К ВОПРОСУ О МЕТОДАХ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

 Потребность человечества в электрической энергии с каждым годом растёт. Опираясь на отечественный и зарубежный опыт, можно заметить, что кризисные явления в стране и в энергетике отрицательным образом влияют энергетическую эффективность, которая включает в себя передачу, распределение и потери энергии в электрических сетях [4]. Потери электрической энергии, находящиеся в диапазоне 6 – 7 % считаются удовлетворительными. По мнению международных экспертов, допустимые потери составляют 12 - 13 % [13]. По данным Росстата в период с 1994-2009 год, в электрических сетях нашей страны, наблюдается рост потерь электроэнергии. Среднее значение потерь составляет 11,3%. Максимальное значение было зафиксировано в 2003 году и составляло 13,15 %.

С увеличением потерь энергии возрастает нагрузка на электростанцию и как следствие увеличивается удельный расход топлива, что нерационально при нынешней экологической ситуации и стремительном сокращении не возобновляемых источников энергии.

Величина потерь является одним из компонентов тарифа на электроэнергию. Снижение уровня потерь представляется весьма актуальной задачей, особенно в свете реализации обнародованной руководством РАО «ЕЭС России» программы сдерживания тарифов [2].

Энергосбережение, включающее в себя снижение потерь энергии и рациональное её использование - есть стратегическая задача государства, и одновременно основной метод обеспечения энергетической безопасности.

Так в статье 24 Федерального Закона № 261-ФЗ [14] предъявляются требования по сокращению энергетических ресурсов, в размере трёх процентов ежегодно на предприятиях муниципальной и бюджетной сферы.

Программа Правительства РФ «Энергоэффективность и развитие энергетики», подпрограмма « Развитие и модернизация электроэнергетики» [11], предполагает сокращение издержек на все виды энергоресурсов.          Согласно положению об энергетической стратегии РФ до 2030 года, потери энергии должны составлять менее 8% от отпуска в сеть [12].

Без развития электроэнергетики не возможен рост экономики. Поэтому, все государственные  программы, направленные на развитие экономики страны, могут быть реализованы только при одновременном развитии с электроэнергетикой.

Из выше перечисленного следует, что снижение потерь электроэнергии является чрезвычайно актуальной задачей, которая решается на государственном уровне.

Потери электроэнергии разделяют на четыре составляющие [6]:

• технические потери, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электрической энергии по сетям. К ним относят: потери в трансформаторах, линиях электропередач, различных реакторах и других устройствах. Определяются расчётным путём;
• расход электрической энергии на собственные нужды подстанций;
• потери электрической энергии, обусловленные погрешностью системы учёта. Включают в себя более 30 факторов;
• коммерческие потери. К ним относят: хищения энергии, ошибки при выставлении счетов, несоответствия снятия дат показаний, наличие бесхозных потребителей, долги граждан др.

Исходя из составляющих потерь электроэнергии, можно выделить три направления решения данной проблемы. Во-первых, это реконструкция электрических сетей и совершенствование системы управления сетями. Во-вторых, модернизация системы учёта электроэнергии. Но главное направление – это снижение коммерческой составляющей. Поскольку данный вид потерь преобладает в распределительных сетях РФ.

Вопросом снижения потерь электроэнергии занимаются многие аспиранты, ученые, вузы, предприятия и другие организации. В научно-электронной библиотеке elibrary имеется множество статей посвящённых данной проблематике. Рассмотрим методы снижения потерь энергии, предлагаемые авторами.

В работе [1] авторы акцентируют внимание на таком понятии как  качество электрической энергии. Для каждой электроустановки имеются свои пределы отклонения текущих показателей энергии от оптимальных. В работе исследуются взаимные отклонения напряжений: оптимального, среднего, текущего. В результате расчета авторами выяснено, что отклонение текущего напряжения от среднего вызывает потери энергии в 95,5%, среднего от оптимального 4,5%. Следовательно, наиболее целесообразным является внедрение специальных регулирующих устройств для снижения «отклоняемости» текущего напряжения от его среднего значения.

