34
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1(28),
март
2023
В
статье
предлагается
практический
подход
для
визуали
-
зации
определения
максимума
нагрузки
южных
энергосис
-
тем
,
который
сопровождается
изменением
типовой
формы
графика
нагрузки
(
двугорбый
)
в
период
летнего
макси
-
мума
нагрузок
.
Влияние
на
форму
графика
нагрузки
ока
-
зывает
коммунально
-
бытовой
характер
присоединенных
к
электрическим
сетям
потребителей
,
наличие
большого
ко
-
личества
курортных
зон
Черноморского
и
Азовского
побе
-
режья
,
а
также
ежегодно
повторяющиеся
периоды
экстре
-
мально
высоких
температур
окружающего
воздуха
в
связи
с
наблюдаемым
изменением
климата
.
О
прогнозных
значениях
летнего
максимума
электрических
нагрузок
энергосистемы
Республики
Адыгея
и
Краснодарского
края
Эдуард
ШКЕРЕДА
,
инженер
II
категории
Службы
релейной
защиты
и
автоматики
ПАО
«
Россети
Кубань
»
Э
нергосистема
Республики
Адыгея
и
Краснодарского
края
(
далее
—
Кубанская
энергосистема
)
входит
в
состав
операционной
зоны
филиала
АО
«
СО
ЕЭС
» —
ОДУ
Юга
.
Климат
на
большей
части
обслуживаемой
территории
умеренно
-
континен
-
тальный
,
на
Черноморском
побережье
южнее
Туапсе
—
субтропический
.
Средняя
тем
-
пература
января
—
минус
2,6°C (
на
равнине
—
минус
3–5°C,
на
побережье
—
плюс
5°C,
в
горах
—
минус
8°C).
Средняя
температура
июля
—
плюс
22,6°C (
на
равнине
—
плюс
22°C,
на
побережье
Черного
моря
—
плюс
25°C;
в
горах
—
плюс
13°C).
Значительное
влияние
на
потребление
электрической
энергии
(
мощности
)
оказы
-
вают
курорты
федерального
значения
—
Сочи
,
Геленджик
и
Анапа
,
а
также
курорты
краевого
значения
—
Ейск
,
Горячий
Ключ
и
Туапсинский
район
.
Кроме
того
,
известные
туристские
центры
расположены
в
Темрюкском
,
Абинском
,
Апшеронском
,
Славянском
,
Мостовском
,
Лабинском
,
Майкопском
районах
,
окрестностях
города
Новороссийска
.
Владимир
БОГДАН
,
к
.
т
.
н
.,
начальник
Службы
электри
-
ческих
режимов
ПАО
«
Россети
Кубань
»
Перспективное
планирование
35
Около
половины
общего
прироста
и
потребления
электроэнергии
в
Кубанской
энергосистеме
формируется
за
счет
спроса
на
электроэнергию
в
сфере
услуг
и
домаш
-
них
хозяйствах
(
рисунок
1).
Суммарная
доля
бытовых
по
-
требителей
и
сферы
услуг
составляет
порядка
45%,
что
является
определяющим
для
формы
графика
нагрузки
.
Известно
,
что
к
основным
факторам
,
определяющим
потребление
электрической
энергии
(
мощности
),
отно
-
сятся
:
характер
нагрузки
(
бытовой
или
промышленный
),
цикл
труда
,
температура
окружающего
возду
-
ха
,
освещенность
,
скорость
ветра
,
влажность
и
т
.
д
.
Независимо
от
определения
влияющей
составляющей
каждого
фактора
на
общий
график
нагрузки
(
прогнозируемый
коэффициент
уча
-
стия
),
сам
процесс
электропотреб
-
ления
носит
случайный
характер
,
при
этом
форма
суточного
графика
энергосистемы
или
центра
питания
35–110
кВ
обычно
является
«
дву
-
горбой
» (
рисунок
2),
содержит
ноч
-
ной
провал
(03:00–04:00),
утренний
(09:00–10:00)
и
вечерний
максимум
(18:00–22:00)
в
зависимости
от
вре
-
мени
года
(
а
именно
:
декабрь
,
ян
-
варь
—
в
18:00;
февраль
,
октябрь
,
ноябрь
—
в
19:00;
март
,
апрель
,
сентябрь
—
в
20:00;
май
,
август
—
в
21:00;
июнь
,
июль
—
в
22:00).
