Управление энергосистемами в городах: электросистемами, системами коммунального газоснабжения, теплосетями.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Система электроснабжения включает следующие элементы:

1. генерация, т.е. производство электроэнергии;

2. транспорт, т.е. передача электроэнергии;

3. сбыт.

Производство электроэнергии осуществляется на электростанциях. В России – это тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС) и атомные (АЭС) электростанции.

Энергия пара на ТЭС и АЭС и энергия падающей воды на ГЭС преобразуются в электроэнергию с помощью турбин и генераторов. На ТЭС пар получается при сжигании газа, твердого (уголь, торф, биомасса) или жидкого (мазут, дизельное топливо) топлива, а на АЭС – в результате нагрева, вызванного ядерной реакцией. Себестоимость производства электроэнергии в итоге оказывается самой низкой на ГЭС. Т.к. падающая вода – бесплатный источник (однако надо учитывать существование налога за использование водного ресурса). Самой высокой является себестоимость электроэнергии, производимой на ТЭС.

Особенностью работы электроэнергетических систем является то, что электростанции должны вырабатывать столько мощности, сколько ее требуется в данный момент для покрытия нагрузки потребителей, собственных нужд станций и потерь в сетях. Поэтому оборудование станций и сетей должно быть готово ко всякому периодическому изменению нагрузки потребителей в течение суток или года. Для того чтобы наиболее экономично эксплуатировать электрическую станцию, персоналу диспетчерских служб энергосистемы необходимо заранее знать, как изменяется спрос на электрическую энергию. Зная эти изменения, персонал может подготовить остановку необходимого числа генераторов при снижении нагрузки и, наоборот, подготовить к пуску резервные генераторы при увеличении потребления энергии.

Энергосистемы оборудуются специальными диспетчерскими пунктами, которые оснащаются средствами контроля, управления, связью, четкой мнемонической схемой расположения электростанций, ЛЭП и понижающих подстанций.

Отличительной особенностью диспетчерской службы является полная ответственность диспетчера за работу электростанций, электросетей и электроснабжение потребителей. Распоряжение диспетчера является законом и должно безоговорочно выполняться всеми звеньями энергосистемы.

В системе управления электроэнергетикой большое значение имеют электронные цифровые вычислительные машины.

При аварии дежурный инженер должен найти пути и средства восстановления нормального режима, произвести требуемые переключения в схеме электрических соединений. При аварийных режимах в энергосистеме часто требуется выдать управляющий сигнал не более чем через 0,05 с. Человека здесь выручают автоматические устройства, обладающие при переработке информации большим, чем он, быстродействием.

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ

При проектировании газоснабжения городов принимают следующие системы распределения газа:

- одноступенчатые (с подачей газа потребителям только одного давления);

- двухступенчатые (с подачей газа потребителям по газопроводам других давлений – среднего и низкого, высокого и низкого, высокого и среднего);

- трехступенчатые (с подачей потребителям по газопроводам газа трёх давлений – низкого, среднего и высокого);

- многоступенчатые (с подачей потребителям по газопроводам газа низкого, среднего и высокого (до 0,6 и до 1,2 МПа) давлений).

Связь между газопроводами различных давлений, входящими в систему газоснабжения, предусматривается только через ГРП.

Одноступенчатые системы применяются при газоснабжении небольших населённых пунктов и сёл, многоступенчатые системы применяются для газоснабжения крупных. Наибольшее распространение получили двух- и трехступенчатые системы.

Наибольшее распространение в городах даже с относительно высоким уровнем промышленного газоснабжения имеют газопроводы низкого давления. Это объясняется повышенным требованием к прокладке газопроводов высокого давления в части расстояний между ними и зданиями и сооружениями, практически затрудняющими возможность их прокладки в пределах застроенной части города.

Системы газоснабжения городов и населённых пунктов могут быть тупиковыми, кольцевыми и смешанными.

Тупиковые газопроводы разветвляются по различным направлениям к потребителям газа. Недостаток этой схемы - различная величина давления газа у отдельных потребителей. Питание газом этих сетей происходит только в одном направлении, поэтому возникают затруднения при ремонтных работах.

Кольцевые сети представляют собой систему замкнутых газопроводов, благодаря чему достигается более равномерный режим давления газа у всех потребителей и облегчается проведение различных ремонтных и эксплуатационных работ.

Смешанная система газоснабжения состоит из кольцевых газопроводов и присоединяемых к ним тупиковых газопроводов.

В настоящее время города и населённые пункты газифицируют по кольцевой и смешанной системам.

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

Горячее водоснабжение (ГВ) – на практике используется 2 (открытая, закрытая) системы. При открытой системе водоразбора – вода из котла непосредственно используется при отоплении и ГВ. При закрытой системе – вода из котлов подходит к спец. устройству (теплообменник) имеется 2 контура циркуляции воды (внешний и внутренний).

На себестоимость производимого тепла влияет в числе прочих показателей эффективности использования оборудования и вид используемого топлива.

Различают два вида теплоснабжения – централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

1. групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;

2. районное – ТС городского района;

3. городское – ТС города;

4. межгородское – ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций – подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Коммунально-бытовая нагрузка

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии.

Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы делятся на закрытые и открытые.

В закрытых системах сетевая вода используется только как теплоноситель и из системы не отбирается. В местные установки горячего водоснабжения поступает вода из питьевого водопровода, нагретая в специальных водоводяных подогревателях за счет теплоты сетевой воды.

В открытых системах сетевая вода непосредственно поступает в местные установки горячего водоснабжения. При этом не требуются дополнительные теплообменники, что значительно упрощает и удешевляет устройство абонентского ввода. Однако потери воды в открытой системе резко возрастают, и состав воды ухудшается из-за присутствия в ней продуктов коррозии и отсутствия биологической обработки.