Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems
A number of important factors (energy security, economic efficiency, joining the European energy system) necessitate the development of a full-fledged, highly efficient system of automatic frequency and power regulation in the structure of the UES of Ukraine. The article presents the re...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/49 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871103099381219328 |
|---|---|
| author | Kulyk М.M. |
| author_facet | Kulyk М.M. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Kulyk М.M.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Kulyk М.M. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:30Z |
| description | A number of important factors (energy security, economic efficiency, joining the European energy system) necessitate the development of a full-fledged, highly efficient system of automatic frequency and power regulation in the structure of the UES of Ukraine. The article presents the results of the research on the organization of the structure of the SARCP according to the traditional approach (using generators-regulators for control) and the structure based on consumers-regulators. It has been proven that according to the main technical and economic indicators (amounts of necessary capital investments, net profit, payback period of capital investments, reduction of natural gas consumption (energy security), emissions of harmful substances) the structure of the SARCP based on consumers-regulators is undoubtedly better than the system with traditional structure. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2015.01.020 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:00:48Z |
| format | Article |
| fulltext |
20 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
Для надійного функціонування об’єднаних
електроенергетичних систем (ОЕС) повинна
бути вирішена проблема їх стійкості. Перехідні
електромеханічні процеси в енергосистемах
протікають за частки – одиниці секунд, тому
оперативний персонал не в змозі на них впли-
вати. Внаслідок цього проблема забезпечення
стійкості ОЕС на сьогодні в усьому світі вирі-
шена шляхом побудови в їх структурі спеці-
альних систем автоматичного регулювання
частоти і потужності (САРЧП) [1–4]. При
виникненні в ОЕС аварійного небалансу
потужності САРЧП автоматично включається і
ліквідує його (частіше за все в ОЕС утворюєть-
ся дефіцит потужності через аварійні відклю-
чення генераторів та ліній електропередаван-
ня). При цьому дефіцит потужності, що утво-
рився, ліквідується збільшенням потужності
генераторів, що охоплені САРЧП. В САРЧП
теоретично можуть використовуватись генера-
тори ГЕС, пиловугільних (ПВ) та газомазутних
(ГМ) ТЕС і навіть АЕС. Однією із основних
вимог до таких генераторів є забезпечення
необхідної швидкодії та наявність достатнього
діапазону регулювання. В умовах ОЕС України,
як показує аналіз, САРЧП, побудована на гене-
раторах-регуляторах, може використовувати
нові або реконструйовані ПВ-блоки, оскільки
в Україні діє заборона на регулювання блоків
АЕС, ГМ блоки є нерентабельними через висо-
кі ціни на паливо, українські ГЕС – не можуть
забезпечити достатньої потужності, а діючі ПВ
блоки є вкрай зношеними і не забезпечують
необхідну швидкодію.
УДК 621.311.661
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ СПОЖИВАЧІВ-РЕГУЛЯТОРІВ У СИСТЕМАХ
АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ЧАСТОТОЮ І ПОТУЖНІСТЮ
Низка важливих чинників (енергетична безпека, економічна ефективність, приєднання
до європейської енергосистеми) зумовлюють необхідність розроблення в структурі
ОЕС України повноцінної, високоефективної системи автоматичного регулювання
частоти і потужності (САРЧП). В статті наведені результати дослідження з організації
структури САРЧП за традиційним підходом (використання для управління генераторів-
регуляторів) та структури на основі споживачів-регуляторів. Доведено, що за основни-
ми техніко-економічними показниками (обсяги необхідних капіталовкладень, чистий
прибуток, термін окупності капіталовкладень, скорочення споживання природного газу
(енергетична безпека), викиди шкідливих речовин) структура САРЧП на основі спожи-
вачів-регуляторів є безсумнівно кращою за систему з традиційною структурою.
К л ю ч о в і с л о в а: автоматичне регулювання частоти і потужності, споживач-регуля-
тор, генератор-регулятор, теплонасосна станція, чистий прибуток, капіталовкладення,
термін окупності, економічний ефект.
