7.8 структура использования энергии в отраслях народного

7.8
СТРУКТУРА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ
В ОТРАСЛЯХ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
В настоящем разделе кратко рассматривается структура и особенности
использования энергии
в промышленности,
в сельском хозяйстве,
на транспорте,
в жилищном хозяйстве.
Промышленные предприятия необходимые топливо, тепло и электроэнергию
обычно покупают, но они могут иметь и собственные отопительные котельные,
электростанции (как правило, ТЭЦ) и другие устройства и установки
преобразования энергии. На некоторых предприятиях в качестве топлива могут
использоваться и горючие отходы производства (коксовый газ, древесные
отходы и др.). Потребляемые предприятием виды энергии и способы
потребления весьма упрощенно, в качестве примера, показаны на рис. 7.8.1.
Виды энергии,
энергоносители
Поставки
Топливо
(химическая энергия)
Поставки
Тепло
(пар, горячая вода)
Поставки
Горючие отходы
производства
Основные способы
потребления
Тепловые
и химические
технологические
процессы
Производственные
машины
Транспорт
Электроэнергия
Механическая энергия
(сжатый воздух и др.)
Отопление
Освещение
Рис. 7.8.1. Использование энергии на промышленном предприятии
(пример)
349
Особенно важное значение для предприятия имеет снабжение электрической
энергией. Пример структурной схемы электроснабжения крупного
промышленного предприятия представлен на рис. 7.8.2. Основную часть
электроэнергии предприятие обычно покупает от какой-либо
энергоснабжающей организации (например, от распределительной сети
энергосистемы). На крупных предприятиях получаемая электроэнергия
поступает на напряжении от 35 kV до 220 kV на главную понизительную
подстанцию (ГПП) предприятия, где она трансформируется, в зависимости от
мощности предприятия, на распределительное напряжение от 6 kV до 20 kV.
Трансформация на низкое напряжение происходит на цеховых подстанциях,
которых на крупном предприятий может быть до нескольких десятков.
Электроприемники высокого напряжения (например, электродвигатели
мощностью до нескольких мегаватт) получают питание чаще всего с шин
высшего напряжения цеховых подстанции. Предприятие может иметь и
собственную электростанцию, работающую длительно или предусмотренную в
качестве резервной, а иногда и для покрытия суточных пиковых нагрузок. В
цеховых сетях могут предусматриваться резервные (аварийные) генераторные
агрегаты, а также источники гарантированного бесперебойного электропитания
(обычно аккумуляторные) для ответственных электроприемников (например,
систем управления, основанных на ЭВМ). Так как электроприемники
переменного тока обычно потребляют не только активную, но и реактивную
электроэнергию, то как в цеховых сетях, так и в распределительной сети
высокого напряжения устанавливаются автоматически регулируемые
конденсаторные батареи требуемой мощности.
350
P,Q
Собственная
электростанция
Питающая линия 35 kV … 220 kV
Главная понизительная подстанция
G
Распределительная сеть 6 kV … 20 kV
P,Q
Q
Электроприемник
ВН
Конденсаторная
батарея ВН
Цеховая
трансформ.
подстанция
Электроприемник
ВН
Резервный
источник
питания
Цеховая сеть НН
G
Q
Конденсаторная
батарея НН
Цеховая
преобразовательная
(напр., выпрямительная
подстанция
Цеховая сеть
постоянного тока
или со специальными
параметрами
Источник гарантированного
бесперебойного питания
Электроприемники
НН
Электроприемники,
требующие
бесперебойного
питания
Рис. 7.8.2. Структура системы электроснабжения крупного предприятия
(пример)
Главную понизительную подстанцию и цеховые подстанции стараются
размещать таким образом, чтобы сети, питаемые от них, состояли из линий
наименьшей возможной длины. Поэтому каждая подстанция обычно
размещается в центре своих нагрузок или с некоторым сдвигом в сторону
линии питания. Один из возможных примеров выбора местонахождения
подстанций и трасс линий распределительной сети ВН представлен на рис.
7.8.3.
351
Питающая
воздушная линия
Цеховая подстанция
Трасса кабельных линий ВН
ГПП
Рис. 7.8.3. План распределительной сети ВН крупного предприятия
(пример). На одной трассе кабельных линий может быть несколько
кабелей, а на одной подстанции – один или два трансформатора
352
Структура энергоресурсов и энергопотребления сельскохозяйственного
предприятия имеет, по сравнению с промышленными предприятиями, ряд
особенностей, среди которых можно называть
собственные ресурсы топлива в виде дров,
возможности использования солнечной и ветряной, а иногда и
гидравлической энергии,
возможность использования тягловых животных.
Один из возможных примеров (упрощенно) приведен на рис. 7.8.4.
Виды энергии,
энергоносители
Солнечное излучение
Поставки
Собственная
выработка
Топливо
(химическая энергия)
Тепло
(пар, горячая вода)
Поставки
Основные способы
потребления
Горючие отходы
производства
Тепловые
и химические
технологические
процессы
Земледельческие
и другие
производственные
машины
Транспорт
Электроэнергия
Ветряная и
гидроэнергия
Отопление
Тягловые животные
Освещение
Рис. 7.8.4. Использование энергии на сельскохозяйственном предприятии
(пример)
353
На транспорте используются главным образом различные виды моторного и
котельного топлива, но увеличивается и применение электроэнергии. Не
исключается использование ветряной и солнечной энергии, а также тягловых
животных. На судах, тепловозах и в автомобилях механическая энергия
первичных двигателей может преобразовываться в электроэнергию, так как
электродвигатели позволяют создавать более гибкие, хорошо регулируемые и
высокоэффективные системы тяговых приводов (см. раздел 7.3). Способы
использования энергии на транспорте представлены (упрощенно) на рис. 7.8.5.
