Лекция 2. УЩЕРБ ПРЕДПРИЯТИЯ ОТ СНИЖЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Лекция 2.
УЩЕРБ ПРЕДПРИЯТИЯ ОТ СНИЖЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Отсутствие возможностей создания запасов электроэнергии, а также
высокая зависимость предприятий от своевременной подачи электроэнергии
от источника питания могут привести к значительному экономическому
ущербу при нарушении надежности электроснабжения.
Для обеспечения надежности электроснабжения используются такие
методы как
- повышение надежности элементов системы;
- недогрузка работающего оборудования;
- резервирование систем;
- проведение планово-предупредительных ремонтов.
Каждое из этих мероприятий требует дополнительных затрат в систему
электроснабжения, но позволяет снизить ущерб от перерывов в
электроснабжении. Экономически целесообразная степень надежности при
сравнении вариантов будет соответствовать минимуму приведенных затрат с
учетом ущерба
Зi  Ен Кi  Иi  М (У )  min ,
(5.1)
где Ен − нормативный коэффициента эффективности капиталовложений,
который равен 0,12, а для новой техники Ен = 0,15; Кi − капиталовложения по iму варианту; Иi – текущие затраты по тому же варианту; М(У) –
математическое ожидание ежегодных издержек, связанных с нарушением
электроснабжения.
Сравнение вариантов по капиталовложениям и текущим затратам должно
производиться при соблюдении полной сопоставимости вариантов, основой
которого является равенство потребительского эффекта. Применительно к
проблеме надежности в электроэнергетике сравниваться должны варианты,
обеспечивающие одинаковую надежность электроснабжения потребителей.
Современные СЭС представляют собой сложные и многократно
резервируемые сети, получающие питание от нескольких источников. Кроме
того, они оснащены большим количеством устройств релейной защиты,
автоматики и телемеханики. Но, в то же время отказ в электроснабжении хотя
бы одного потребителя, приводит к недовыполнению системой основной
задачи – это снабжение потребителей электроэнергией в нужном количестве и
должного качества. В этом случае происходит снижение выходного эффекта
системы, который для абсолютно надежной СЭС выражается в количестве,
отпущенной в соответствии с требованиями для потребителей электроэнергии
Эи. Реальный эффект Эр представляет собой количество отпущенной
электроэнергии с учетом отказов. Разность между идеальным и реальным
эффектами является мерой оценки надежности СЭС и представляет собой
количество недоотпущенной потребителям электроэнергии в результате
отказов:
Н  Эи  Э р ,
(5.2)
где Эи ,Эр – идеальный и реальный эффекты.
Количество отпущенной потребителям электроэнергии при отсутствии
отказов в СЭС определяется как
М
м
i 1
i 1
Эи   Эи i   Р pi  Tmax i ,
(5.3)
где Pp i − расчетная нагрузка i-го потребителя; Tmax i − число часов
использования максимума.
По количеству отпускаемой энергии для СЭС, используются
коэффициенты необеспеченности ρ и необеспеченности π электроэнергии,
которые определяются по следующим формулам:
ρ
Н
;
Эи
π
Эр
Эи
1
Н
1 ρ.
Эи
(5.4)
Ожидаемое количество электроэнергии, недоотпущенное потребителям
за рассматриваемый период времени (обычно за год), определяется как
суммарный ожидаемый недоотпуск электроэнергии всем М потребителям,
присоединенным к данной СЭС т. е.
M
W   Wi ,
i 1
(5.5)
а ожидаемый недоотпуск i-му потребителю будет определяться как
произведение средней величины нагрузки Pi на эквивалентную
продолжительность простоя за тот же период времени:
Wi  Pср i  э i .
(5.6)
Эквивалентная продолжительность простоя i-го потребителя
 э i   i  Tв i     пп  Т о i ,
(5.7)
где  i , Tв i ,  пп , Т о i − показатели надежности i-го потребителя; ξ −
коэффициент, отражающий меньшую тяжесть последствия от плановопредупредительных отключений по сравнению с внезапными отказами. В
практических расчетах принимают ξ = 0,33 /7/.
5.1. Прямой и дополнительный ущербы
При нарушении электроснабжения возникает ущерб как у потребителя
Употр, так и в энергосистеме Ус
У  Употр.  Ус .
(5.8)
При своевременной информации о предстоящем отказе существует
возможность так организовать производственный процесс, чтобы убытки от
прекращения подачи электроэнергии были минимальными, и тем самым
можно уменьшить величину ущерба.
Ущерб от перерыва электроснабжения можно разделить на прямой и
дополнительный, как у потребителя, так и в энергосистеме.
Размер ущерба (У) зависит от характера технологического процесса, от
длительности перерыва и определяется двумя составляющими:
У  Уп р  У доп ,
где Упр – прямой ущерб; Удоп – дополнительный ущерб.
(5.9)
Прямой ущерб Упр, связанный с самим фактом перерыва
электроснабжения, т.е. ущерб, возникающий при
выходе из строя
оборудования
и
инструмента,
брака
продукции,
расстройства
технологического процесса, ухудшением технико-экономических показателей
технологического процесса и т.п.
