CC BY
63
УДК 621.316 ББК 31.19
ВВ. КАРЧИН, ТВ. МЯСНИКОВА, М.К. ВОРОБЬЕВ
ПЛАНИРОВАНИЕ РЕЖИМА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ТАРИФНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Ключевые слова: электроэнергия, тариф, тарифное регулирование, режим потребления, рынок электроэнергии, затраты на электроэнергию, потери электроэнергии.
Как известно, существуют два товара на оптовом рынке электроэнергии: электроэнергия и мощность, которые продают поставщики (генерирующие компании) покупателям (сбытовым компаниям, экспортёрам электроэнергии и др.). В современных условиях рыночной экономики для промышленных потребителей особенно остро встает вопрос уменьшения платежей за потребленную электроэнергию. Рассмотрена структура затрат на электроэнергию в зависимости от выбранной ценовой категории для одного из литейных производств, расположенного в Республике Марий Эл. Установлено, что графики потребления и ценовые категории возможны для любого промышленного производства и являются существенным фактором оптимизации затрат на потребленную электроэнергию.
Одной из главных особенностей электроэнергетики является одновременность производства электрической энергии на электростанциях и ее потребления на различных предприятиях.
Определение перспективной потребности в электроэнергии и мощности в энергосистемах является одной из важных задач планирования. Актуальность этого вопроса определяется ролью электроэнергетики в развитии экономики всей страны. При решении этой проблемы возникает масса сложных вопросов, связанных между собой. При этом необходимо правильно планировать заявки потребителей электроэнергии (заводы, комбинаты, фабрики, предприятия и т.д.). Эти потребности удовлетворяются производством электроэнергии на генераторах электростанций в энергосистемах. При правильном определении масштабов на заявленную мощность предупреждается возможность появления дефицита мощности, т.е. это тот случай, когда спрос превышает предложение. Уменьшение заявленной мощности приводит к избыточным потерям мощности в сетях, перегреву, повышенному износу и, как следствие, сокращению срока службы электрооборудования. Поэтому ухудшатся качественные показатели электроэнергии: частота и напряжение. В отдельных случаях это может привести к аварийным ситуациям, отключениям линий и трансформаторов питающих потребителей.
Это, в свою очередь, приведет к ущербу или недоотпуску продукции на предприятиях. При избытке генерируемой мощности по линиям электропередач высокого напряжения будут протекать излишние мощности, которые приведут к повышенным потерям. В соответствии с вышесказанным необходимо соблюдать баланс между перспективной потребностью в электроэнергии и необходимыми масштабами ее производства электростанциями энергосистемы.
Правильное планирование режима потребления даст возможность правильно загрузить электростанции в энергосистемах. Таким образом, правильное распределение нагрузок между параллельно работающими электростанциями в энергосистеме позволит сделать минимальными суммарные затраты на производство энергии.
График электрической нагрузки может быть разработан на различные временные промежутки: год (годовой график), месяц (месячные), неделю (в составе текущего планирования) и на каждые сутки (оперативное планирование). Графиком электрической нагрузки (нагрузочной диаграммой) называется кривая, показывающая изменение нагрузок за определенный (заданный) промежуток времени. График электрической нагрузки показывает изменение потребляемой мощности в течение заданного промежутка времени (смены, суток, недели, месяца, года). Величина электрической нагрузки является наиболее важной при проектировании и управлении энергетическим хозяйством предприятия. Как известно, по характеру формирования электрическая нагрузка является случайным процессом. Ее случайность определяется установленной мощностью предприятия, его технологией, количеством одновременно работающих электроприемников и их загруженностью и т.д. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график нагрузки, который определяется технологическим процессом и сменностью работы. Неравномерный график нагрузки характерен для предприятий, работающих в одну и две смены, а также для отдельных энергоемких приемников: электропечей, прокатных станов, электролизных установок и т.д. Невысокий коэффициент заполнения графика нагрузки кз = Рср /Рмакс, где Рср и Рмакс, соответственно, средняя и максимальная мощности, составляет 0,62-0,75, он характерен для предприятий машиностроительной, станкостроительной, автомобилестроительной и электротехнической отраслей. Таким образом, неравномерность графика нагрузки ухудшает режим работы сетей и требует дополнительных капитальных вложений на сооружение новых сетей, трансформаторных подстанций, генераторов электростанций, которые смогли бы обеспечить покрытие пиков нагрузки.