В статье [15] затрагивается проблема потерь электроэнергии на промышленных предприятиях. Главой целью исследования авторов было определение зависимостей позволяющих быстро оценивать изменение потерь энергии при различных режимах работы предприятия. Одним из показателей режимов работы является суточный график электрической нагрузки, выравнивание которого способствует снижению потерь энергии и повышению энергоэффективности предприятия. Схожие выводы делают авторы в работе [3], которые исследовали нагрузочные потери энергии на элементе сети с активным сопротивлением. По итогам расчётов авторы говорят, что снижение потерь электроэнергии достигается при полной стабилизации графика нагрузки в рассматриваемый период. Стабилизация нагрузки приводит к минимуму потерь активной энергии при передаче реактивной и полной энергии.

В монографической статье [8] рассматриваются способы снижения уровня несимметрии токов и напряжений при одновременном повышении качества электроэнергии в распределительных сетях 0.38 кВ. Автором предлагаются следующие способы: использование симметрирующего эффекта, получаемого при переходе электрической сети в полузамкнутый или замкнутый режим. Применение продольно-поперечного регулирования напряжения обратной последовательности и подключение трансформаторов с применением различных схем подключения. Перераспределение нагрузок по фазам электрической сети. Указанные методы повышают качество электрической энергии и пропускную способность сетей, снижая потери.

Исследованию потерь в сельских распределительных сетях 0,38кВ, посвящена работа [9]. Данные сети имеют сложную конфигурацию и большую протяжённость, что приводит к снижению качества электроэнергии и увеличению потерь. Проведя экспериментальные исследование, проанализировав полученные данные, исследователи, предложили практические рекомендации для устранения имеющихся проблем, а именно внедрение в сеть симметрирующего устройства с автоматическим регулированием мощности.

В работе [10] авторы, рассматривая конкретное устройство, трансформатор,  предлагают принципиальной новый метод снижения потерь, это – использование сверхпроводящих материалов, которые дают возможность уменьшить нагрузочные потери, массу трансформаторов и реактивное сопротивление, с одновременным повышением нагрузочной способности трансформатора. Так же в своей работе авторы рассматривают опыт зарубежных стран. В Финляндии 80% низковольтных сетей выполнены с использованием самонесущих изолированных проводов. Благодаря чему потери в сетях составляют от 3 до 4 %.

Все выше рассмотренные методы относятся к снижению технических потерь в электрических сетях и потерь на собственные нужды предприятий.

Методы снижения коммерческих потерь описали авторы в работе [7]. Прилагаемые ими способы: совершенствование системы приёма платежей, борьба с неплательщиками, применение различных устройств затрудняющих хищения электроэнергии, устранение бесхозных потребителей, повышение заинтересованности населения в снижении потерь энергии и в энергосбережении. Значительную часть коммерческих потерь составляет погрешность измерений электроэнергии, которая включается в себя более 30 составляющих. Один из способов снижение погрешности, это замена электрических счётчиков на более точные и современные.

Погрешностям в определении потерь энергии была посвящена статья [5]. В работе сравниваются два метода расчёта нагрузочных потерь электрической энергии. Первый метод, раздельное вычисление потерь по направлениям, второй метод без разделения. В результате численного эксперимента, исследователями сделан вывод: оба метода вносят методические погрешности, занижающие реальные значения потерь. Для вычисления потерь на практике предпочтительнее использовать второй метод т.к. он вносит меньшую погрешность в расчёты.

К описанным ранее методам снижения коммерческих потерь, можно отнести мысль авторов в работе [13], о создании «автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии» (АСКУЭ) – обеспечивающей коммерческий учет электроэнергии на объектах жилого, коммерческого и производственного назначения. Единый диспетчерский центр отслеживает количество потребляемой и переданной электроэнергии как одного дома, так и целого района города.