Прямой ущерб определяется по формуле:
Упр  Упр(0)  Упр(1) (tэ )  Упр(2) (tвтп) ,
(5.10)
где Упр(0) – постоянная составляющая прямого ущерба, определяемая фактом
отказа в электроснабжении; Упр(1)(tэ) − составляющая прямого ущерба за
время восстановления электроснабжения tэ; Упр(2)(tвтп) – составляющего
прямого ущерба от момента восстановления электроснабжения до доведения
технологического процесса установки до нормального режима.
Время восстановления электроснабжения и технологического оборудования
t вэт  t э  t втп .
(5.11)
Дополнительный ущерб Удоп, связанный с длительность перерыва
электроснабжения, т.е. ущерба от простоя рабочих, порчи сырья и
материалов, недовыработки продукции и т.п.
Дополнительный ущерб определяется по формуле:
Уд  П  tвэт  Уд ,
(5.12)
где П  tвэт  – объем недовыпущенной продукции; У д – удельный ущерб на
единицу недовыпущенной продукции
П  tвэт   Пп  Пф ,
(5.13)
где Пп, Пф – плановый и фактический с учетом  tвэт  объемы выпускаемой
продукции /16/.
В инженерной практике при определении величины ущерба обычно
пользуются понятием удельного ущерба, т. е. величиной ущерба, отнесенной
к единице выпускаемой продукции. Это позволяет сопоставлять решения для
объектов с различным объемом производства. Для некоторых
технологических процессов величина ущерба определяется также фактом
отказа и мощностью отключенного оборудования. Для ряда производств
большое значение имеет время простоя.
Для расчета на основе удельного ущерба пользуются упрощенным методом:
Уд  (уов  qΣв  уоп  qΣп )  РмТм ,
(5.14)
где уов, уоп – удельные ущербы от внезапных перерывов и перерывов
планово-предупредительных в зависимости от длительности перерыва,
руб./кВт∙ч (прил. к 5 главе); qΣв – вероятность отказа технической системы;
qΣп – средняя вероятность планово-предупредительного отключения; РмТмколичество недоотпущенной электроэнергии потребителю, кВт∙ч.
Вероятность отказа элемента
qв  λ  Т в ,
(5.15)
где λ − интенсивность отказа, 1/год; Тв – время восстановления, лет/откл.
Вероятность планово-предупредительного отключения
qп  λ п  Т п ,
(5.16)
где λп − интенсивность планово-предупредительного отключения,1/год; Тп −
среднее время планово-предупредительных простоев, лет/откл. Все эти
показатели можно найти в прил. 2 (табл. 2.1−2.7)
Для определения вероятности отказа системы строится эквивалентная
схема замещения.
Недоотпуск
электроэнергии
при
нарушении
надежности
электроснабжения определяется как
Wнэ  ( Рм  Рр )  Т м  qΣв ,
(5.17)
где Рм, Рр – соответственно максимальная расчетная нагрузка потребителя и
возможный резерв мощности от другого источника энергии; Тм − число часов
использования максимальной нагрузки.
5.2. Экономический эффект от повышения надежности
В настоящее время в России отсутствует рекомендованная
регулирующими органами удельная стоимость компенсации ущерба от
аварийных ограничений потребителей электроэнергии. В зарубежной
практике удельная величина ущерба от внезапных ограничений принимается
в диапазоне от 2 до 4,5 долл./кВт∙ч. В расчетах экономической
эффективности стоимость ущерба от аварийных ограничений до ее
официального установления Правительством России рекомендуется
оценивать исходя из зарубежного опыта компенсации ущерба потребителям
в размере 1,5−4долл./ кВт∙ч. Эти данные являются усредненными и могут
быть использованы для ориентировочной оценки ущерба на случай
аварийных перерывов электроснабжения в сети общего пользования с
разным составом потребителей. Ущерб от возможных внезапных перерывов
электроснабжения рекомендуется учитывать при технико-экономическом
сравнении вариантов /13/.
Экономическая эффективность технических средств – степень
выгодности экономических затрат на освоение, внедрение и использование этих
средств.
Технико-экономические расчеты позволяют определить экономический
эффект от каждого мероприятия, улучшающего основное производство и
энергетику предприятия. Наиболее эффективным мероприятием является
замена старого оборудования на новое, прогрессивное и экономичное.
Замена изношенного электрооборудования не требует обоснования,
поскольку оно снижает надежность работы, требует повышенных затрат на
ремонтное обслуживание, а также имеет низкие эксплуатационные
характеристики.
Повышение надежности должно предотвратить экономический ущерб от
аварийных перерывов электроснабжения, а особенно таких, где перерыв
недопустим
(металлургия,
химическая
и
нефтеперекачивающая
промышленности).
Экономический эффект от повышения надежности электроснабжения
определяется
сопоставлением
дополнительных
капиталовложений,
требующихся для этого (Кн), дополнительных расходов при эксплуатации
устройств, повышающих надежность (Ин), с величиной, которая
предотвращает
средний
экономический
ущерб
от
перерывов
электроснабжения (У, руб./год), умноженного на параметр интенсивности
отказов в системе (λ), (руб./год):
Эн  У    ( Ен  К н  И н ).
(5.18)
Энергосберегающая политика должна стать экономическим рычагом
для конкурентоспособной деятельности промышленных предприятий на
рынке, где с ее помощью можно получить дополнительную прибыль /15/.