© М.М. КУЛИК, 2015
М.М. КУЛИК, академік НАН України, д-р техн. наук, професор,
Інститут загальної енергетики НАН України,
вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03680, Україна
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ
ОБ’ЄКТІВ І СИСТЕМ ЕНЕРГЕТИКИ
21ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
Наразі ОЕС України функціонує у складі
енергетичного об’єднання, в яке входять енерго-
системи Російської Федерації, України та країн
Балтії. В цьому об’єднанні функціонує загальна
САРЧП, яка використовує ГЕС енергосистеми
Росії. Системні аварії, що відбувалися в Україні
протягом останніх років (відключення енерго-
блоків АЕС), показали її прийнятну ефектив-
ність. Однак таке становище не може вважа-
тись нормальним і в сучасних умовах довго
існувати не буде через низку чинників, серед
яких найбільш вагомими є наступні.
Енергетична безпека. ОЕС України є фунда-
ментом її паливно-енергетичного комплексу.
Ненадійне функціонування або (тим більше)
виведення з ладу енергосистеми країни призве-
де до колапсу як економіки, так і соціальної
сфери. Така ситуація виникає вже у разі від-
ключення ліній електропередавання (ЛЕП) між
українською та російською енергосистемами.
При цьому для стабілізації частоти в ОЕС
України будуть використовуватись лише засоби
первинного регулювання, а саме, автоматичні
регулятори швидкості турбін. Однак їх призна-
ченням є забезпечення стабільності частоти в
нормальних режимах, у разі ж аварійних від-
ключень крупних енергоблоків чи потужних
ЛЕП буде мати місце лавина зниження частоти.
Зупинити цей процес і не допустити розпаду
енергосистеми повинна автоматична система
частотного розвантаження, яка цілісність енер-
госистеми зберігає шляхом відмикання певної
частини споживачів з відповідними економіч-
ними та соціальними збитками. Таке положен-
ня спостерігалось в енергосистемі України у
1997 році, коли вона працювала у відокремле-
ному стані з енергосистемою Росії, а споживачі
страждали від так званих «віялових відклю-
чень» та від великих відхилень частоти від її
нормативних значень.
У поточних обставинах діє низка важливих
факторів (політичні, економічні, технологічні,
фінансові та ін.), які в змозі вже у близькій пер-
спективі призвести до значного зростання
потенційної загрози перерви електричних
зв’язків ОЕС України з енергосистемою Росії.
Це відокремлення спричинить фактичну руй-
націю САРЧП у складі української енергосисте-
ми, катастрофічне зниження надійності та яко-
сті електрозабезпечення економіки і соціальної
сфери країни і, як наслідок, до неприпустимого
зменшення рівня її енергетичної безпеки.
Економіка. Навіть за умови, що в май-
бутньому збережуться системні зв’язки між
енергосистемами України та Росії, використан-
ня маневрових потужностей російської енерго-
системи для роботи САРЧП ОЕС України
ближчим часом може стати неможливим через
економічні чинники.
Наразі енергосистема України отримує від
енергосистеми Росії фактично безоплатно
системні послуги із забезпечення надійного
функціонування САРЧП. Фінансові розрахун-
ки між енергосистемами України та Росії ґрун-
туються на принципі «нульового сальдо», сто-
рони домовились, що протягом доби у кожної з
них сума імпортованої електроенергії повинна
дорівнювати сумі експортованої. Тобто, в
поточному стані до уваги не береться той факт,
що для забезпечення надійної роботи САРЧП
енергосистеми України російські ГЕС повинні
тримати в стані обертового резерву один міль-
йон кіловат додаткових високоманеврових
потужностей. Такі умови є виключно вигідни-
ми для України, оскільки вона не оплачує
системні (вторинні) послуги. Однак необхідно
враховувати, що на внутрішньому російському
ринку електроенергії наразі вже реалізується
плата за надання системних послуг і потрібно
очікувати, що такі відносини будуть поширені і
на розрахунки з українською енергосистемою.
При цьому, більш за все, будуть виходити із
принципу втраченої вигоди та міжнародної
ринкової практики утворення тарифу за кори-
стування резервом маневрової потужності.
Виходячи із зазначеного резерву та тарифу
обсягом 1,5 євро/кВт·год, зафіксованого на
міжнародному ринку пікової електроенергії,
плата України за користування резервом для
забезпечення роботи САРЧП своєї енергоси-
стеми може перевищувати 13 млрд євро щоріч-
но. Такий додатковий постійний тягар не вит-
римає не тільки енергетика, а й уся економіка
країни.
Інтеграція з європейською енергосистемою.