Кубанская
энергосистема
является
южной
и
в
течение
более
10
лет
имеет
локальный
максимум
в
летний
период
.
Поэтому
«…
наличие
локального
максимума
вносит
опре
-
деленные
сложности
в
процесс
подготовки
математи
-
ческих
моделей
прогнозирования
,
поскольку
объем
по
-
требления
в
эти
периоды
зависит
от
многих
социальных
Рис
. 1.
Мнемосхема
и
данные
ОИК
Кубанской
энергосистемы
Рис
. 2.
Типовой
суточный
график
нагрузки
Кубанской
энергосистемы
(1 —
зима
; 2 —
лето
)
6000
5500
5000
4500
4000
0
6
12
18
24
Дневной
максимум
на
15:00
Ночной
провал
03:00–04:00
09:00–10:00
18:00–22:00
Дневной
провал
Утренний
максимум
Вечерний
максимум
t
,
час
P
,
МВт
36
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1(28),
март
2023
факторов
и
весьма
трудно
предсказуем
.
По
Кубани
это
связано
с
увеличением
рекреационной
(
курортной
)
на
-
грузки
в
районах
Сочи
,
Геленджика
и
Анапы
.
Повышение
летней
нагрузки
в
южных
энергосистемах
также
связано
с
дополнительной
нагрузкой
от
приборов
кондициони
-
рования
.
В
этот
период
коэффициент
температурного
влияния
меняет
свой
знак
с
отрицательного
на
положи
-
тельный
,
при
увеличении
температуры
нагрузка
повыша
-
ется
…» [1].
Авторами
на
основании
многолетних
исследований
установлено
,
что
максимум
нагрузки
Кубанской
энергосис
-
темы
приходится
на
летний
период
в
июле
или
августе
.
Пик
нагрузок
происходит
в
дневное
время
с
14:00
до
15:00.
Усло
вием
его
проявления
или
превышения
над
прошлым
годом
является
наличие
высоких
температур
32–42°
С
и
более
в
течение
длительного
времени
(
ориентировочно
5–7
дней
).
Разовые
пики
температур
окружающего
воздуха
в
течение
1–2
дней
не
приводят
к
достижению
максимума
нагрузок
.
На
основе
многолетних
наблюдений
установлено
,
что
для
Кубанской
энергосистемы
существуют
четыре
харак
-
терных
периода
зависимости
температуры
окружающего
воздуха
от
месяца
года
:
1)
зимний
период
(
декабрь
,
январь
,
февраль
)
с
диапазо
-
ном
температур
от
–15°
С
до
+10°
С
;
2)
межсезонье
(
март
,
апрель
,
май
,
ноябрь
)
с
диапазоном
температур
от
–3°
С
до
+25°
С
;
3)
летний
период
(
июнь
,
сентябрь
)
с
диапазоном
темпера
-
тур
от
+15°
С
до
+35°
С
;
4)
летний
период
экстремально
высоких
температур
с
ди
-
апазоном
от
+30°
С
до
+42°
С
(
июль
,
август
).
Минимальное
потребление
электрической
энергии
(
мощно
-
сти
)
в
дневное
время
в
Кубанской
энергосистеме
наблюдается
при
постоянстве
в
течение
1–2
суток
(
установившийся
тепловой
ре
-
жим
)
средней
температуры
окру
-
жающего
воздуха
22°
С
в
15:00
(
минимальный
тренд
потребле
-
ния
).
