CC BY
8
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.316.1
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-444-448
СООТНОШЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ОТ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ С УЧЁТОМ ОСОБЕННОСТИ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
С.Ш. Таваров
Статья посвящена исследованию соотношения удельной нагрузки от электропотребления с учетом особенности условий местности Республики Таджикистан. По данным ежемесячного электропотребления для 3-х разных по климато - метеорологическим условиям городов с бытовыми потребителями, получающие питание от потребительских трансформаторных подстанций, получены соотношения удельной нагрузки от электропотребления. Выявлено, что возрастающее электропотребление бытового сектора с учётом климато-метеорологических и территориальных особенностей, приводит к не полному соответствию применяемых значений удельной нагрузки, приводящие либо к возрастанию, либо уменьшению.
Ключевые слова: удельная нагрузка, электропотребление, городские электрические сети
В последнее годы проблема возрастания электропотребления на фоне увеличения числа бытовых потребителей и отсутствия иных источников электроэнергии, кроме электрической, в Республике Таджикистан (РТ) приводит к снижению надежности и эффективности системы электроснабжения городских электрических сетей. Главной причиной, приводящей к этому является определенное применяемых норм [1], по которым производится реконструкция и проектирование системы электроснабжения бытовых потребителей, особенностям РТ.
Нормы расчёта электрической нагрузки согласно [1] предлагаются для типовых проектов без учёта электроотопления, кондиционирования воздуха и электроводонагревания. Применение же для расчётов удельных нагрузок для квартир с повышенной комфортностью с учётом коэффициента одновременности так же считается некорректным. Обусловлено это тем, что для бытовых потребителей энерго-снабжающей компанией «Барки Точик» установлена разрешенная мощность 4-5 кВт.
Следовательно, большую часть потребителей с повышенной комфортностью дает нагрузку, существенно превышающую нормируемую [1].
Такое ограничение обусловлено тем, что основным источником электрической энергии в РТ являются гидравлические электрические станции, на которых в летнее время наблюдаются переизбыток вырабатываемой электроэнергии (1,5-2 млрд. кВт-ч), а зимой нехватка, связанная с уменьшением притока воды.
Условия РТ имеют свои особенности, заключающиеся в том, что в летнее время в большей части РТ наблюдаются высокие температуры, доходящие до +45 °С, а в зимнее - не превышающие -10°С, и лишь на востоке РТ наблюдаются холодные зимы с температурой -30 °С и относительно прохладное лето с температурой +20 °С. При этом влажность воздуха велика. Проведенный литературный обзор [2 - 10] показывает сильное влияние температуры и влажности воздуха на электропотребление. Однако в анализируемых работах ограничиваются максимальными температурами, не превышающими +30 °С. Связанное это с тем, что, например, в Российской Федерации в летнее время температуры, как правило, не превышают +30 °С, тогда как в условиях РТ превышение +30 °С явление нормальное. Следовательно, высокие температуры будут сильно влиять на электропотребление в летнее время, обусловленное непрерывной работой кондиционеров [11, 12].
Можно сделать вывод, что отсутствие удельных норм электропотребления и зависящих от них удельных нагрузок становятся одной из основных причин неэффективности существующих городских распределительных электрических сетей.
В связи с этим разработка и введение в практику норм электропотребления с учётом особенностей РТ являются актуальной, пока нерешенной задачей, успешное решение которой позволит повысить надежность электрических сетей, уменьшить потери электроэнергии и повысить эффективность городских электрических сетей.
Результаты исследования. Для оценки соотношения удельной нагрузки от электропотребления для наиболее характерных потребителей 3-х городов РТ с разным территориальным расположением и с учётом количества квартир, подключенных к одной потребительской трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ, были на основании данных учета электроэнергии построены годовые графики электропотребления за 2021 г, полученных от энергосбытовых предприятиях рис. 1-3.
п 1400000 | 1200000 » 1000000 2 800000 и п 600000 ш | 400000 О о 200000 Г 0 Гсп * Л 1 08 729,2 055 659? 976 564, 4 1 332 565 и / 7134/0,1 ,5
в \ N¿65 341,5 266 05 ♦—ф 4 303 833,6 ' 266 781,5 с® тгг 350« 8,3 V 81806,9 # & А 8,7
Рис. 1. Годовой график электропотребления за 2021 г для 680 квартиры г. Душанбе, получающих питание от потребительской трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ
„ 350000 я 300000 \ 2500<% 1 | 200000 5 | 150000 100000 | 50000
Рис. 2. Годовой график электропотребления за 2021 г для 143 квартиры г. Хорога, получающих питание от потребительской трансформаторной подстанций 10/0,4 кВ
100000 £ 90000 | 30000 и 70000 £ 60000
к
г 50000 ю
40000 в 30000 | 20000 | 10000 о
Рис. 3. Годовой график электропотребления за 2021 г для 131квартиры г. Бохтара, получающих питание от потребительской трансформаторной подстанций 10/0,4 кВ
Для получения соотношения удельной нагрузки от электропотребления с учётом климато-метеорологических особенностей рассматриваемых городов РТ и времени использования максимума нагрузок был предложен коэффициент времени максимальной нагрузки (авмн), который определяется по выражению:
ав.м.н ам.сут. • ам.мес, (1)
где амсут. - коэффициент, характеризующий отрезок времени максимума нагрузок в течение суток; аммес - коэффициент характеризующий отрезок времени максимума нагрузок в течение месяца.