Основним напрямом міжнародної політики
України вже давно визначено її входження до
Європейського союзу (ЄС). Наслідком цього є
необхідність і доцільність об’єднання на пара-
лельну роботу ОЕС України з енергосистемою
Євросоюзу ENTSO-E. Підготовча робота з цієї
проблематики ведеться вже досить давно,
одним із вагомих результатів діяльності у цьому
напрямі є виділення зі складу ОЕС двох тепло-
Техніко-економічні аспекти використання споживачів-регуляторів в системах автоматичного регулювання частоти і потужності
22 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
М.М. КУЛИК
вих електростанцій з відповідними електрич-
ними мережами (так званий «Бурштинський
острів») і приєднання їх до енергосистеми
ENTSO-E. При цьому Бурштинська та
Добротворська ТЕС (електростанції
Бурштинського острова) в системі автоматич-
ного регулювання частоти і потужності (АРЧП)
енергосистеми ENTSO-E забезпечують функції
первинного регулювання частоти на власних
енергоблоках. Їх функціонування у складі
ENTSO-E протікає в цілому успішно завдяки
проведеній модернізації зазначених ТЕС, яка
дозволила забезпечити підтримку режимних
параметрів згідно з вимогами цього об’єднан-
ня. Однак треба враховувати, що надійне функ-
ціонування системи ENTSO-E в аварійних
ситуаціях здійснюється загальносистемною
САРЧП.
Дуже важливим фактором є те, що для при-
єднання на паралельну роботу із ENTSO-E
енергосистема, що приєднується, повинна при
роботі в автономному режимі забезпечувати
вимоги щодо режимних параметрів (частота,
потужності, рівні напруги, запаси стійкості і
ін.), які витримуються в енергосистемі
ENTSO-E. Для ОЕС України особливо болю-
чою є вимога зі стабільності частоти: в ОЕС
України дозволяється відхилення від частоти
50 Гц в діапазоні ±0,2 Гц, тоді як в ENTSO-E –
в діапазоні ±0,02 Гц. Забезпечити десятикратне
підвищення точності по частоті в умовах
морально застарілого та фізично зношеного
обладнання ОЕС України можна буде лише
шляхом розроблення і впровадження принци-
пово нових технологій та цілої сукупності
системних проектів, одним із яких є створення
і впровадження системи АРЧП, побудованої на
основі найбільш ефективних, новітніх техноло-
гій.
Вимоги до функціонування системи АРЧП.
У процесі роботи системи АРЧП використо-
вуються первинне, вторинне та третинне регу-
лювання. Кожне з них має власні резерви [5].
Первинне регулювання забезпечує автоматич-
ну стабілізацію частоти в діапазоні 50 Гц ± Δf в
нормальних (квазістаціонарних) режимах, при
цьому вторинне та третинне регулювання не
використовуються. У разі виникнення аварій-
ної ситуації, наприклад, при вимкненні круп-
ного енергоблока або потужної ЛЕП у системі
спочатку спрацьовує первинне регулювання та
використовується його резерв за час близько
30 сек, приблизно через 20 сек з моменту збу-
рення автоматично вмикається вторинне регу-
лювання, яке в залежності від потужності збу-
рення може вичерпати свій резерв через 15 хв.
після збурення (табл. 1). На цей момент наван-
таження первинного регулювання повністю
переходить на потужності вторинного регулю-
вання.
Третинне регулювання може здійснюватись
оперативно (диспетчером) або автоматично.
При оперативному керуванні третинне регулю-
вання вмикається приблизно через 8 хв. та при
автоматичному – через 12 хв. після збурення.
Приблизно через 40 хв. з моменту збурення все
навантаження вторинного регулювання повин-
но бути переведеним на потужності третинно-
го. У цей час резерви вторинного регулювання
повинні бути повністю відновлені [5].
Таблиця 1 – Часові характеристики процесів АРЧП
Прийняті величини первинного резерву в
ОЕС України у режимі її паралельної роботи з
ENTSO-E та відокремлено від енергооб’єднан-
ня країн СНД та Балтії становлять ± 190 МВт та
в режимі паралельної роботи з цим об’єднан-
ням (відокремлено від ENTSO-E) – ± 160 МВт.
Для компенсації найбільшої аварійної втра-
ти генерації в ОЕС України (згідно з принци-
пом N – 1 вона становить 1000 МВт) або втра-
ти споживання розрахунковий діапазон вто-
ринного регулювання визначений на завантажен-
ня – 1000 МВт та на розвантаження – 500 МВт.
