energetika 5

of 21 /21
1 Energetske karaktersitike elektrane Dijagrami opterećenja elektrane PROIZVODNJA Transformacija energije Energetika je nauka o energiji i o tehničkom korišćenju izvora energija i kao takva proučava proizvodnju i potrošnju električne energije. Iako se zapravo ne upotrebljava neposredno,već se prethodno transformiše u toplotnu,mehaničku hemijsku ili svjetlosnu energiju,električna energija se zbog svoje rasprostranjenosti na različite kategorije korisnika u nekim podjelama ipak ubraja u korisnu energiju. Potrošači koriste energiju u jednom od sljedećih oblika: toplotna, mehanička, hemijska i svjetlosna energija Toplotna energija se najčešće prenosi putem nosilaca toplotne energije (voda, para, produkti sagorevanja) ili električne energije. Ukoliko se kao nosilac toplote koristi fluid, potreban je izmjenjivač toplote da bi se izvršila izmjena toplote u prostoriji ili uređaju. Električna energija se u otpornim i indukcionim pećima i uređajima direktno pretvara u toplotnu energiju. Mehaničku energiju ostvarujemo bilo putem korištenja električne energije (električni motori) ili sagorijevanjem goriva u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, gasnim turbinama i motorima sa spoljnim sagorijevanjem. Za dobijanje hemijske energije služi koks, električna energija ili oba zajedno, a koristi se u redukcionim pećima koje se baziraju na hemijskim procesima. U poslednje vrijeme za te potrebe se koriste prirodni gas i ulje za loženje umesto koksa.

Upload: zaim-siljic

Post on 12-Aug-2015

50 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: energetika 5

1

Energetske karaktersitike elektrane Dijagrami opterećenja elektrane

PROIZVODNJA  Transformacija energije

• Energetika je nauka o energiji i o tehničkom korišćenju izvora energija i kao takva proučava proizvodnju i potrošnju električne energije.

• Iako se zapravo ne upotrebljava neposredno,već se prethodno transformiše u toplotnu,mehaničku hemijsku ili svjetlosnu energiju,električna energija se zbog svoje rasprostranjenosti na različite kategorije korisnika u nekim podjelama ipak ubraja u korisnu energiju.

• Potrošači koriste energiju u jednom od sljedećih oblika:

• toplotna,

• mehanička,

• hemijska i

• svjetlosna energija

• Toplotna energija se najčešće prenosi putem nosilaca toplotne energije (voda, para, produkti sagorevanja) ili električne energije. Ukoliko se kao nosilac toplote koristi fluid, potreban je izmjenjivač toplote da bi se izvršila izmjena toplote u prostoriji ili uređaju. Električna energija se u otpornim i indukcionim pećima i uređajima direktno pretvara u toplotnu energiju.

• Mehaničku energiju ostvarujemo bilo putem korištenja električne energije (električni motori) ili sagorijevanjem goriva u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, gasnim turbinama i motorima sa spoljnim sagorijevanjem.

• Za dobijanje hemijske energije služi koks, električna energija ili oba zajedno, a koristi se u redukcionim pećima koje se baziraju na hemijskim procesima. U poslednje vrijeme za te potrebe se koriste prirodni gas i ulje za loženje umesto koksa.

• Za snabdijevanje potrošača svjetlosnom energijom danas se koristi samo električna energija, mada su istorijski gledano značaj imali petrolej I gradski gas.

Osnovni pojmovi elektroenergetskog sistema

• Elektroenergetski sistem (EES) je tehnički sistem čiji je osnovni zadatak da osigura kvalitetnu isporuku električne energije uz minimalne troškove u EES.

• Tehnološki proces u EES sastoji se iz četri faze:

• obezbeđivanje dovoljnih količina primarnih oblika energije,

• proizvodnja električne energije,

• prenos I distribucija (raspodjela) električne energije do konačnih potroašača,

Page 2: energetika 5

2

• potrošnja električne energije.

• Elektroenergetski sistemi obuhvataju područja jedne ili više država pa se i upravljanje EES vrši iz više centara.

• Osnovne tehnološke cjeline,centri upravljanja i tokovi energija, informacija i upravljačkih akcija u EES prikazani su na slici 1.

• PROIZVODNJA obuhvata sve izvore električne energije (hidroelektrane- HE, termoelektrane - TE, nuklearne elektrane - NE i industrijske energane).

• PRENOS obuhvata prenosnu mrežu, koja se sastoji od nadzemnih vodova (dalekovodi), kablovskih vodova i interkonektivnih transformatora, koji povezuju mreže različitih naponskih nivoa.

