Экономика предприятия электроэнергетики. Учебное пособие

Графики тепловых нагрузок

Графики тепловых нагрузок в отличие от графиков электрических нагрузок строятся не для энергосистемы в целом, а для отдельных районов теплоснабжения или отдельных потребителей.

Выделяются следующие виды тепловых нагрузок:

1.  технологические нужды промышленных предприятий (пар различных параметров);
2. отопление жилых домов и промышленных объектов;
3.  вентиляция промышленных зданий, учреждений, объектов социально-культурного назначения;
4.  кондиционирование воздуха на промышленных предприятиях, объектах социально-культурного назначения;
5. горячее водоснабжение.

По виду теплоносителя тепловое потребление делится на потребление пара и потребление горячей воды.

При отпуске тепла в виде пара графики нагрузки строятся в весовых единицах (тонны пара в час). Нагрузка в горячей воде определяется в энергетических единицах (ГДж в час или Гкал в час).

Так же как и для электрической нагрузки, имеют место суточные, недельные и годовые графики тепловых нагрузок.

Все виды тепловых нагрузок в большей или меньшей степени изменяются как в течение суток, так и в течение года. Эти изменения обусловлены следующими факторами:
— изменениями температуры наружного воздуха;
— бытовыми и производственными режимами потребителей.

3.2.1. Суточные графики тепловых нагрузок

В отличии от  электрической нагрузки потребление тепловой энергии более стабильно в течение суток.

Технологические нужды промышленных предприятий

Расход тепловой энергии на технологические нужды мало зависит от температуры наружного воздуха, и поэтому конфигурация графиков технологической (обычно паровой) нагрузки в основном определяется режимом работы (количеством рабочих смен) промышленных потребителей. Для потребителей с трехсменным режимом работы конфигурация графика технологического потребления трехступенчатая (по сменам), учитывающая только соотношение величин нагрузки по сменам (рис.3.13).

Рис.3.13. График технологического потребления для трехсменного производства

Для предприятий ряда отраслей (бумажные фабрики, нефтеперегонные предприятия и ряд других) объем потребления практически не меняется в течение суток (рис.3.14).

Рис. 3.14. График технологического потребления для трехсменного непрерывного производства

При двухсменном режиме работы график технологического потребления будет, естественно, другой конфигурации (рис.3.15).

Рис.3.15. График технологического потребления для двухсменного производства

Тепловая нагрузка, обеспечиваемая горячей водой

Наиболее сложную конфигурацию имеет суточный график тепловой нагрузки горячего водоснабжения (рис.3.16). Он характеризуется малой нагрузкой ночью, наличием утреннего краткосрочного пика и более длительного вечернего.

Рис. 3.16. График нагрузки горячего водоснабжения

Тепловая нагрузка горячего водоснабжения является круглогодичной, однако летом расход тепловой энергии на горячее водоснабжение снижается до 0.75 от зимнего. Суточный коэффициент неравномерности нагрузки горячего водоснабжения, т.е. отношение максимальной величины к средней, составляет 2.0?2.2.

Расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха полностью определяется температурой окружающего воздуха, и поэтому эта нагрузка типично сезонная, зависящая от климатических условий.

Важной характеристикой отопительной нагрузки является ее максимальное значение, которое есть функция разницы температур

(3.5)

где  — расчетная температура воздуха в помещении,18-20  °С;
— расчетная температура наружного воздуха для отопления. Для различных климатических зон она колеблется от -18 до -40 °С.
Отопительная нагрузка  при любой температуре определяется в зависимости от величины максимальной нагрузки по выражению

(3.6)

где -температура наружного воздуха, для которой необходимо определить величину отопительной нагрузки.

Так как отопление жилых домов и других объектов социально-бытового назначения производится круглосуточно, а температура наружного воздуха, определяющая величину нагрузки, как правило, в течение суток меняется мало, то график отопительной нагрузки постоянен в течение суток (рис.3.17).

Рис 3.17 Суточный график отопительной нагрузки  бытовых потребителей

Отопление промышленных и других предприятий, работающих в одну или две смены, также производится круглосуточно, хотя может иметь место меньшая интенсивность в ночные часы (рис.3.18).

Рис. 3.18. Суточный график отопительной нагрузки промышленных потребителей

Конфигурация графиков вентиляционной нагрузки и кондиционирования воздуха аналогична конфигурации графиков отопительной нагрузки. При определении максимального значения вентиляционной нагрузки расчетная температура наружного воздуха принимается выше, чем для отопительной нагрузки (0.5 ?0.6 ).
Для коммунально-бытового сектора вентиляция обычно применяется только в учреждениях и предприятиях бытового обслуживания и составляет 30-60 % расчетного значения отопительной нагрузки. Вентиляционная нагрузка промышленных предприятий может значительно превышать отопительную нагрузку.

3.2.2. Годовые графики тепловых нагрузок

Ввиду зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха годовые календарные графики могут быть достаточно точно построены только для технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения.
Годовой график технологической нагрузки, также как и годовой график электрических нагрузок, фиксирует изменение максимальных нагрузок через месяц. Величина месячного максимума нагрузки рассматривается как наибольшее из значений суточных максимумов нагрузки за данный месяц (рис. 3.19, 3.20).

Для отопительной нагрузки наибольшее применение находит график годовой продолжительности тепловых нагрузок, который строится на основе двух графиков:
1. Годовой кривой стояния температур наружного воздуха (из приведенного примера (рис.3.21) видно, что температура ниже -16 °С наблюдается в течение 1000 часов, а температура ниже +8 °С соответствует всей продолжительности отопительного периода).

Рис.3.21. График продолжительности стояния температур наружного воздуха

Данному графику соответствует расчетная температура для отопления -28 °С и продолжительность отопительного периода — 5000 часов.
2. Зависимости величины отопительной нагрузки от температуры наружного воздуха (рис.3.22):

(3.7.)

Рис.3.22. Зависимость отопительной нагрузки от температуры
наружного воздуха

Совмещая эти два графика, можно получить искомую зависимость. Данный график показывает изменение отопительной нагрузки в течение отопительного периода (рис.3.23).

Рис. 3.23. График отопительной нагрузки по продолжительности

Обычно отопительный график по продолжительности совмещают с графиком нагрузки горячего водоснабжения, т.е. нагрузки, также обеспечиваемой за счет теплоносителя горячей воды. В этом случае график по продолжительности выглядит следующим образом (рис.3.24):

Рис.3.24. Совмещенный график по продолжительности нагрузки, покрываемой за счет горячей воды

 Для характеристики графиков отопительной нагрузки используется показатель числа часов использования максимума отопительной нагрузки. При известных продолжительности отопительного периода и средней температуре отопительного периода его можно определить следующим образом:

.

(3.8)

Для различных климатических районов эта величина находится в пределах от 1500 до 2000 часов.