Розрахунковий резерв третинного регулю-
вання повинен становити: на завантаження –
не менше 1000 МВт, на розвантаження – не
менше 500 МВт [5].
Дослідження варіантів побудови системи
АРЧП. Усі наведені особливості поточного
стану та функціонування САРЧП у складі
ОЕС України демонструють її вразливість
щодо дії (особливо) зовнішніх факторів,
зокрема, відімкнення зв’язків з енергосисте-
мою Росії. За такого сценарію ОЕС України,
як зазначалось, буде практично непрацездат-
ною. При цьому основним за вагою фактором
стає енергетична безпека країни. Для того,
щоб запобігти економічному колапсу, енерге-
тична галузь повинна терміново здійснити
розроблення та побудову у складі ОЕС
України власної повноцінної системи АРЧП,
яка здатна при роботі енергосистеми у автома-
тичному режимі забезпечити вимоги з точно-
сті підтримки частоти та швидкодії в аварій-
них режимах, які розроблені і реалізовані для
європейської енергосистеми.
В сучасних умовах побудова у складі енерго-
системи України системи АРЧП може бути
здійснена за двома варіантами. По першому з
них вона реалізується згідно з [5] з використан-
ням генераторів-регуляторів. При цьому треба
враховувати, що в поточному стані в діючій
САРЧП первинне та третинне регулювання
побудоване на українському обладнанні і може
задовольнити вимоги Настанови [5] зі швидко-
дії та точності для цих фаз регулювання. Тобто,
в новій українській системі АРЧП потрібно
добудувати її частину, яка повинна здійснювати
вторинне регулювання. Функцію вторинного
регулювання згідно з [5] теоретично можна
організувати з використанням потужностей
ГЕС, ГАЕС, газомазутних та пиловугільних
ТЕС. Однак, як згадувалось, використання з
цією метою ГАЕС та газомазутних ТЕС є недо-
цільним з урахуванням їх показників з еконо-
мічності та фактора енергетичної безпеки
(потрібні додаткові великі обсяги природного
газу для ГМ ТЕС). Українські ГЕС є рівнинни-
ми, маловодними та малопотужними, їх мож-
ливостей не вистачає навіть для покриття змін-
ної частини графіка електричних навантажень
(ГЕН) ОЕС України. З часом така ситуація буде
тільки погіршуватись, оскільки можливості
нарощування потужностей ГЕС вже практично
вичерпані, а обсяги споживання електроенергії
в країні будуть збільшуватись з одночасним
розущільненням ГЕН. Таким чином, в умовах
України при спробах побудови підсистеми вто-
ринного регулювання в САРЧП за традицій-
ною схемою єдино можливим варіантом є
використання пиловугільних енергоблоків у
ролі генераторів-регуляторів.
Зробимо оцінку щодо кількості таких енерго-
блоків, необхідної для побудови підсистеми
вторинного регулювання САРЧП згідно з
вимогами Настанови [5]. При цьому визна-
чальними є показники зі швидкості зміни
потужності турбін енергоблоків 200 та 300 МВт,
які в умовах ОЕС України можуть слугувати
основним обладнанням при побудові підсисте-
ми вторинного регулювання САРЧП на генера-
торах-регуляторах.
В табл. 2 наведені показники з початкового
стрибка та швидкості подальшої зміни потуж-
ності для турбін зазначених енергоблоків [5].
23ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
Техніко-економічні аспекти використання споживачів-регуляторів в системах автоматичного регулювання частоти і потужності
Таблиця 2 – Показники зі швидкості зміни потужності турбін енергоблоків 200 та 300 МВт
24 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
М.М. КУЛИК
Загальний діапазон регулювання Рр =
= 1000 МВт доцільно розбити на два: діапазон
Р200 = 555,5 МВт, який забезпечується блоками
200 МВт, та діапазон Р300 = 444,5 МВт для
енергоблоків 300 МВт. Величини цих діапазо-
нів визначені пропорційно швидкодії енерго-
блоків dР/dt (табл. 2). Тоді кількість встановле-
них енергоблоків N200 потужністю 200 МВт, яка
потрібна для покриття діапазону Р200, може
бути визначена із залежності
де α = 0,8 – коефіцієнт, що зв’язує встановлену
та робочу потужності,
ΔР = 20 МВт – стрибок потужності (табл. 2),
ності турбіни енергоблока 200 МВт (табл. 2),
Тр = 15 хв. – час, що відведений для вторин-
ного регулювання в системі АРЧП.