Диапазон
температур
от
+20°
С
до
+22°
С
,
при
котором
длительное
и
систематическое
воздействие
на
человека
обеспечивает
нормаль
-
ное
состояние
организма
при
ми
-
нимальном
напряжении
механиз
-
мов
терморегуляции
и
ощущение
комфорта
,
является
оптимальным
[2].
В
остальное
время
суток
темпе
-
ратура
окружающего
воздуха
ниже
и
в
ночное
время
обычно
достигает
12–16°
С
.
Считается
,
что
коэффициент
влияния
температуры
до
-
статочно
стабилен
для
энергосистем
,
при
этом
для
ручного
расчета
прогноза
мощности
или
электропотребления
упро
-
щенно
можно
пользоваться
диапазоном
0,5–1%
на
1°
С
из
-
менения
температуры
окружающего
воздуха
.
Проведенный
упрощенный
анализ
температурной
за
-
висимости
мощности
Кубанской
энергосистемы
показал
средний
коэффициент
значением
0,5–0,6%
для
наиболее
вероятного
диапазона
температур
от
–5°
С
до
+30°
С
.
В
2009–2010
годах
,
согласно
[3],
определен
порядок
расчета
коэффициентов
влияния
изменения
темпера
-
туры
окружающего
воздуха
на
изменение
потребле
-
ния
электрической
энергии
(
мощности
),
используемых
АО
«
СО
ЕЭС
»
в
качестве
исходных
данных
при
решении
задач
долгосрочного
планирования
энергетических
ре
-
жимов
ЕЭС
России
.
В
документе
определены
процедуры
расчета
,
начиная
от
подготовки
данных
,
определения
пе
-
реломных
точек
и
температурных
диапазонов
с
линейной
зависимостью
,
и
как
результат
—
определение
коэффи
-
циентов
влияния
.
Интерес
представляет
то
,
что
для
графических
при
-
меров
температурных
показателей
приведены
графики
«
электропотребление
—
среднесуточная
температура
окружающего
воздуха
»
для
двух
типовых
территорий
:
г
.
Москвы
(
Московской
области
)
и
Краснодарского
края
.
Среднесуточная
температура
на
графике
для
Красно
-
дарского
края
заканчивается
на
значениях
+30°
С
(
рису
-
нок
3).
Данная
граница
температурного
диапазона
в
насто
-
ящее
время
уже
неинформативна
,
так
как
в
период
летних
месяцев
(
июнь
-
июль
-
август
)
в
Кубанской
энергосистеме
количество
дней
с
температурами
от
+30°
С
до
+42°
С
(
а
ме
-
Рис
. 3.
Зависимость
потребления
электроэнергии
от
температуры
окружающего
воз
-
духа
на
территории
Краснодарского
края
в
2009
году
в
период
летних
месяцев
(
июнь
-
июль
-
август
)
68
33
38
43
48
43
38
–20
–15
–10
–5
0
5
10
15
20
25
30
До
30 °
С
Н
е
т
д
а
н
н
ы
х
t
, °
С
Потребление
,
млн
кВт
·
ч
Перспективное
планирование
37
стами
выше
+45°
С
)
достигает
30
дней
(
то
есть
суммарно
—
практически
целый
месяц
)
и
требует
своей
отдельной
проработки
.
Указано
,
что
региональ
-
ные
особенности
зависимо
-
сти
потребления
электриче
-
ской
энергии
(
мощности
)
от
температуры
окружающего
воздуха
могут
увеличивать
или
уменьшать
число
участ
-
ков
оптимальных
температур
на
графике
,
характеризуемых
одинаковой
тенденцией
изме
-
нения
потребления
электри
-
ческой
энергии
(
мощности
)
от
температуры
окружающего
воздуха
.
График
мощности
за
год
состоит
из
участков
(
рисунок
4):
–
общего
тренда
с
коэффициен
тами
роста
0; 0,5; 1; 1,5
(
а
в
отдельные
года
— 2);
–
локальных
температурных
зависимостей
(
две
гори
-
зонтальные
прямые
,
охватывающие
данные
за
месяц
и
зону
неопределенности
.