Одним из важнейших показателей, определяющих эффективность производства, является экономическая категория - цена товара. Цена - это денежное выражение стоимости товара. Она позволяет косвенно измерить затраченное на производство товара общественно необходимое рабочее время. В электроэнергетике цены на электроэнергию носят название тарифов.
Право на отбор электроэнергии уполномочивает его владельца на получение электроэнергии из сети на протяжении определенного периода времени в будущем. Лицо, отчуждаемое (реализующее) данные права, в течение того же периода времени обязано предоставить соответствующий объем электроэнергии [2]. Финансовое право представляет собой право требовать выдачи электроэнергии в сеть, соответствующая данному праву обязанность в конечном счете должна быть адресована генератору. Так, в литературе применительно к энергорынку Дании отмечается, что генератор «продает электроэнергию в сеть» [4].
В современном производстве тариф является важной технико-экономической категорией, от которой зависят основные показатели производственно-хозяйственной деятельности любого предприятия. В настоящее время
тарифы на электроэнергию являются ценами и формируются с учетом требований рынка энергоносителей. Тарифы на электроэнергию можно классифицировать как одно-, двух-, многоставочные, штрафные и льготные. Наибольшее распространение получила оплата за электроэнергию по мно-гоставочным тарифам.
В современных условиях рыночной экономики для промышленных потребителей особенно остро встает вопрос уменьшения платежей за потребленную электроэнергию. В зависимости от отрасли производства удельный вес электроэнергии в себестоимости готовой продукции серьезно варьируется - от 400-500 кВт-ч/год на 1 т готовой продукции для сельскохозяйственных предприятий до 50 000-60 000 кВт-ч/год - для металлургических, нефтехимических производств.
При этом предусмотрен выбор потребителем определенной ценовой категории в расчетах за потребленную электроэнергию, позволяющий существенно снизить стоимость платежей и, как следствие, себестоимость выпускаемой продукции1.
Основными положениями предусмотрены шесть ценовых категорий, основные отличительные особенности которых сведены в табл. 1.
Таблица 1
Ценовые категории на розничном рынке электроэнергии и их характеристики
Ценовая категория Характеристика категории Порядок определения объемов
1 Для объемов покупки электрической энергии (мощности), учет которых осуществляется в целом за расчетный период совокупно за расчетный период
2 Для объемов покупки электрической энергии (мощности), учет которых осуществляется по зонам суток расчетного периода по зонам суток
3 Для объемов покупки электрической энергии (мощности), когда осуществляется почасовой учет, а стоимость услуг по передаче электроэнергии определяется по тарифу на услуги по передаче электрической энергии в одноставочном выражении почасовой учет
4 Для объемов покупки электрической энергии (мощности), когда осуществляется почасовой учет, а стоимость услуг по передаче электроэнергии определяется по тарифу на услуги по передаче электрической энергии в двухставочном выражении почасовой учет
5 Для объемов покупки электрической энергии (мощности), когда осуществляются почасовое планирование и учет, а стоимость услуг по передаче электроэнергии определяется по тарифу на услуги по передаче электрической энергии в одно-ставочном выражении почасовой учет и планирование
6 Для объемов покупки электрической энергии (мощности), когда осуществляются почасовое планирование и учет, а стоимость услуг по передаче электроэнергии определяется по тарифу на услуги по передаче электрической энергии в двух-ставочном выражении почасовой учет и планирование
1 О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии: постановление Правительства РФ от 04.05.2012 г. № 442 (в ред. от 30.12.2007 г.) [Электронный ресурс] // Консультант плюс: сайт. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_130498 (дата обращения: 10.06.2018).
Таким образом, анализируя в течение определенного временного диапазона (суток, месяца, года) режим потребления электроэнергии и статистику часов пиковой нагрузки, в которые цены электрической энергии и мощности имеют наибольшее значение, потребитель может выбрать наиболее подходящую для него ценовую категорию и оптимизировать затраты на электрическую энергию.
В качестве примера рассмотрим структуру затрат на электроэнергию в зависимости от выбранной ценовой категории для одного из литейных производств, расположенного в Марий Эл. Почасовой график потребления электроэнергии такого производства за декабрь 2016 г. приведен на рисунке.