Аналогічне рівняння справедливе для вста-
новлення необхідної кількості енергоблоків
потужністю 300 МВт.
Наведена залежність надає можливість
визначити кількість встановлених енергобло-
ків, необхідних для забезпечення необхідної
регулюючої потужності Pр та часу регулювання
Тр , а саме, N200 = 20 та N300 = 18 із загальною
кількістю регулюючих генераторів у системі
АРЧП N = N200 + N300 = 38. Обертовий (гаря-
чий) резерв обсягом 1000 МВт при цьому
повинна забезпечувати загальна кількість
блоків Nр = α N = 31, із них N200р = 16 та N300р =
= 15. Середні обсяги резерву вторинного регу-
лювання на кожному блоці 200 МВт становлять
34,7 МВт, а на блоці 300 МВт – 29,6 МВт.
Загальна потужність, яку можуть забезпечити
Nр енергоблоків для видачі в електричну мере-
жу, становить 6700 МВт, тобто, в обертовому
резерві знаходиться близько 13% робочої
потужності 31-го енергоблока, які повинні пра-
цювати в структурі системи АРЧП.
В сучасних умовах технологічного розвитку
в енергетиці з’явилась можливість побудови
систем АРЧП на принципово іншій основі, яку
доцільно реалізувати, перш за все, в енергоси-
стемі України. Побудова такої САРЧП на відмі-
ну від традиційного підходу ґрунтується не на
введенні додаткових регулюючих потужностей
при виникненні в ОЕС дефіциту активної
потужності, а на зменшенні енергоспоживання
спеціальною групою споживачів-регуляторів
[6]. Технологічні процеси зазначених спожива-
чів мають таку особливість, що вони дозво-
ляють значне зменшення (аж до припинення)
електропостачання на довгий час (десятки хви-
лин) у будь-яку пору доби та року.
До недавнього часу можливості використан-
ня таких споживачів у складі системи АРЧП
були дуже обмежені через практичну відсут-
ність зазначених технологій з необхідними
потужністю та швидкодією. Лише недавно були
розроблені установки, які можуть бути успішно
використані як споживачі-регулятори в струк-
турі САРЧП. Найефективнішими з них є теп-
лонасосні станції (ТНС) [7], що працюють у
складі систем централізованого теплопоста-
чання (СЦТ). Такі генератори теплової енергії,
будучи установленими на території ТЕЦ та
потужних котелень, мають можливість викори-
стовувати наявні спеціальні теплові накопичу-
вачі. Окрім того, система централізованого
теплопостачання має значні можливості з аку-
мулювання теплової енергії у власних кон-
струкціях, в ґрунті, а також шляхом регулюван-
ня свого температурного режиму [8]. Зазначені
особливості СЦТ надають можливість викори-
стовувати ТНС в режимах короткострокового
(15–30 хв.) припинення їх роботи без погір-
шення теплопостачання споживачів.
Компресійні теплові насоси (ТН), як правило,
для приводу власних компресорів використо-
вують електроенергію. Сукупність наведених
особливостей робить доцільним використання
ТНС у ролі споживачів-регуляторів при побу-
дові сучасних САРЧП.
Якісний аналіз структур САРЧП на генера-
торах-регуляторах та на споживачах-регулято-
рах у вигляді ТНС показує, що організація
САРЧП на основі ТНС має цілий комплекс
переваг:
• велика кількість генеруючого обладнан-
ня ТЕС (38 енергоблоків потужністю 200–300
МВт) вивільняється від необхідності роботи в
режимі з обертовим резервом, що значно під-
вищує їх ефективність та конкурентоспромож-
ність;
• зменшуються обсяги капіталовкладень,
необхідних для побудови САРЧП;
• значно покращуються показники
САРЧП зі швидкодії та точності регулювання
частоти;
= 1 МВт/хв. – швидкість зміни потуж-
25ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
Техніко-економічні аспекти використання споживачів-регуляторів в системах автоматичного регулювання частоти і потужності
• підвищується надійність системи;
• багатократно скорочується термін
окупності необхідних капіталовкладень та зро-
стає загальна економічна ефективність;
• суттєво зменшується час, необхідний
для побудови та введення в експлуатацію
САРЧП.