• DISTRIBUCIJA obuhvata distributivne mreže i distributivne transformatore.

• Naponski nivoi koji se koriste u distribuciji su niži od naponskih nivoa koji se koriste u prenosu električne energije. Tako se u našem EES u prenosu koriste naponski nivoi 380(400)kV, 220kV i 110kV a u distribuciji 110kV,35kV, 20kV i 10kV, a u velikim industrijskim pogonima i naponski nivo od 6kV.

• Za svaki EES postoji glavni CENTAR UPRAVLJANJA odakle se upravlja proizvodnjom električne energije.

• U MREžNIM CENTRIMA UPRAVLJANJA upravlja se prenosnom mrežom a u DISTRIBUTIVNIM CENTRIMA UPRAVLJANJA upravlja se distributivnom mrežom i eventualno potrošnjom električne energije.

• Centri upravljanja nazivaju se I DISPEČERSKI CENTRI.

• Kao izvori električne energije koriste se elektrane. Elektrane su postrojenja za proizvodnju većih količina električne energije. Električna energija se u elektranama koje koriste

Slika 1.Blok šema EES

Page 3: energetika 5

3

konvencionalne izvore energije dobija transformacijom iz mehaničke energije, koja se dobija transformacijom iz drugih oblika energije.

• U zadovoljavanju energetskih potreba veliki značaj ima i imaće električna energija kao najplemenitiji vid energije. Električna energija se može proizvoditi korištenjem svih vidova energije.

• Pogodne osobine električne energije su još i mogućnost transporta na velike udaljenosti, mogućnost dovođenja do krajnjih potrošača i sigurnost snabdjevanja postignuta povezanošću EES.

• Osnovni nedostatak električne energije je to sto se ona ne mo ž e akumulisati u energetski većim količinama, pa se u svakom trenutku mora obezbediti jednakost ukupne proizvodnje i ukupne potro š nje u EES .

• Potrošnja električne energije učestvuje sa oko 1/3 u ukupnoj potrošnji primarnih oblika energije, a sličan udio ima i u potrošnji korisnih oblika energije.

• Velika primjenljivost električne energije ima za posljedicu i veliku prom j enljivost potrošnje tokom dana, nedelje, meseca i godine. Pomenute varijacije u potrošnji su posljedica uključenja ili isključenja postojećih potrošača, uključenja novih potrošača, promjene temperature, vjetra i sl.

• Zbog klimatskih i životnih prilika u kojima žive potrošači električne energije javljaju se sezonske varijacije u potrošnji.

• Na primjer, potrošnja većine industrijskih potrošača nezavisna je od godišnjeg doba, dok je potrošnja za osvjetljenje, grijanje i klimatizaciju jako zavisna od godišnjeg doba.

• Potrošnja električne energije varira i u zavisnosti od nivoa radne aktivnosti, neradnim danima potrošnja je manja, ponedeljkom raste a u petak opada.

• Primjer dnevnog dijagrama opterećenja, koji predstavlja zavisnost snage opterećenja od vremena u toku dana, prikazan ja na sl 2.

Slika 2.Dnevni dijagram opterećenja

Page 4: energetika 5

4

• Osnovni zadatak elektrana je da proizvedu potrebnu količinu energije u trenutku kada je potrošač traži.

• Kako ne postoji mogućnost akumuliranja većih količina električne energije, proizvodnja električne energije mora u svakom trenutku biti jednaka potrošnji.

• Jednakost proizvodnje i potrošnje električne energije ostvaruje se jednostavnije kada je više elektrana povezano u EES,što je redovno slučaj.

• Elektrane koje pokrivaju vrhove (varijabilni dio) potrošnje nazivaju se vršne elektrane, a one koje pokrivaju ustaljenu potrošnju osnovne elektrane. Uloga i režim rada pojedinih elektrana u EES zavisni su s jedne strane od mogućnosti prilagođavanja brzim promjenama opterećenja, koja je različita za različite tipove elektrana, i sa druge strane, od troškova proizvodnje po kWh.

• U kišnom periodu godine velika većina elektrana (osim onih sa velikom akumulacijom) rade kao osnovne elektrane, a termoelektrane se što je moguće više koriste kao vršne elektrane.

• U sušnom periodu godine uloge se zamenjuju. Kao vršne elektrane posebno su pogodne pumpno-akumulacione hidroelektrane (postrojenja) jer je kod njih praktično omogućeno akumuliranje električne energije, proizvodnja je jeftina i moguće je brzo prihvatanje opterećenja.