445
С учётом коэффициента авмн и данных месячного электропотребления можно определить удельную нагрузку в часы максимума нагрузок как в зимнее, так и в летнее время по выражению:
р _ ^„есяц (2)
1сут.
где Wмесяц - месячные показания учёта электроэнергии, кВт-ч; ^ут. - время в течение сутки, ч.
Максимальная удельная нагрузка наблюдается в зимние дни в вечерних максимумах [1]. Согласно суточным графикам электрических нагрузок с учётом климато-метеорологических факторов рассматриваемых характерных потребителей время зимних и летних вечерних максимумов нагрузок для городов Душанбе и Бохтар составили 3,5 ч и 2,5 ч., а для города Хорог время зимних и летних вечерних максимума нагрузок составило 4,5 ч и 3,5 ч. соответственно. Разница час обусловлена тем, что г. Хорог относительно г. Душанбе и Бохтара расположен в горной местности и температура окружающего воздуха в среднем отличается на 10-15 °С.
Использую данные зимних и летних месяцев электропотребления (рис. 1 - 3) расчётным путём с использованием выражения (2) определим удельные нагрузки соответствующих числа квартир от электропотребления в часы максимума нагрузок. Результаты приведены в виде табл. 1 - 3.
Таблица 1
Удельные нагрузки от электропотребления для 680 квартир г. Душанбе, получающих питание _от ТП 10/0,4 кВ в часы ^ вечерних зимних и летних максимумов нагрузок _
Месяца Декабрь Январь Февраль Июнь Июль Август
Электропотребления, кВт-ч/месяц 1332566 1108729 1055659 265341 266781 266058
Удельная нагрузка всех потребителей в часы максимума нагрузок, кВт 1165,99 970,14 923,70 121,62 122,27 121,94
Таблица 2
Удельные нагрузки от электропотребления для 143 квартир г. Хорога, получающих питание
Месяца Декабрь Январь Февраль Июнь Июль Август
Электропотребления, кВт-ч/месяц 288153,9 292767 255138,2 97365 99768 101603
Удельная нагрузка всех потребителей в часы максимума нагрузок, кВт 420,22 426,95 372,08 85,19 87,30 88,90
Таблица 3
Удельные нагрузки от электропотребления для 131 квартир г. Бохтара, получающих питание от ТП 10/0,4 кВ в часы вечерних зимних __и летних максимумов нагрузок__
Месяца Декабрь Январь Февраль Июнь Июль Август
Электропотребения, кВт-ч/месяц 68448,8 88374 55783,4 33709,2 33191,5 34581
Удельная нагрузка всех потребителей в часы максимума нагрузок, кВт 59,89 77,32 48,81 15,45 15,21 15,85
На основании данных табл. 1-3 и согласно [1,] для часов вечерних зимних и летних максимумов нагрузок с учётом коэффициента максимума нагрузок были построены гистограммы, показывающие соотношение расчетных и нормированных значений удельной нагрузки для рассматриваемого числа квартир (рис. 4-6).
2 1,8
Декабрь Январь Февраль Июнь Июль Август
Рис. 4. Гистограмма сравнения расчетных и нормированных значений удельной нагрузки
для 680 квартир г. Душанбе 446
Я V V V
Декабрь Январь Февраль Июнь
Август
Рис. 5 Гистограмма сравнения расчетных и нормированных значений удельной нагрузки
для 143 квартир г. Хорога
Декабрь Январь Февраль Июнь
Август
Рис. 5 Гистограмма сравнения расчетных и нормированных значений удельной нагрузки
для 131 квартиры г. Бохтара
Из приведенных гистограмм (рис. 4-6) видно, что за счёт увеличенного электропотребления рассмотренных характерных потребителей г. Душанбе в часы вечернего зимнего максимума нагрузок расчетное значение превышает нормированное, тогда как в летнее превышения нет. Для г. Хорога в часы вечернего зимнего максимума нагрузок расчетное значение в среднем в 2 раза превышает нормированное, а в летнее время превышения отсутствует. Учитывая что, г. Бохтар расположен на юге РТ и температура окружающего воздуха в часы вечернего зимнего максимума нагрузок не снижается ниже нулю для этого города превышения нормированных значений нет.