Наведений якісний розгляд техніко-еконо-
мічних характеристик САРЧП на генераторах-
регуляторах та споживачах-регуляторах зумов-
лює доцільність проведення їх детального ана-
лізу. З цією метою в даній роботі досліджені та
обчислені основні техніко-економічні харак-
теристики САРЧП, в якій вторинне регулю-
вання побудоване на генераторах-регуляторах
ТЕС, та системи, де функції вторинного регу-
лювання виконують споживачі-регулятори у
вигляді теплонасосних станцій.
Для обох варіантів однаковими були такі
вихідні дані. Вартісні показники визначені у
цінах 2013 року (останній рік без форс-мажор-
них явищ в економіці і соціальній сфері краї-
ни). Встановлена регулююча потужність при-
йнята обсягом 1250 МВт для забезпечення
робочої регулюючої потужності величиною
1000 МВт, яка зумовлена вимогами європей-
ської енергосистеми ENTSO-E (регулююча
потужність повинна компенсувати втрату най-
потужнішого енергоблока в енергосистемі,
принцип надійності N–1 [5]). Плата за систем-
ні послуги визначена як втрачена вигода при
роботі потужності 1000 МВт в режимі «гарячий
резерв» протягом 1500 год/рік за тарифом 1,35
грн/кВт·год [9]. При цьому враховано, що
зазначена потужність могла бути використана в
піковому режимі з відповідним тарифом.
Таблиця 3 – Техніко-економічні показники підсистеми вторинного регулювання САРЧП
на генераторах-регуляторах *)
*) Вартісні показники наведені у цінах 2013 р.
26 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
М.М. КУЛИК
Таблиця 4 – Техніко-економічні показники підсистеми вторинного регулювання САРЧП на
споживачах-регуляторах *)
*) Вартісні показники наведені у цінах 2013 р.
27ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
Техніко-економічні аспекти використання споживачів-регуляторів в системах автоматичного регулювання частоти і потужності
Середній курс долара США у 2013 році стано-
вив 8,015 грн, а податок на прибуток юридич-
них осіб – 21%.
Вихідні дані та результати розрахунку техні-
ко-економічних показників підсистеми вто-
ринного регулювання САРЧП на генераторах-
регуляторах наведені в табл. 3.
При визначенні необхідних капіталовкла-
день на обладнання (п. 2.2) передбачено, що на
відповідних енергоблоках буде проведена
реконструкція з установкою очисного устатку-
вання з питомими капіталовкладеннями 1450
дол. США/кВт, а загальні капіталовкладення
(п. 2.1) перевищують витрати на обладнання на
50%. Річні капіталовкладення (п. 3) визначені
виходячи із загального терміну служби підси-
стеми 35 років. Кількість обслуговуючого пер-
соналу зумовлена відповідними нормами для
ТЕС. Заробітна плата з нарахуваннями (п. 6)
відповідає середнім даним по
Міненерговугілля за 2013 рік. Інші витрати (п.
7) розраховані згідно з методичними рекомен-
даціями щодо проектування енергетичних
об’єктів (2% від вартості обладнання). Загальні
річні витрати (п. 8) отримані як сума витрат за
п. 3, 6, 7, валовий прибуток (п. 9) – як різниця
між платою за системні послуги (п. 4) та загаль-
ними річними витратами. Звертає увагу дуже
великий термін окупності (26,8 років), зумов-
лений неефективним використанням гене-
руючого устаткування (робота в «гарячому»
резерві).
У табл. 4 наведені техніко-економічні
показники підсистеми вторинного регулюван-
ня САРЧП на основі споживачів-регуляторів
(альтернативний варіант). Як зазначалось, для
коректного порівняння техніко-економічних
показників альтернативного варіанта структу-
ри підсистеми вторинного регулювання
САРЧП (табл. 4) з її структурою, організова-
ною з використанням генераторів-регу-
ляторів (табл. 3), їх встановлена потужність
(1250 МВт) співпадає з аналогічною потужні-
стю на використання електроенергії спожи-
вачами-регуляторами. Робочі потужності за
обома варіантами становлять 80% від встанов-
лених згідно з діючими методиками проекту-
вання. Встановлена потужність комплексу
ТНС на виробництво теплової енергії (п. 2) у
4,5 раза перевищує його встановлену потуж-
ність на споживання електроенергії, оскільки
опалювальний коефіцієнт у сучасних теплових
насосів становить 3 – 6 і більше одиниць.