• S obzirom na cijenu proizvodnje energije potrebe za potrošnjom treba zadovoljavati prvo upotrebom protočnih hidroelektrana (ukoliko postoji potreban protok vode), zatim nuklearnih elektrana i termoelektrana.

• Izvori električne energije u EES mogu se podijeliti na hidroelektrane i termoelektrane.

• Pumpno- akumulacione hidroelektrane mogu se zbog specifične uloge u EES posmatrati i kao posebna kategorija izvora.

• Nuklearne elektrane se mogu podvesti pod termoelektrane, s obzirom da se od njih razlikuju samo po gorivu koje se upotrebljava.

Osnovne karakteristike elektrana

• Instalisana snaga je osnovna karakteristika svake elektrane.

• Instalisana snaga se definiše kao aritmetički zbir nominalnih snaga generatora (MVA), odnosno kao aritmetički zbir snaga turbina mjerenih na priključcima generatora (MW). Instalisana snaga je istovremeno i nominalna snaga elektrane.

• Maksimalna snaga je najveća snaga koju elektrana kao cjelina može proizvesti, uz pretpostavku da su svi djelovi elektrane sposobni za pogon.

• Za HE se pri tome pretpostavlja da su protok i pad optimalni, a za TE da na raspolaganju stoji dovoljna količina goriva zadovoljavajućeg kvaliteta i dovoljna količina vode zadovoljavajuće temperature i čistoće za hlađenje kondenzatora.

• Razlikuje sa maksimalna snaga na priključcima generatora i maksimalna snaga na pragu elektrane (izlazu iz elektrane prema EES).

Page 5: energetika 5

5

• Raspoloživa snaga elektrane je najveća snaga koju elektrana može da proizvede u nekom trenutku, uvažavajući stvarno stanje u elektrani (kvarovi, remonti i sl.) i uz pretpostavku da nema ograničenja zbog proizvodnje reaktivne energije.

• Pri određivanju raspoložive snage kod HE treba uzeti u obzir raspoloživi dotok vode i pad, a kod TE kvalitet goriva, količinu i temperaturu vode.

METODE PREDVIĐANJA I POTROŠNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE

• Praktični zadatak energetike kao naučne disciplinine je planiranje (predviđanje) budućih potreba energije pojedinih užih ili širih područja.

• Za rješavanje tog zadataka primjenjuju se razni postupci a značajno mjesto imaju matematički modeli.

• Modeliranje energetskih ciklusa obuhvata modeliranje globalnog razvoja energetskih potreba kontinenta ili svijeta u cijelini, te modeliranje tokova energiije I razvoja energetike u proizvodno potrošačkim sistemima (npr. u industrijskim pogonima,gradovima i regijama).

Uslovno se metode predviđanja i potrošnje energije mogu podijeliti na:

• komparativne,

• ekstrapolacione,

• korelacione i

• modelske.

• Komparativne metode se ustvari svode na intuitivno-empirijske postupke a ekstrapolacione i korelacione metode se zasnivaju na utvrđivanju međuzavisnosti između manje broja (dva do tri) opštih parametara kojima se uobičajeno definiše energetski sistem.

• Modelske metode se zasnivaju na tzv. strukturnim modelima proizvodno potrošačkog sistema.U ovoj grupi posebno mjesto zauzimaju ekonomsko- energetski modeli razvoja.

• Strukturnim bilansima se na eksplicitan način opisuje veza između učesnika proizvodno potrošačkog energetsog sistema.

• Primjer jedne od metoda je data u daljem tekstu.

Potrošnja električne energije

• Dugoročna prognoza koju je izradila Direkcija za NIR JP Elektroprivreda BiH tretira period 1999-2010 godina i konzumno podrucje Elektroprivrede BIH.

• Metodologija korištena za izradu prognoze bi se mogla ukratko opisati kao statisticko-analiticka, gdje se uzimajuci posljeratni niz serija podataka o potrošnji za 1996, 1997. i 1998. godinu vrši ekstrapolacija karakterističnom funkcijom potrošnje (krivom potencije ili stepenom krivom) i to:

• trodimenzionalno:

• u vremenu,

Page 6: energetika 5

6

• prostoru

• i po strukturi potrošnje,

• istovremeno uzimajuci u obzir faktore potražnje kao što su kretanje populacije, privredna aktivnost, klimatski faktor i cijena elektricne energije.