Виды энергии,
энергоносители
Виды транспорта
Самолеты
Поставки
Топливо
(химическая энергия)
Ветер
Поставки
Электроэнергия
Тягловые животные
Суда
Автомобили
Электрический
общественный
транспорт
Трубопроводы
Телеги и т. п.
Конвейеры и т. п.
Рис. 7.8.5. Примеры использования энергии на транспорте
354
В жилищном хозяйстве как энергоресурсы, так и способы их использования
зависят
от вида жилища (индивидуальный дом, многоквартирный дом),
от местонахождения жилища (в городе, в сельской местности или др.),
от географической широты региона и климатических особенностей.
Весьма упрощенно структура энергоиспользования в жилищном хозяйстве
представлена на рис. 7.8.6. Приблизительно такая же структура
энергоиспользования встречается на предприятиях бытового обслуживания, в
школах, учреждениях и других подобных строениях.
Виды энергии,
энергоносители
Основные
способы
использования
Солнечное излучение
Поставки
Топливо
(химическая энергия)
Отопление
Приготовление
пищи
Поставки
Тепло
(пар, горячая вода)
Снабжение
горячей водой
Поставки
Электроэнергия
Собственные
энергоресурсы
Транспорт
Бытовые машины
Освещение
Бытовая
электроника
Рис. 7.8.6. Получение и использование энергии в жилищном хозяйстве
(пример)
355
7.9
ЭНЕРГО- И ЭЛЕКТРОБАЛАНС
НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Чтобы получить полное представление об энергоресурсах, о преобразовании
энергии и об использовании энергии в разных отраслях народного хозяйства и
в народном хозяйстве страны в целом, статистические учреждения всех стран
составляют годовые энергобалансы. Такие балансы могут составляться с
различной степенью подробности и представляться в виде таблиц или
диаграмм. В балансе указываются импорт и экспорт энергии, получение
энергии из собственных энергоресурсов, состояние складских резервов в
начале и конце года, потребление энергии по отраслям народного хозяйства и
потери энергии при ее преобразовании и передаче. На основании анализа
энергобаланса вырабатываются стратегические цели развития энергетики,
возможные изменения структуры энергоиспользования и меры по повышению
его эффективности.
В тех же целях и приблизительно таким же методом составляется годовой
энергобаланс на промышленных и других предприятиях.
Энергобаланс может составляться и на более короткий промежуток времени
(на месяц, на квартал и др.).
На рис. 7.9.1 в качестве примера графически и весьма упрощенно представлен
энергобаланс Эстонии за 2006 год [7.5].
356
Импорт ( K каменный уголь 2,6 , Э электроэнергия 0,9)
T
Природный газ 33,9
Промышленность
26,9
Транспорт
23,3
Моторное
топливо
38,6
Сельск. хоз. 4,0
Котельное
K
Э
жидк. топливо10,9
Сектор
обслужив.
16,0
Сланцехимич.
помышл.
Выработка
тепла
Жилой
сектор
49,1
Сланец
125,0
Выработка
электроэнергии
Топливоснабжение морских судов
Потери
Древесина
11,7
Экспорт
Торф 4,7
Рис. 7.9.1. Энергобаланс Эстонии за 2006 год в петаджоулях (PJ) (весьма
упрощенно). Менее существенные энергоресурсы (ветряная энергия,
гидроэнергия и др.) на рисунке не представлены
357
Электробаланс Эстонии за 2006 год представлен на рис. 7.9.2, а выработка
электроэнергии по видам первичных энергоресурсов – на рис. 7.9.3.
Собственные
нужды 1,00
Потери 1,08
Промышленность
и строительство
2,75
Электростанции
общего
пользования
(Eesti Energia)
9,60
Сектор
обслуживания
и др. 2,18
Жилой сектор
1,68
Сельское
хозяйство 0,22
Транспорт 0,08
Прочие
электростанции
0,13
0,15
0,12
0
0
Россия
Латвия
0,80
Литва
0,20
Рис. 7.9.2. Электробаланс Эстонии за 2006 год (TWh)
Горючий сланец 8,77
Природный и сланцевый газ 0,78
Другие ресурсы:
ветряная энергия 0,08
древесина 0,04
сланцевое масло 0,03
торф 0,02
гидроэнергия 0,01
Рис. 7.9.3. Распределение выработки электроэнергии в Эстонии по
использованным первичным энергоресурсам в 2006 году (TWh)
358
Литература
7.1 Solarwärme von Sunset. – Erlangen: Sunset Solar, 2003. – 12 S.
7.2 Eesti esimene päikesepatarei (‘Первая солнечная батарея Эстонии’) //
Postimees 08.05.1995, lk. 2.
7.3 Trombe, F.; Le Phat Vinh, A. Charactéristiques et performances énérgetiques
du four solaire de 1000 kW du Centre National de la recherche scientifique //
Comptes rendues de la Academie des sciences 272 (1971), 19,
c. B1104…B1107.
7.4 IEC 60479-1:1994. Effects of current on human beings and livestock – Part 1:
General aspects.
7.5 Energiabilanss / Energy balance 2006. – Tallinn: Statistikaamet, 2007. – 40 p.
359