Питомі капіталовкладення для ТНС прийняті
обсягом 200 дол. США/кВт теплової потужно-
сті, що відповідає цінам на світовому ринку
теплонасосного устаткування. Річні капіта-
ловкладення визначені виходячи із терміну
експлуатації комплексу ТНС обсягом 30 років.
Тариф на виробництво теплової енергії ком-
плексом ТНС визначений як середній тариф
для юридичних осіб без ПДВ з урахуванням
тарифу на її постачання. Обсяги заміщення
природного газу (п. 16) визначені як обсяги
його споживання на котельнях чи ТЕЦ,
необхідні для виробництва теплової енергії по
п. 10. При розрахунку вартості цього газу
використана його ціна для промислових під-
приємств (4737 грн/1000 м3). Обсяги викори-
стання теплоти довкілля (п. 18) розраховані
виходячи з того, що теплові насоси при
споживанні 1 кВт·год електричної енергії
генерують 4,5 кВт·год тепла. Операції з визна-
чення показників за п. 20 – 25 наведені в
табл. 4.
Аналіз результатів та висновки. Низка важ-
ливих чинників (енергетична безпека, еконо-
мічна ефективність, приєднання до європей-
ської енергосистеми ENTSO-E) зумовлюють
необхідність розроблення в структурі ОЕС
України сучасної, повноцінної системи автома-
тичного регулювання частоти і потужності.
Порівняння техніко-економічних показни-
ків розглянутих варіантів побудови підсистеми
вторинного регулювання САРЧП демонструє
безсумнівну перевагу структури, що викори-
стовує споживачі-регулятори (СР) у вигляді
теплонасосних установок.
Побудова САРЧП на основі споживачів-
регуляторів потребує на 8,235 млрд грн (або на
38%) менше капіталовкладень в порівнянні з
традиційним варіантом з використанням гене-
раторів-регуляторів згідно з [5].
Система АРЧП на основі СР забезпечує
чистий річний прибуток обсягом 23,4 млрд грн
та термін окупності капіталовкладень 0,58 року,
тоді як ці показники для системи з традицій-
ною структурою становлять 0,81 млрд грн та
26,8 року відповідно.
Система з використанням СР забезпечує
зменшення використання природного газу на
котельнях та ТЕЦ на 4,33 млрд куб. м вартістю
20,51 млрд грн, необхідних для вироблення на
них 33,9 млн Гкал тепла, оскільки ТНС викори-
28 ISSN 1562-8965. Проблеми загальної енергетики, 2015, вип. 1 (40)
М.М. КУЛИК
стовують електроенергію, вироблену без вжи-
вання природного газу. Цей фактор забезпечує
не тільки високу економічну ефективність
зазначеного варіанта структури САРЧП, а й
значне зростання рівня енергетичної безпеки
держави.
Структура САРЧП на основі СР щорічно
використовує 4,43 млн т у.п. скидного техно-
генного тепла та теплоти довкілля, що окрім
забезпечення зростання її економічної ефек-
тивності скорочує викиди парникових газів і
інших шкідливих речовин.
Економічні переваги структури САРЧП на
основі СР в порівнянні з її традиційною струк-
турою (економічний ефект) становлять
22,59 млрд грн щорічно.
1. Чебан В.М., Ландман А.К., Фишов А.Г.
Управление режимами электроэнергетиче-
ских систем в аварийных ситуациях. – М.:
Высшая школа, 1990. – С. 15–19.
2. Стернинсон Л.Д. Переходные процессы
при регулировании частоты и мощности в
енергосистемах. – М.: Энергия, 1975. –
С. 9–26.
3. Дроздов А.Д., Засыпкин А.С.,
Аллилуев А.А., Савин М.М. Автоматизация
энергетических систем. – М.: Энергия, 1977.
– С. 94–164.
4. Fabio Saccomanno. Electric power sys-
tems. Analysis and control. IEEE Press Series
on Power Ingineering, 2003. – p.p. 173–176.
5. Основні вимоги щодо регулювання
частоти та потужності в ОЕС України.
Нормативний документ Мінпаливенерго
України. Настанова. СОУ-Н ЕЕ
ЯЕК04156:2009. Затверджено: Наказ
Міністерства палива та енергетики від
24 березня 2009. № 158. – С. 4–48.
6. Кулик М.М., Дрьомін І.В. Основи орга-
нізації автоматичної системи регулювання
частоти і потужності на базі споживачів-
регуляторів // Проблеми загальної енергети-
ки. – 2010. – № 21. – С. 5–10.