• Faktori potražnje su uzeti u obzir kroz korekciju eksponenta funkcije potencije. Kao

glavni faktor potražnje, kretanje stanovništva je uzeto u obzir za svaku opcinu posebno.

• Društveni proizvod je razmatran kao bitan korelacioni faktor za potrošnju elektricne energije.

• Klimatski faktor se može razmatrati kao represivni faktor obzirom na tendenciju globalnog otopljavanja i povecavanja srednje godišnje temperature, dok cijena elektricne energije na potrošnju takode može djelovati kao ogranicavajuci faktor obzirom na njen sadašnji nivo i izražene potrebe za promjenom u pravcu povecanja.

• -Najveci dio potrošnje elektricne energije se sada odnosi na domacinstva. Oko 54% od ukupne neto potrošnje ostvaruje se u domacinstvima i po udjelu domacinstava u potrošnji BiH je rekorder u Evropi, a vjerovatno i u svijetu.

• Sadašnja potrošnja po domacinstvu (2850 kWh/dom) je veca od one u 1990. godini, a prognozom je planirano da dostigne 3800 kWh/dom 2010. godine u osnovnom scenariju, sa udjelom od oko 48% u neto potrošnji.

• Inace je u zemljama koje su dostigle potpunu elektrifikaciju trend da udio industrije u potrošnji elektricne energije opada, a raste ucešce usluga i domacinstava. Ovo odgovara promjenama u strukturi društvenog proizvoda razvijenih zemalja gdje industrijski sektor gubi, a uslužni sektor povecava udio.

• - Efikasnost potrošnje elektricne energije u Bosni i Hercegovini je na niskom nivou, tj. prisutno je neracionalno trošenje elektricne energije.

• Odnos utrošenog kWh po $(KM) ostvarenog društvenog proizvoda je u BiH i Federaciji BiH veci od 1, za razliku od svih visoko i srednje razvijenih zemalja Evrope gdje je taj odnos daleko ispod 1.

• Da bi se ovaj nepovoljan odnos popravio, odnosno indikator energetske efikasnosti postao manji od 1 u narednom periodu bi godišnja stopa rasta društvenog proizvoda u Bosni i Hercegovini i Federaciji BiH morala biti veca od stope rasta potrošnje elektricne energije.

• Prisutna neracionalna potrošnja je izmedu ostalog i posljedica niske prosječne cijene električne energije u BiH i Federaciji BiH, jer je to danas jedina roba na tržištu cija cijena nije na svjetskom nivou, odnosno daleko je ispod tog nivoa.

• -Udio elektricne energije u finalnoj potrošnji energije se poslije rata povećao u odnosu na

stanje prije rata. Ovo povecanje je nastalo na racun smanjenja ucešca uglja i plina (tecnog

i prirodnog).

Page 7: energetika 5

7

Proizvodnja električne energije

• Proizvodnja elektricne energije na pragu elektrana u 1999 godini je iznosila 4100

GWh a predstavlja 55% proizvodnje iz 1990 godine.

• HE su proizvele 1442 GWh,

• male HE 56 GWh

• TE 2601 GWh.

• Proizvodnja je pokrila bruto potrošnju elektricne energije od 3396 GWh, a iz elektroenergetskog sistema je isporuceno 704 GWh.

• Proizvodnja elektricne energije za zadovoljenje planirane potrošnje elektricne energije

u konzumu JP Elektroprivreda BiH sagledana je u studijama koje su uradili strani konsultanti,

a koje su finansirane od strane medunarodne zajednice.

Općenito o energetskim bilansama

• Energetske bilanse obuhvataju tokove svih oblika energije u nekom području ili državi sa svrhom da se na prikladan način prikaže iskorištenje primarnih oblika energije,energetske transformacija,upotreba transformisanih oblika,uvoz i izvoz primarnih i transformisanih energetskih oblika ,zatim upotreba pojedinih oblika energije za opskrbu potrošačkih grupa(industrija,transport,mali potrošači) kao i korisni oblici energije u koje se transformiraju svi iskorišteni oblici.

• Energetska bilanca je u biti energetska statistika posebnog oblika koja prati tokove energije od njezine pojave u energetskoj privredi područja ili države do njezina prelaza u anergiju.

• Energetska bilanca mora poslužiti kao osnova za ocjenu budućnosti, bilo kao baza za prognoziranje razvoja bilo kao podloga za eliminaciju negativnih i stimuliranje pozitivnih pojava.