200 150
100
Í0
(I
В табл. 2 приведена статистика контрольных часов максимального потребления электроэнергии по Республике Марий Эл в декабре 2016 г., опубликованная на официальном сайте АО «АТС» [1].
Сравнение стоимости потребленной электроэнергии для приведенного почасового графика, определенной в соответствии с Основными положениями для различных ценовых категорий, позволяет сделать следующие выводы.
Стоимость электроэнергии, определенная по первой ценовой категории, составляет 75 124,75 руб.; по второй - 83 542,34 руб.: по третьей - 68 358 руб., по четвертой ценовой категории - 57 498,75 руб. При этом объем потребленной электроэнергии составляет 17 627 кВтч.
График нагрузки, приведенный на рисунке, характеризуется ярко выраженными пиками потребления электроэнергии и мощности, которые характерны для литейного производства. При этом планирование потребления электрической энергии, при котором пиковые нагрузки не приходятся на контрольные часы максимальной мощности (табл. 2), позволяет при одном и том же объеме потребляемой электрической энергии существенно снизить денежные траты на электроэнергию при грамотном выборе соответствующей ценовой категории. В рассматриваемом примере наиболее выгодной является четвертая ценовая категория, при выборе которой экономия составляет 26 043,59 руб., по сравнению с наиболее затратной второй ценовой категорией.
II. lililí. l,jl.:, .1 Ii Ii Iii, , II
Почасовой график потребления электрической энергии литейным производством за декабрь 2016 г.
Таблица 2
Статистика контрольных часов максимального потребления электроэнергии по Республике Марий Эл в декабре 2016 г.
Дата Контрольный час Дата Контрольный час
01.12.2016 17 17.12.2016 -
02.12.2016 17 18.12.2016 -
03.12.2016 - 19.12.2016 17
04.12.2016 - 20.12.2016 17
05.12.2016 17 21.12.2016 10
06.12.2016 10 22.12.2016 17
07.12.2016 10 23.12.2016 10
08.12.2016 10 24.12.2016 -
09.12.2016 10 25.12.2016 -
10.12.2016 - 26.12.2016 10
11.12.2016 - 27.12.2016 17
12.12.2016 10 28.12.2016 17
13.12.2016 17 29.12.2016 17
14.12.2016 17 30.12.2016 17
15.12.2016 17 31.12.2016 -
16.12.2016 17
Подобный анализ графиков потребления и ценовых категорий возможен для любого промышленного производства и является существенным фактором оптимизации затрат на потребленную электроэнергию.
Выводы. При планировании графиков электропотребления с некоторой степенью вероятности необходимо проводить расчёт объёма и максимума электропотребления. Расчёт объёма и максимума электропотребления базируется на заявках потребителей (хозяйственных договорах) и статистических данных многолетних наблюдений. Таким образом, графики разрабатываются нормативным методом и одним из экономико-математических - методом аналогии с прошлыми периодами.
Выравнивание суточного графика и снижение пиков нагрузки могут осуществляться потребителями, которые могут работать в часы минимальных нагрузок в энергосистеме с минимальной потребляемой мощностью в режиме максимальных нагрузок в энергосистеме.
Потери мощности в двухобмоточном трансформаторе состоят из активной ДРт и реактивной ДQT составляющих, соответственно:
ДРТ = ДРХ + ДР и ДQT = ДQX + ДQ, где ДРх и ДQX - потери холостого хода.
Потери мощности в сопротивлениях (в обмотках трансформатора) определяются по формулам
ДР = ДРК ■S/SHOм и ДQ = и •( £НОм /100-^2НОм, где S - мощность протекающая через трансформатор; SНOм - номинальная мощность трансформатора.
Таким образом, уменьшая протекающую мощность (ток) через трансформатор, можно уменьшить нагрузочные потери в трансформаторе.
Стимулирующим фактором выравнивания графика нагрузки является оплата потребленной электроэнергии по двухставочному тарифу.
