании также не безграничны. В силу указанных причин приходится расставлять приоритеты. Если рассмотреть компанию, на балансе которой имеются сети всех классов напряжения (от 0,38 кВ до 110 кВ и выше), то ранжировка мероприятий должна иметь примерно следующий вид (рис.4). Нумерация мероприятий, используемых в таблице соответствует группе мероприятий согласно рис.2 и номеру по используемому на рисунке списку.
Рисунок 4. Ранжировка мероприятий по срокам реализации
Красным
цветом выделены наиболее приоритетные с точки зрения эффективности
мероприятия, реализовывать которые необходимо постоянно. Выполнение
большей части этих мероприятий не требует дополнительных затрат и
зависит от штатной структуры сетевой организации и от того, как
поставлена в компании работа с персоналом. Вторая группа, выделенная
синим, также позволяет существенно снизить потери, особенно вызванные
ненормативными условиями работы комплексов учета электроэнергии. Но их
реализация уже требует существенного вложения денег. Третья группа
мероприятий (зеленый цвет) направлена в основном на развитие
электросетей, повышение их надежности и улучшение качества
электроэнергии. Так как сопутствующим эффектом этих мероприятий
является снижение потерь электроэнергии (хотя и меньшее по сравнению с
другими группами), то их тоже нужно предусматривать в долгосрочных
перспективных планах развития сетевой компании, особенно учитывая
наметившийся в последнее время рост нагрузок потребителей.
Наиболее
важным обстоятельством при планировании деятельности по снижению потерь
электроэнергии в электрических сетях является построение некоей
«вертикали власти» (в виде согласованного и
утвержденного документа) всех участников данного процесса с четко
прописанными механизмами ответственности задействованных предприятий и
организаций, а также способами стимулирования персонала, занимающегося
рассматриваемыми вопросами. Только при таком подходе можно ставить
серьезные цели по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях,
разрабатывать долгосрочную стратегию и получить близкий к ожидаемому, а
иногда даже больший, результат [1].
Проблема
расчета потерь электроэнергии волнует энергетиков уже очень долго.
Однако, в настоящее время выпускается очень мало книг по данной теме,
т.к мало что изменилось в принципиальном устройстве сетей. Но при этом
выпускается достаточно большое количество статей, где производится
уточнение старых данных и предлагаются новые решения проблем, связанных
с расчетом, нормированием и снижением потерь электроэнергии.
В статье
Воротницкого В.Э., Заслонова С.В. и Калинкини М.А. «Программа
расчета технических потерь мощности и электроэнергии в
распределительных сетях 6 - 10 кВ» подробно описана программа
для расчета технических потерь электроэнергии РТП 3.1 Ее главным
достоинством является простота в использовании и удобный для анализа
вывод конечных результатов, что существенно сокращает трудозатраты
персонала на проведение расчета.
Статья
Воротницкого В.Э., Загорского Я.Т. и Апряткина В.Н. «Расчет,
нормирование и снижение потерь электроэнергии в городских электрических
сетях» посвящена уточнению существующих методов расчета
потерь электроэнергии, нормированию потерь в современных условиях, а
также новым методам снижения потерь.
Одной из последних книг, выпущенных по данной теме, является книга
Железко Ю.С. «Расчет, анализ и нормирование потерь
электроэнергии в электрических сетях» .В ней наиболее полно
представлена структура потерь электроэнергии, методы анализа потерь и
выбор мероприятий по их снижению. Обоснованы методы нормирования
потерь. Подробно описано программное обеспечение, реализующее методы
расчета потерь.
В статье
Александра Могиленко «Снижение потерь электроэнергии. Подход
к планированию и оценке мероприятий» [1] разработаны группы
мероприятий по снижению потерь мощности. Мероприятия ранжированы по
степени эффективности и долгосрочности.
Исследование
потерь мощности и способов их уменьшения активно проводятся в странах,
где они велики. К таким странам относятся Украина, Россия да и
практически все страны постсоветского пространства. Большое количество
статей по данной теме переводится и издается в международных
электротехнических журналах, публикуются доклады для конференций.
Международные
исследования также сводятся к уточнению данных, поиску новых путей
минимизации потерь и усовершенствованию уже существующих.
В рамках
ДонНТУ исследования минимизации потерь проводятся регулярно в дипломных
работах студентов ВУЗа. Имея данные о существующих сетей или участков
сетей, проводятся расчеты потерь, их анализ. Выбираются методы
минимизации потерь, применимые на конкретном предприятии, конкретной
сети, проводится экономическая оценка мероприятий, их эффективность.