Лекция №6. Электроэнергетическая система

Содержание лекции:

- понятие о энергетических и электроэнергетических системах; общие сведения о работе электроэнергетической системе; место и роль электрических станций разного типа в электроэнергетической системе; управление ЕЭС

 

Цель лекции:

- изучение общих сведений о энрегетических и электроэнергетических системах; принципов управления ЕЭС Казахстана.

 

Совокупность электростанций, подстанций, электрических и тепловых сетей, объединенных общностью процесса выработки, преобразования, распределения и потребления тепловой и электрической энергии, называют энергетической системой. Электрическая часть энергетической системы составляет электроэнергетическую систему. Электрические станции, объединенные между собой и с потребителем линиями электропередачи, располагаются на обширной территории и вместе с тем связаны непрерывным процессом выработки электроэнергии, которая в тот же момент должна быть использована. Это определяет необходимость управления работой ее элементов с учетом единства процесса выработки, распределения и потребления электроэнергии.

В электроэнергетическую систему входят генераторы, линии электропередачи, преобразовательные установки для изменения рода тока, электрические подстанции, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии. Нагрузка электроэнергетической системы представляет собой совокупность приемников электроэнергии (электродвигатели, электропечи, транспорт, коммунально-бытовые приемники т. п.).

Электроэнергетическая система производит, преобразует, распределяет и потребляет исключительно электрическую энергию. Обеспечивает объединение электростанций между собой, которые с помощью линий электропередачи связываются с потребителями электроэнергии. При этом получаются существенные технико-экономические преимущества:

- возможность увеличения единичной мощности генераторов и электростанций. Это снижает стоимость 1 кВт установленной мощности;

- значительное повышение надежности электроснабжения потребителей;

- повышение экономичности работы различных типов электростанций. При этом обеспечиваются наиболее эффективное использование мощности ГЭС и более экономичные режимы работы ТЭС;

- снижение необходимой резервной мощности на электростанциях.

На рисунке 6.1 изображена принципиальная электрическая схема части мощной энергосистемы. Основу ее составляют крупные электростанции (КЭС, ТЭЦ, ГЭС). Межсистемные связи выполнены на напряжении 500 кВ, распределение электроэнергии в энергосистеме производится на напряжении 35-220 кВ. Местные распределительные сети выполнены на напряжение 6-10 кВ.

 

Рисунок 6.1– Принципиальная схема энергосистемы

 

На схеме показаны подстанция А, через шины которой осуществляется связь с соседней энергосистемой, и ряд районных подстанций, от которых получают питание отдельные районы электрических нагрузок потребителей. Системные подстанции А и Б с автотрансформаторами являются мощными коммутационными узлами энергосистемы. По этому признаку их относят так же к узловым подстанциям. На подстанции Б установлены два синхронных компенсатора GС.

Объединение электростанций на параллельную работу и создание энергосистем дает ряд технических преимуществ:

позволяет увеличивать темпы развития энергетики и осуществлять это развитие наиболее экономично для современных условий;

повышает надежность электроснабжения потребителей;

обеспечивает повышение экономичности производства и распределения электроэнергии в целом по энергосистем за счет наиболее рационального распределения нагрузки между электростанциями при наилучшем использовании энергоресурсов (топлива, водяной энергии и т. д.).;

улучшает качество электроэнергии, т.е. обеспечивает поддержание напряжения и частоты в пределах, нормированных ГОСТ, так как колебания нагрузки воспринимаются большим числом агрегатов;

позволяет снизить суммарный резерв мощности по энергосистеме, который должен составлять 12-20 % общей мощности агрегатов энергосистемы.

При параллельной работе нескольких энергосистем в составе объединенной энергосистемы указанные преимущества проявляются в еще большей степени.

Единая Энергетическая Система (ЕЭС) Республики Казахстан связана с ЕЭС России и Центральной Азией, через Кыргызстан и Узбекистан.

Она делится на три зоны — Северную, Южную и Западную. Северная зона связана с ОЭС Урала и ОЭС Сибири трехцепными транзитами 500 кВ. Северная и Южная зона связаны между собой протяженным (1500 км) двухцепным транзитом 500 кВ. Западная зона делится на две части (Актюбинскую и Уральско Атырауско-Мангышлакскую).