• Stoga se energetske bilance ne smiju izrađivati sumarno,ne razlikujući pojedine oblike energije i pojedine energetske transformacije jer se tad gube karakteristike pojedinih energetskih oblika,njihova međusobna zamjenivost i upotreljivost za zadovoljenje energetskih potreba.

• Energetska bilanca osim podataka o količinama energije treba da obuhvate i strukturu njezinih primarnih oblika.

• Energetske bilance sadržavaju podatke o strukturi energetskih oblika a svi oblici energije moraju biti prikazani u istim jedinicama kako bi se lako uspoređivali oblici bez praračunavanja.

•  U daljem tekstu je dat izvještaj o ostvarenju bilansa za 2005.godinu,JP Elektroprivreda BIH d.d.-Sarajevo.

Page 8: energetika 5

8

Racionalno korištenje energije

• Potrošnja električne energije u procesnoj industriji obično je znatno manja od toplinske.

• Proporcionalno su manje i mogućnosti racionalna korištenja i štednje električne energije prema toplinskoj.

• Medutim, bez obzira na to, smišljenim i dosljedno provodenim programom racionalnoga korištenja električne energije mogu se postići veliki učinci koji postaju još vrijednijima kada se postignu bez ograničenja potrošnje.

• Troškovi koji u industriji nastaju zbog potrošnje električne energije proizlaze iz:

• potrošnje radne energije,

• potrošnje jalove energije,

• postignutoga vršnog opterećenja u određenom vremenskom razdoblju

• Radna energija je efektivno potrošena energija na električnim trošilima, koja je izmjerena brojilima radne energije, a izražena je u kWh.

• Jalova energija proizlazi zbog induktivnih otpora električnih trošila, mjeri se brojilima jalove energije.

•  Vršno opterećenje je najveće električno opterećenje u kW koje je postignuto u 15-minutnom vremenskom intervalu, u vrijeme više tarife, unutar obračunskoga razdoblja od mjesec dana.

• Ukupni mjesečni troškovi za električnu energiju proizlaze iz zbroja triju navedenih troškova, koji se obračunavaju u skladu s važećim tarifnim sistemom.

• Stoga se pod racionalizacijom može smatrati svaki zahvat ili mjere koje pridonose smanjenju nekoga od navedenih troškova.

Frekvencija

• U svim današnjim elektroenergetskim sistemima proizvodi se izmjenična trofazna struja uz održavanje praktički konstantne frekvencije (u Evropi i u većini vanevropskih zemalja nazivna frekvencija iznosi 50 Hz, a u SAD i u nekoliko drugih zemalja 60 Hz) i uz održavanje napona kod potrošača unutar relativno uskih granica (nekoliko postotaka više ili niže od nazivnog napona).

• Frekvencija se održava unutar vrlo uskih granica oko nazivne frekvencije. Danas se nastoji održavati frekvencija između 49,9 i 50,1 Hz, a ako se odbace kratkotrajni poremećaji u granicama između 49,95 i 50,05 Hz, što znači da odstupanja od nominalne frekvencije iznose ±0,2%, odnosno ±0,1%. Održavanje frekvencije u spomenutim granicama jedan je od pokazatelja kvalitete pogona elektroenergetskog sistema.

• Frekvencija se može održavti konstantnom samo kad postoji jednakost proizvodnje i potrošnje, odnosno kad generatori proizvode upravo toliko koliko preuzimaju trošila, uzmajući, dakako, u obzir sve gubitke između stezaljki generatora i mjesta priključka trošila. Ta se jednakost proizvodnje i potrošnje mora održavati u svakom trenutku.Čim ta jednakost nije postignuta, frekvencija će se razlikovati od nominalne.

Page 9: energetika 5

9

• Ona će biti veća ako je proizvodnja veća od potrošnje, a manja ako se manje proizvodi nego što potrošači traže.

• To je jedna od karakteristika proizvodnje električne energije, jer se ona proizvodi praktički u trenutku kad je potrošači uključivanjem trošila zatraže, budući da se električna energija ne može akumulirati.

• Snaga koju bi preuzela trošila, kad bi sva bila istodobno uključena, bila bi mnogo veća (i nekoliko desetaka puta veća) od ukupne snage svih elektrana u sistemu.

• Uključivanje svih trošila elektroenergetski sistem nebi, dakako, mogao izdržati, pa bi se frekvencija toliko smanjila da bi se morali zaustaviti svi agregati u elektranama.

Karakteristike regulatora

• Svaki agregat u elektrani ima regulator brzine vrtnje, kojim se reguliše dovođenje pogonskog sredstva (voda, para, gorivo) u pogonski stroj.