Многоставочные тарифы в настоящее время применяются везде, где есть приборы учета, позволяющие замерять расход электроэнергии по временам суток. Многоставочные (многотарифные) счетчики дают возможность потребителям снизить затраты на электроэнергию за счет перераспределения электрической нагрузки по часам суток. Надо отметить, что режим каждой подсистемы не остается постоянным, он меняется во времени в зависимости от схемы системы, состава потребителей и их влияния на качество электроэнергии (КЭ). КЭ в рассматриваемой точке будет обеспечено тогда, когда сумма фактических вкладов каждой подсистемы не превышает нормативный уровень, установленный ГОСТ 32144-2013, например, фактический вклад можно определить по методу эквивалентных источников тока [3]. Таким образом, регулируя потребление, можно влиять на качество электроэнергии, что является несомненным плюсом системах электроснабжения.
Литература
1. АО «Администратор торговой системы оптового рынка электроэнергии»: администратор торговой системы: сайт [Электронный ресурс]. URL: http://https://www.atsenergo.ru (дата обращения: 09.06.2018).
2. Monopolkomission, Sonderguatachten Strom und Gas 2007: Wettbewerbsdefizite und zögerliche Regulierung, Bundestagsdrucksache 16/7087, Rn. 117.
3. Review methods for measurement and evaluation of the harmonic emission level from an individual distorting load. CIGRE 36.05/CIRED 2 joint WG CC02 (Voltage quality), 1999.
4. Roggenkamp M., Redgwell C., del Guayo I., Ronne A., eds. Energy Law in Europe. National, EU, and International Regulation. 2nd ed. Oxford University Press, 2007, pp. 503-508.
КАРЧИН ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (karchinvv@gmail.com).
МЯСНИКОВА ТАТЬЯНА ВЯЧЕСЛАВОВНА - кандидат педагогических наук, доцент кафедры автоматизированных электротехнологических установок и систем, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (tatyanamyasnikova@yandex.ru).
ВОРОБЬЕВ КОНСТАНТИН МУХТАРОВИЧ - старший преподаватель кафедры электроснабжения и технической диагностики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (wikonst@gmail.com).
V. KARCHIN, T. MYASNIKOVA, K. VOROBIEV
PLANNING OF CONSUMERS ELECTRICITY CONSUMPTION REGIME IN MODERN CONDITIONS OF TARIFF REGULATION
Key words: electricity, tariff, tariff regulation, consumption mode, electricity market, electricity costs.
It is known that in the wholesale electricity market, there are two kinds of goods which electricity suppliers (generating companies, importers of electricity) sell to buyers (sales companies, large consumers, and exporters of electric power) namely, electricity and capacity. In modern market economy conditions, the issue of reducing payments for consumed electricity is especially up-to-date for industrial consumers. The structure of elec-
tricity costs is considered depending on the chosen price category for one of the foundries located in the Republic of Mari El. It has been found that consumption schedules and price categories are possible for any industrial production and are an important factor in optimizing the cost of consumed electricity.
References
1. AO ««Administrator torgovoi sistemy optovogo rynka elektroenergii»: administrator torgovoi sistemy [Administrator of the trading system of the wholesale electricity market]. Available at: http://www.atsenergo.ru (Accessed 09 Juny 2018).
2. Monopolkomission, Sonderguatachten Strom und Gas 2007: Wettbewerbsdefizite und zogerliche Regulierung, Bundestagsdrucksache 16/7087, Rn. 117.
3. Review methods for measurement and evaluation of the harmonic emission level from an individual distorting load. CIGRE 36.05/CIRED 2 joint WG CC02 (Voltage quality), 1999.
4. Roggenkamp M., Redgwell C., del Guayo I., Ronne A., eds. Energy Law in Europe. National, EU, and International Regulation. 2nd ed. Oxford University Press, 2007, pp. 503-508.
KARCHIN VLADIMIR - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Power Supply Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola (karchinvv@gmail.com).
MYASNIKOVA TATYANA - Candidate of Pedagogical Sciences, Assistant Professor, Department of Electrotechnologies, an Electric Equipment and the Automated Manufactures, Chuvash State University, Russia, Cheboksary (tatyanamyasnikova@yandex.ru).
VOROBIEV KONCTANTIN - Senior Lecturer, Power Supply and Technical Diagnostics Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola (wikonst@gmail.com).
Формат цитирования: Карчин В.В., Мясникова Т.В., Воробьев М.К Планирование режима потребления электроэнергии потребителями в современных условиях тарифного регулирования // Вестник Чувашского университета. - 2018. - № 3. - С. 60-66.