Указанная
зависимость
частично
была
озвучена
в
[1],
где
упоминалось
,
что
зависимость
нагрузки
от
ме
-
теофакторов
(
температура
и
освещенность
)
проявляется
в
запаздывании
изменений
электропотребления
по
отно
-
шению
к
температуре
окружающего
воздуха
в
пределах
15–22
часов
.
Авторами
предлагается
ввести
для
рассмотрения
данного
случая
«
новое
»
определение
для
характеристи
-
ки
имеющегося
в
графике
нагрузки
эффекта
памяти
фор
-
мы
—
петли
гистерезиса
.
Известно
,
что
гистерезис
—
запаздывание
изменения
физической
величины
,
характе
-
ризующей
состояние
вещества
или
системы
,
от
изменения
дру
-
гой
физической
величины
,
опре
-
деляющей
внешние
условия
.
Гистерезис
имеет
место
в
тех
случаях
,
когда
состояние
сис
-
темы
в
данный
момент
вре
-
мени
определяется
внешними
условиями
не
только
в
тот
же
,
но
и
в
предшествующие
мо
-
менты
времени
.
В
результате
для
цикличного
процесса
(
рост
и
уменьшение
внешнего
воздей
-
ствия
,
в
нашем
случае
—
тем
-
пературы
окружающего
возду
-
ха
)
получается
петлеобразная
(
неоднозначная
)
диаграмма
,
ко
-
Рис
. 4.
Зависимость
мощности
Кубанской
энергосистемы
от
температуры
окружающего
воздуха
в
2019
году
в
период
летних
месяцев
(
июнь
-
июль
-
август
)
на
15:00
Рис
. 5.
Зависимость
мощности
Кубанской
энергосистемы
от
температуры
окружающего
воздуха
в
2020
году
в
период
летних
месяцев
(
июнь
-
июль
-
август
)
на
15:00
5000
4000
3000
2000
1000
–10
–5
0
5
3
10
15
20 22
28
25
30
35
Зоны
неопределенности
«
петля
гистерезиса
»
Горизонтальные
участки
опти
-
мальных
температур
Оптимальная
температура
воздуха
t
, °
С
P
,
МВт
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
40
20
25
30
35
4500
МВт
Прогноз
максимальной
нагрузки
в
июне
2021
года
5500
МВт
Прогнозируемый
исторический
максимум
нагрузки
4982
МВт
Максимальная
фактическая
нагрузка
в
2020
году
3900
МВт
Фактическая
максимальная
нагрузка
в
июне
2021
года
Окончание
Начало
Август
Июль
Июнь
t
, °
С
P
,
МВт
торая
называется
петлей
гистерезиса
.
Известно
,
что
возни
-
кает
гистерезис
в
различных
веществах
и
при
разных
физи
-
ческих
и
социальных
процессах
.
Любая
система
автоматического
управления
(
регу
-
лирования
)
для
устойчивости
своего
функционирования
должна
обладать
гистерезисом
.
Наличие
петли
гистерезиса
,
то
есть
неопределенности
,
хаотичности
системы
в
принятии
решений
,
является
при
-
сущим
ей
свойством
и
служит
для
сохранения
ее
статич
-
ности
.
Фактически
вся
зависимость
потребления
электриче
-
ской
энергии
(
мощности
)
от
температуры
окружающего
воздуха
(
рисунки
5
и
6)
состоит
из
12
составляющих
(
по
месяцам
года
)
петель
гистерезиса
.
В
дальнейшем
предлагается
принять
допущение
,
что
запаздывание
потребления
электрической
энергии
(
мощ
-
ности
)
от
температуры
окружающего
воздуха
составляет
одни
сутки
(
то
есть
24
часа
),
так
как
анализ
нагрузки
воз
-
38
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1(28),
март
2023
можно
проводить
только
по
дан
-
ным
за
аналогичные
часы
в
раз
-
ные
сутки
.
ВЫВОДЫ
1.