Таким образом, в часы вечернего зимнего максимума нагрузок в системах электроснабжения г. Душанбе и Хорога будет наблюдаться перегрузка городских электрических сетей, приводящая к увеличению потери электроэнергии, вероятности перерыва в электроснабжение (приводящие к недоотпуску электроэнергии) и в целом неэффективности данных сетей.
Список литературы
1. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа. - Москва, 2016. - 125.
2. Jason B. Jorgensen and Fred Joutz. Modelling and Forecasting Residential Electricity Consumption in the U.S. Mountain Region. [Электронный ресурс] URL: https://www2.gwu.edu/~forcpgm/2012-003.pdf (дата обращения: 10.05.2022).
3. Florence Lai, Frederic Magoules, Fred Lherminier. Vapniks learning theory applied to energy consumption forecasts in residential buildings. International Journal of Computer Mathematics Vol. 00, No. 00, February 2008. P. 1-35.
4. Солуянов Ю.И., Федотов А.И., Солуянов Д.Ю., Ахметшин А.Р. Актуализация электрических нагрузок многоквартирных жилых домов // Вестник чувашского университета. 2020. №1. С. 180 -189.
5. Репкина Н.Г. Исследование факторов, влияющих на точность прогнозирования суточного электропотребления // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2015. №2. С. 41 - 45.
6. Карандеев Д.Ю. Эффективная температура как фактор, влияющий на электропотребления городов // Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технология». 2015. С. 5 -9.
7. Зубакин В.А., Ковшов Н.М. Методы и модели анализа волатильности потребления электроэнергии с учетом цикличности и стохастичности // Стратегии Бизнеса. (Анализ, прогноз, управление). 2015. №7 (15). С. 6 - 12.
8. Коморник С., Калечиц Е. Требования к системам прогнозирования энергопотребления // Энерго. Рынок. 2008. № 3. С. 5 - 7.
9. Макоклюев Б.И., Костиков В. Моделирование электрических нагрузок электроэнергетических систем // Электричество. 1994. №10. С. 6 - 18.
10. Макоклюев Б.И., Павликов В., Владимиров А.Влияние колебаний метеорологических факторов на электропотребление энергообъединений //Энергетик. 2003. №6. С. 11 - 23.
11. Таваров С.Ш. Метод прогнозирования электропотребления бытовыми потребителями в условиях Республики Таджикистан // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2020. Т. 20, № 2. С. 28 - 35. DOI: 10.14529/power200203.
12. Таваров С.Ш. Удельное электропотребление бытового сектора с учётом температуры окружающего воздуха и территориального расположения Республики Таджикистан // Промышленная энергетика. 2019. № 7. C. 19 - 22.
Таваров Саиджон Ширалиевич, канд. техн. наук, доцент, tabarovsaid@mail. ru, Россия, Челябинск, Южно-Уральского государственного университета (национально исследовательского университета)
SPECIFIC LOAD RATIO FROM ELECTRIC CONSUMPTION TAKING INTO ACCOUNT THE PECULIARITIES OF THE REPUBLIC OF TAJIKISTAN
S.Sh. Tavarov
The article is devoted to the study of the ratio of the specific load from power consumption, taking into account the specific conditions of the terrain of the Republic of Tajikistan. Based on the data of monthly power consumption for 3 cities with different climatic and meteorological conditions with household consumers receiving power from consumer transformer substations, ratios of the specific load from power consumption were obtained. It was revealed that the increasing power consumption of the domestic sector, taking into account climatic, meteorological and territorial features, leads to incomplete compliance of the applied values of the specific load, leading either to an increase or decrease.
Key words: specific load, power consumption, urban electrical networks.
Tavarov Saidjon Shiralievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Chelyabinsk, South Ural State University (National Research University)
УДК 621.314.232
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-448-453
СТРУКТУРНОЕ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ КАК ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
В.Н. Аносов, В.М. Кавешников, Е.О. Орел
В работе проводится верификация разработанной авторами структурной схемы источника питания путём имитационного и структурного моделирования в программной среде Matlab/Smulink и сравнение результатов с экспериментальными характеристиками. Показана идентичность переходных процессов, полученных при моделировании и эксперименте. Погрешность результатов сравнительного анализа не превышает 5%.
Ключевые слова: однофазный трансформатор, холостой ход, переходные процессы, структурная модель, имитационная модель.
В настоящее время актуальными являются исследования транспортных средств (ТС) с гибридными и комбинированными энергоустановками, посвященные поиску наиболее приемлемых схемных и конструктивных решений, а также их алгоритмов управления.
Стремление создать более совершенные ТС привело к использованию бесконтактной передачи электроэнергии к транспортным средствам, что является широко исследуемой задачей [1-4]. В частности, технология бесконтактного электропитания от заложенного в дорожное полотно кабеля применяется рядом мировых инновационных компаний [5-8].