Основной особенностью казахстанской энергосистемы является то, что она отличается неравномерностью расположения ее объектов по всей территории страны. Условно отечественный энергокомплекс можно разделить на три крупных региона.

Северный и Центральный регион. В него входят Акмолинская, Восточно-Казахстанская, Карагандинская, Костанайская и Павлодарская области. Энергетическое хозяйство этих областей объединено в единую сеть и имеет тесную, развитую связь с энергосистемой Российской Федерации. На территории данного региона расположены крупнейшие энергопроизводящие мощности страны: Экибастузкая ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Аксуская ГРЭС, Карагандинская ТЭЦ-3, Усть-Каменогорская ТЭЦ, Шульбинская ГЭС.

Большая доля производства электроэнергии приходится на электростанции Экисбастуза (до 4000 МВт). В связи с наличием значительных месторождений угля в регионе преобладает угольная электроэнергетика. Он не только самообеспечен электроэнергией, но и имеет потенциал для ее экспорта.

Южный регион. Объединяя общей сетью Алматинскую, Жамбылскую, Кызылординскую и Южно-Казахстанскую области, этот регион имеет развитую связь с энергетическими системами Кыргызстана и Узбекистана. Не имея собственных источников топлива и, соответственно, крупных электростанций, он зависит от импорта электроэнергии из соседних государств. Для решения этой проблемы в 1998 году была введена в строй транзитная электрическая линия «Экибастуз - Нура - Агадырь - ЮКГРЭС - Алматы» мощностью 500 кВ. Она связала Южный регион с энергоисточниками Северного и Центрального Казахстана.

Западный регион. Включает Актюбинскую, Атыраускую, Западно-Казахстанскую и Мангистаускую области, он тесно связан с энергетической системой России. За исключением Актюбинской области, чье энергохозяйство работает изолированно, все области объединены общей электрической сетью. Несмотря на значительные запасы углеводородного сырья, часть потребностей в электрической энергии покрывается за счет импорта из России. В перспективе для полного покрытия собственных потребностей, а также для экспорта энергии за рубеж в регионе планируется создание новых энергопроизводящих мощностей.

Управляется ЕЭС Казахстана (рисунок 6.2) централизованным диспетчерским управлением во главе с филиалом АО «КЕGОС» и девятью РДЦ: Акмолинский РДЦ (г. Астана); Актюбинский РДЦ (г. Актобе); Алматинский РДЦ (г. Алматы); Восточный РДЦ (г. Усть-Каменогорск); Западный РДЦ (г. Атырау); Костанайский РДЦ (г. Костанай); Северный РДЦ (г. Экибастуз); Центральный РДЦ (г. Караганда); Южный РДЦ (г. Шымкент) (рисунок 6.4)

РДЦ оперативно подчинены - электростанции, РЭК и оптовые потребители.

Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения.

К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан:

• ТОО «Экибастузская ГРЭС-1;

• АО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»;

• АО «Евроазиатская Энергетическая Корпорация» (Аксуская ГРЭС);

• ТОО ГРЭС «Корпорация Казахмыс»;

• АО «Жамбылская ГРЭС»,

 

Рисунок 6.2 - Структурная схема оперативно-диспетчерского управления ЕЭС Казахстана

 

а также гидравлические электростанции большой мощности, используемые дополнительно и для регулирования графика нагрузки ЕЭС РК:

• Бухтарминская ГЭК АО «Казцинк»,

• ТОО «AES Усть-Каменогорская ГЭС»,

• ТОО «AES Шульбинская ГЭС».

К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов:

• ТЭЦ-3 ТОО «Караганда-Жылу;

• ТЭЦ ПВС, ТЭЦ-2 АО «Арселор Миттал Темиртау»;

 

• Рудненская ТЭЦ (АО «ССГПО»);

• Балхашская ТЭЦ, Жезказганская ТЭЦ ТОО Корпорация «Казахмыс»;

• Павлодарская ТЭЦ-1 АО «Алюминий Казахстана»;

• Шымкентская ТЭЦ-1,2 (АО «Южполиметал») и другие.

Электростанции регионального значения — это ТЭЦ, интегрированные с териториями, которые осуществляют реализацию электрической энергии через сети региональных электросетевых компаний и энергопередающих организаций, а так же теплоснабжение близлежащих городов.

 

 

Рисунок 6.3 - Единая энергетическая система Республики Казахстан с перспективой