Основным  направление сбыта электроэнергии является обеспечение бытовых нужд граждан. По причине халатности и недобросовестности человека, в масштабах всей страны и происходит рост потерь энергии. По мнению авторов данной статьи, основным направлением снижения потерь электроэнергии является мероприятия по снижению коммерческих потерь, путём налаживание диалога между сбытовыми компаниями и рядовыми гражданами. Открытость, прозрачность, честность и четкое следования правилам с обеих сторон в целом могут положительно повлиять на энергоэффективность страны.

Список литературы:

1. Аванесов  В.М., Садков Е.В. Анализ структуры потерь электрической энергии в электроустановках при отклонении напряжения от оптимального значения // Энергосбережение. — 2005. — №4. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://elibrary.ru/item.asp?id=12196220 (дата обращения 15.04.2016)
2. Болонкина  Е.А., Тюпикова Т.В. Структура потерь электрической энергии на примере Дубенских электрических сетей // Системный анализ в науке и образовании. — 2009. — №2. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://elibrary.ru/item.asp?id=12499827 (дата обращения 15.04.2016)
3. Борисов Г.А., Тихомирова Т.П. Оценка динамической составляющей нагрузочных потерь энергии  в элементах электрических сетей // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. — 2014. — №4. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=21735905 (дата обращения 16.04.2016)
4. Воротницкий В.Э. [и др.] Снижение потерь электроэнергии в сетях. Динамика, структура, методы анализа и мероприятия // Энергосбережение. — 2005. — №2. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2833 (дата обращения 16.04.2016)
5. Кондаков В.Ю., Крылов В.С. Анализ методов расчёта потерь электрической энергии применяемых на оптовом рынке электроэнергии // Интеркспо ГЕО-СИБИРЬ.— 2011. — №2(5). [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://elibrary.ru/item.asp?id=17938337 (дата обращения 15.04.2016)
6. Кравченко А.В., Дербенёва В.Ю. Эффективность управления электрическими сетями за счёт снижения потерь энергии // Производственный менеджмент: теория, методология, практика. — 2014. — №1. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://elibrary.ru/item.asp?id=22509680 (дата обращения 15.04.2016)
7. Лисина Л.Ф. Потери мощности и энергии в городских электрических сетях // Вестник ангарского государственного технического университета. — 2012. — №1(1). [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=19115539 (дата обращения 15.04.2016)
8. Лукина Г.В. Способы и технические средства для снижения дополнительных потерь мощности и повышение качества электрической энергии // Вестник ИрГСХА. — 2008. — №31. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://elibrary.ru/item.asp?id=23076565 (дата обращения 16.04.2016)
9. Наумов И.В., Подъячих С.В., Иванов Д.А. Качество электрической энергии  и снижение дополнительных потерь мощности в электрических сетях // Вестник ИрГСХА. — 2009. — №37. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://elibrary.ru/item.asp?id=14871847 (дата обращения 15.04.2016)
10. Овчаренко Т.И., Васюченко П.В. Особенности внедрения мероприятий по снижению потерь электрической энергии на действующих предприятиях // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. — 2012. — №8(102). [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=21712961 (дата обращения 15.04.2016)
11. Программа Правительства РФ «Энергоэффективность и развитие энергетики». [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://programs.gov.ru/Portal/ (дата обращения 12.10.2015)
12. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года». [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.consultant.ru/popular/ (дата обращения 12.04.2016)
13. Стрекозова М.В. Потери при передаче и системы учета электрической              энергии. Материалы 3-й всероссийской научно-технической  конференции «Перспективное развитие науки, техники и технологий» Курск, 18 окт. 2013г. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=22904070  (дата обращения 15.04.2016)
14. Федеральный закон от 23.11.2009г №261-ФЗ «Об энергосбережении и о  повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:https://www.consultant.ru/popular/  (дата обращения 25.09.2015)
15. Шклярский  Я.В., Брагин А.А. Снижение потерь энергии в электрических сетях  предприятий  //  Известия вузов. Горный журнал. — 2013. — №1. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=18866107  (дата обращения 15.04.2016)