• Ovisnost brzine vrtnje, o kojoj ovisi frekvencija, i snage koju proizvodi generator, a koja ovisi o količini dovedenoga pogonskog sredstva, prikazana je karakteristikom regulatora (slika 2).

Slika 2 Karakteristike regulatora pogonskog stroja u elektrani

Prema karakteristici regulatora, povećanjem opterećenja generatora smanjuje se njegova brzina vrtnje, a s njom i frekvencija proizvedene struje. Omjer promjene opterećenja ( N) i promjene frekvencije ( F) naziva se regulacijska energija (K), koja je određna relacijom:

Često se, međutim, nagib karakteristike regulatara definiše statičnošću regulatara S, koja je određena izrazom:

gdje su:

K=−ΔNΔF

S=2⋅F1−F2

F1+F2

⋅100 %

Page 10: energetika 5

10

F1 i F2 - frekvencije koje odgavaraju opterećenju N = 0 i maksimalnom opterećenju N = Nn,

(Fl + F2) /2 – srednja frekvencija koja je jednaka nazivnoj frekvenciji Fn = 50 Hz.

Ako se opterećenje poveća od N = 0 do N = Nn, frekvencija će se smanjiti od Fl do F2, regulacijska

energija dobija se iz izraza: K=−

N n

F2−F1

pa se uvrštavanjem vrijednasti za F2 – Fl u (2.2) dobiva:

Nagib regulatara maže se mijenjati,

a obično se nagib odabire tako da statičnost iznosi oko 4 %.

Takav regulator naziva se statičkim regulatorom.

Ručna regulacija frekvencije

• Polažaj karakteristike regulatara, međutim nije nepromjenljiv, jer bi to značilo da bi se promjenom opterećenja mijenjala frekvencija. Karakteristika regulatara može se, naime, jednostavnim zahvatom pomicati paralelno sama sebi.

• Kad ima više agregata u elektroenergetskom sistemu, moguće je odrediti zajedničku karakteristiku regulacije. Ona se određuje sabiranjem snaga koje odgavaraju istoj frekvenciji.

Automatska regulacija frekvencije

• Ručnom regulacijom frekvencije ne može se održavati konstantna frekvencija u EES, jer će se uvijek pojavljivati veće ili manje oscilacije frekvencije ovisno o iznosu promjene opterećenja i o brzini intervencije pogonskog osoblja.

• Zbog toga je potrebna automatska regulacija frekvencije, koja se ostvaruje pomoću astatičkog regulatora koji ima horizontalnu karakteristiku.

• Ako jedan od agregata ima astatički regulator, sve će promjene opterećenja preuzeti taj agregat a da se pri tom frekvencija neće promijeniti (slika 4).

a) karakteristike regulatora

b) zajednička regulacijska karakteristika

S=2⋅PNK

⋅100 %

Page 11: energetika 5

11

Slika 4 Regulacija frekvencije kada u sistemu postoji agregat s astatičkim regulatorom

• S obzirom na ulogu elektrana u elektroenergetskom sistemu razlikuju se elektrane koje rade prema "voznom redu" i elektrane kojima se reguliše frekvencija.

• Vozni red je program opterećenja elektrane zadan od sata do sata, pa i za kraće vremenske intervale, koji se izrađuju za svaku elektranu za sljedeći dan.

• Velika većina elektrana radi prema voznom redu, a samo jedna ili nekoliko služi za regulaciju frekvencije.

• U današnjim EES održavanje frekvencije na nazivnoj vrijednosti nije toliko važno s obzirom na trošila (najosjetljiviji među njima ne bi praktički ni osjetili promjenu frekvencije za ±0,2 Hz) koliko je to važno s obzirom na sam EES.

• Odstupanjem od nazivne frekvencije, naime, mijenja se opterećenje agregata u elektranama pa se zbog toga kvari vozni red elektrana, što znači odstupanje od optimalne raspodjele opterećenja pa i povećanje troškova proizvodnje.

• Osim toga, zbog promjene opterećenja agregata u elektranama mijenja se opterećenje vodova i transformatora, pa u nepovoljnim situacijama oni mogu postati preopterećeni.

• Oni će tada djelovanjem zaštite biti isključeni, što može poremetiti i opskrbu potrošača i dalji pogon EES.

Potrošnja i proizvodnja električne energije

• Razvoj korištenja električne energije pokazuje trend stalnog rasta.

• Intenzitet potrošnje električne energije u nekom sistemu karakteriše se specifičnom potrošnjom po stanovniku.