7. Снєжкін Ю.Ф., Чалаєв Д.М.,
Шаврин В.С., Дабіжа Н.О. Теплові насоси в
системах теплохолодопостачання //
Інститут технічної теплофізики НАН
України. – 2008. – 104 с.
8. Дерій В.О. Потенціал акумуляції енергії
в теплових мережах // Проблеми загальної
енергетики. – 2014. – № 39. – С. 29–33.
9. Гушля А.М., Плачинда В.Д.,
Безнос А.В., Харчук А.Л. Регулювання
режимів електроспоживання // Енергетика
та електрифікація. – 2014. – № 6. – С. 3–9.
Надійшла до редколегії: 14.05.2015
|
| id | systemreorg-article-49 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:02:49Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/fc/e5337ebea6931b4b5bd583de7cb434fc.pdf |
| spelling | systemreorg-article-492026-07-18T12:57:30Z Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems Техніко-економічні аспекти використання споживачів-регуляторів у системах автоматичного регулювання частотою і потужностю Kulyk М.M. automatic regulation of frequency and power, consumer-regulator, generator-regulator, heat pump station, net profit, capital investment, payback period, economic effect. автоматичне регулювання частоти і потужності, споживач-регуля- тор, генератор-регулятор, теплонасосна станція, чистий прибуток, капіталовкладення, термін окупності, економічний ефект. A number of important factors (energy security, economic efficiency, joining the European energy system) necessitate the development of a full-fledged, highly efficient system of automatic frequency and power regulation in the structure of the UES of Ukraine. The article presents the results of the research on the organization of the structure of the SARCP according to the traditional approach (using generators-regulators for control) and the structure based on consumers-regulators. It has been proven that according to the main technical and economic indicators (amounts of necessary capital investments, net profit, payback period of capital investments, reduction of natural gas consumption (energy security), emissions of harmful substances) the structure of the SARCP based on consumers-regulators is undoubtedly better than the system with traditional structure. Низка важливих чинників (енергетична безпека, економічна ефективність, приєднання до європейської енергосистеми) зумовлюють необхідність розроблення в структурі ОЕС України повноцінної, високоефективної системи автоматичного регулювання частоти і потужності (САРЧП). В статті наведені результати дослідження з організації структури САРЧП за традиційним підходом (використання для управління генераторів-регуляторів) та структури на основі споживачів-регуляторів. Доведено, що за основними техніко-економічними показниками (обсяги необхідних капіталовкладень, чистий прибуток, термін окупності капіталовкладень, скорочення споживання природного газу (енергетична безпека), викиди шкідливих речовин) структура САРЧП на основі споживачів-регуляторів є безсумнівно кращою за систему з традиційною структурою. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2015-05-19 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/49 10.15407/pge2015.01.020 System Research in Energy; No. 1 (40) (2015): The problems of general energy; 20-28 Системні дослідження в енергетиці; № 1 (40) (2015): Проблеми загальної енергетики; 20-28 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/49/40 Copyright (c) 2015 Kulyk М.M. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | automatic regulation of frequency and power consumer-regulator generator-regulator heat pump station net profit capital investment payback period economic effect. Kulyk М.M. Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems |
| title | Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems |
| title_alt | Техніко-економічні аспекти використання споживачів-регуляторів у системах автоматичного регулювання частотою і потужностю |
| title_full | Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems |
| title_fullStr | Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems |
| title_full_unstemmed | Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems |
| title_short | Techno-Economic Aspects of Using Consumers-Controllers in Automatic Frequency and Power Control Systems |
| title_sort | techno-economic aspects of using consumers-controllers in automatic frequency and power control systems |
| topic | automatic regulation of frequency and power consumer-regulator generator-regulator heat pump station net profit capital investment payback period economic effect. |
| topic_facet | automatic regulation of frequency and power consumer-regulator generator-regulator heat pump station net profit capital investment payback period economic effect. автоматичне регулювання частоти і потужності споживач-регуля- тор генератор-регулятор теплонасосна станція чистий прибуток капіталовкладення термін окупності економічний ефект. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/49 |
| work_keys_str_mv | AT kulykmm technoeconomicaspectsofusingconsumerscontrollersinautomaticfrequencyandpowercontrolsystems AT kulykmm tehníkoekonomíčníaspektivikoristannâspoživačívregulâtorívusistemahavtomatičnogoregulûvannâčastotoûípotužnostû |