Максимум
нагрузки
Кубанской
энергосистемы
приходится
на
летний
период
в
июле
или
ав
-
густе
.
Пик
нагрузок
происходит
в
дневное
время
(14:00–16:00).
Условием
его
проявления
или
превышения
над
прошлым
го
-
дом
является
наличие
высоких
температур
32–42°
С
и
более
в
течение
длительного
времени
(5–7
дней
).
2.
Минимальные
нагрузки
в
днев
-
ное
время
(14:00–16:00)
на
-
блюдаются
при
постоянстве
в
течение
1–2
суток
(
устано
-
вившийся
тепловой
режим
)
средней
температуры
окру
-
жающего
воздуха
22°
С
(
минимальный
тренд
потреб
-
ления
).
3.
Наличие
петли
гистерезиса
можно
наблюдать
в
гра
-
фике
зависимости
потребления
электрической
энер
-
гии
(
мощности
)
от
температуры
окружающего
возду
-
ха
,
что
является
свойством
энергосистемы
.
Данная
инерционность
,
в
целом
,
направлена
на
сохранение
ее
стабильности
.
4.
В
2020
году
для
Кубанской
энергосистемы
существовали
три
основных
выхода
на
разные
тренды
мощности
при
достижении
максимума
нагрузок
при
температуре
окру
-
жающего
воздуха
42°
С
: 4500
МВт
,
достигнут
максимум
4982
МВт
и
5500
МВт
.
5.
В
2021
году
для
Кубанской
энергосистемы
существовали
три
основных
выхода
на
разные
тренды
мощности
для
достижения
максимума
нагрузок
при
температуре
окру
-
Рис
. 6.
Зависимость
мощности
Кубанской
энергосистемы
от
температуры
окружающе
-
го
воздуха
в
2021
году
в
период
летних
месяцев
(
июнь
-
июль
-
август
)
на
15:00
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
40
20
25
30
35
4800
МВт
Прогноз
максимальной
нагрузки
в
июне
2021
года
6100
МВт
Прогнозируемый
исторический
максимум
нагрузки
5593
МВт
Максимальная
фактическая
нагрузка
в
2021
году
Окончание
Начало
Август
Июль
Июнь
t
, °
С
P
,
МВт
ЛИТЕРАТУРА
1.
Макоклюев
Б
.
И
.
Анализ
и
планирование
электропотре
-
бления
.
М
.:
Энергоатомиздат
, 2008. 295
с
.
2.
ГОСТ
30494-2011.
Здания
жилые
и
общественные
.
Па
-
раметры
микроклимата
в
помещениях
. URL: https://docs.
cntd.ru/document/1200095053.
3.
Методические
указания
по
определению
влияния
темпе
-
ратурного
фактора
на
потребление
электрической
энер
-
гии
(
мощности
).
Утв
.
распоряжением
ОАО
«
СО
ЕЭС
»
от
29.09.2009
№
70
р
с
изм
.
от
15.12.2010
№
75
р
.
жающего
воздуха
42°
С
: 4800
МВт
,
достигнут
максимум
5593
МВт
и
6100
МВт
.
6.
Следующий
исторический
максимум
нагрузки
для
Кубан
-
ской
энергосистемы
следует
прогнозировать
величиной
около
6100
МВт
.
Мы в TELEGRAM!
Присоединяйтесь к нам!
@eepir
Перспективное
планирование
Оригинал статьи: О прогнозных значениях летнего максимума электрических нагрузок энергосистемы Республики Адыгея и Краснодарского края
В статье предлагается практический подход для визуализации определения максимума нагрузки южных энергосистем, который сопровождается изменением типовой формы графика нагрузки (двугорбый) в период летнего максимума нагрузок. Влияние на форму графика нагрузки оказывает коммунально-бытовой характер присоединенных к электрическим сетям потребителей, наличие большого количества курортных зон Черноморского и Азовского побережья, а также ежегодно повторяющиеся периоды экстремально высоких температур окружающего воздуха в связи с наблюдаемым изменением климата.