• Dosadašnji razvoj potrošnje električne energije pokazuje da se potrošnja u svijetu približno udvostručuje svakih deset godina, tj. da porast potrošnje ima prosječnu godišnju stopu rasta od 7,2%.

• Potražnja energije je za svaki sistem karakterisana dnevnim dijagramima potrošnje, odnosno opterećenja (a - na slici 5), koji se jedni od drugih razlikuju u pojedinim danima u sedmici i u sezonama tokom godine

(npr. posmatranja ponedjeljkom u nekoliko uzastopnih sedmica često nemaju sličnosti jedna sa drugom).

Dnevni dijagram potrošnje

Page 12: energetika 5

12

Često se, umjesto da se direktno koriste dijagrami opterećenja,

koristi kriva trajanja opterećenja (b - na slici ).

• Trajanje opterećenja može se podijeliti na dva perioda: period velikih opterećenja (τv) i period malih opterećenja (τm) – slika 2.6 (a); granica između njih nije tačno definisana, a trajanje tih perioda zavisi od oblika krive trajanja opterećenja, odnosno od karakteristika potrošača.

• Period malih opterećenja traje obično nekoliko sati (4 ÷ 6). Ako se količina energije potrebna za taj period podijeli sa trajanjem tog perioda (τm), dolazi se do srednjeg opterećenja (Nk) u njemu – slika 2.6 (b).

• To je ujedno i konstantni dio opterećenja i u razdoblju velikih opterećenja (τv).

• Potrebna konstantna energija proporcionalna je opterećenju Nk (Ek = 24 Nk), a potrebna varijabilna energija Ev je razlika između ukupno potrebne energije E i konstantne energije Ek'. Analogno se i maksimalno opterećenje dijeli na konstantno (Nk) i varijabilno (Nv).

U dijagramima opterećenja i trajanja opterećenja, energija je prikazana površinom u tom dijagramu. Pogodnije je i često se koristi kriva energija snaga, definisana izrazom:

Page 13: energetika 5

13

a njegovo rješavanje se vrši grafički ili

pak integrisanjem (slika 8).

• Analiza prilika u EES ipak se najčešće sprovodi na osnovu mjesečnih (ili dekadnih) krivulja trajanja opterećenja.

• Da bi potrebe potrošača bile zadovoljene, elektrane moraju biti sposobne "proizvesti" u posmatranom periodu potrebnu energiju uz potrebnu snagu.

U EES gdje postoje samo TE, potražnja potrošača biće zadovoljena ako je suma raspoloživih snaga termoelektrana (Nt) veća od maksimalnog opterećenja (Nmax) u promatranom periodu, ili upravo jednaka njemu, tj.:

Ove veličine Nt i Nmax treba posmatrati na istom mjestu u mreži (najčešće na pragu temoelektrane). Suma raspoloživih snaga (SNt) uvijek je manja od sume maksimalnih snaga (SNmax) zbog redovnih pregleda, popravaka i iznenadnih defekata. To se uzima u obzir faktorom rezerve (r>1):

• Svrha analiza prilika u EES je da se odredi mogućnost zadovoljenja potražnje i najekonomičniji način da se to uradi sa postojećim elektranama, a u slučaju potrebe za novom termoelektranom, određuje se kakve bi nove trebalo graditi.

• To se čini tako da se (na dijagramu N-E) pojedinim elektranama daje zadatak njihovog snabdijevanja energijom i one se «smještaju» u dijagrame, tako da se potražnja zadovolji uz minimalne troškove.

Metode predviđanja proizvodnje i potrošnje energije

• Racionalnost korištenja energije je ranije razmatrana uglavnom u okviru određenog ciklusa preko njegovog stepena korisnosti, dok je odlučujući kriterijum za promjenu bio minimum troškova proizvodnje, pri čemu je korištena prednost jeftine sirovine i niskih investicija.

• Nije se vodilo računa o kriterijima čuvanja energije, odnosno resursa uopšte. Dolazilo je, ali i danas često dolazi, do nesklada između razvoja potreba i mogućnosti njihovog zadovoljenja.

E=F( N )=∫N

τ⋅dN

∑ N max=ρ⋅∑ N t

∑ N t≥Nmax

Page 14: energetika 5

14

• Praktični zadatak energetike kao naučne discipline je planiranje (predviđanje) budućih potreba energije pojedinih užih ili širih područja. Za rješavanje tog zadatka primjenjuju se razni postupci, među kojima značajno mjesto imaju matematički modeli.

• Modeliranje energetskih ciklusa obuhvata modeliranje globalnog razvoja energetskih potreba kontinenta ili svijeta u cjelini, te modeliranje tokova energije i razvoja energetike u proizvodno-potrošačkim sistemima (npr. u industrijskim pogonima, gradovima i regijama).

• Metode predviđanja proizvodnje i potrošnje energije uslovno se mogu podijeliti na: komparativne, ekstrapolacione, korelacione i modelske.

• Komparativne metode se, u stvari, svode na intuitivno-empirijske postupke, a ekstrapolacione i korelacione metode se zasnivaju na utvrđivanju međuzavisnosti između manjeg broja (dva do tri) opštih parametara kojima se, kako je uobičajeno, definiše energetski sistem.

• Modelske metode se zasnivaju na tzv. strukturnim modelima proizvodno-potrošačkog energetskog sistema. Posebno mjesto u ovoj grupi zauzimaju ekonomsko-energetski modeli razvoja.

• Strukturnim bilansima se na eksplicitan način opisuje veza izmedu učesnika proizvodno-potrošačkog energetskog sistema.

Proizvodno - potrošački energetski sistemi

• Strukturna šema tog sistema sastojala bi se iz sistema proizvodnje energije (SPRE) i sistema potrošnje energije (SPOE).

• Prvi se sastoji od tri podsistema: sistem proizvodnje primarne energije (SPE), sistem proizvodnje sekundarne energije (SSE) i sistem transporta energije (STE).

• Drugi sistem se sastoji od podsistema: sistem proizvodnje sirovina (SSI), sistem proizvodnje materijala i robe (SPR) i sistem tranzita energije (STR).

• Primjer strukturne šeme energetskog sistema dat je na slici 9.

• Podsistem za transport nosilaca energije (STE) obuhvata sve mehanizme za transportovanje (prenos i distribuciju) nosilaca energije. Pod prenosom nosilaca energije podrazumijeva se transport čvrstog, tečnog i gasovitog goriva, zatim električne energije i toplote od mjesta

Page 15: energetika 5

15

proizvodnje do sabirnog centra, smještenog u blizini zone potrošnje. Pod distribucijom se podrazumijeva transport nosilaca energije od sabirnog centra do neposrednih potrošača.

• Posebno interesantan problem u energetici je skladištenje energije (stvaranje zaliha energije). To se vrši u objektima za akumulaciju, koji su, naravno, ograničenog kapaciteta.

• Proizvodno-potrošni sistem je dinamičan i mora se regulisati u opsegu kapaciteta akumulacije. Regulacija sistema, počev od maksimalne snage proizvodnje, započinje postupnim snižavanjem efektivne snage proizvodnih objekata do tehničkog minimuma; poslije toga se pristupa isključivanju pojedinih proizvodnih objekata.

• Skladištenje energije je tehnički problem prvostepenog značaja u energetici, a koji, nažalost, još nije riješen na zadovoljavajući način, pogotovu kada je u pitanju električna energija.

• Hidro i pumpne akumulacije su jedini ekonomski opravdani i tehnički pouzdani načini za skladištenje energije u velikim EES.

• (Pumpne akumulacije u sistemu reverzibilne hidroelektrane rade sa relativno niskim stepenom korisnosti, ali imaju i opravdanja svoje postojanosti).

• Kada je riječ o sistemu potrošnje energije (SPOE) treba konstatovati da se energija dijelom javlja u nominalnim nosiocima energije, dijelom je "ugrađena" u reprodukcioni materijal i robu, a ostatak energije ne prelazi u novi "materijalizovani" oblik (anergija).

• Praćenje tokova energije u sferi potrošnje je složen zadatak, a tako prihvaćeni model beznadežno složen, pa se često uvode posebne konvencije i uprošćenja.

• Posmatrajući sistem potrošnje energije (SPOE) na prethodnoj šemi (slika 9), uočavaju se tri podsistema: SSI, SPR i STR.

• Sistem proizvodnje sirovina (SSI) se sastoji od rudnika i drugih nalazišta prirodnog sirovog materijala, postrojenja za oplemenjivanje, prečišćavanje i primarnu preradu ovog materijala

• Pod pojmom korisna potrošnja energije podrazumijeva se upotreba energije u korisne ciljeve.

• Ostvarenje takvih ciljeva se postiže najčešće posredstvom odgovarajućih uređaja u koje se energija dovodi u vidu nosilaca finalne energije.

• Određena količina utrošenog nosioca finalne energije, po jedinici obavljenog rada, naziva se specifična potrošnja.