Компенсация реактивной мощности в сети предприятия — расчет эффективности

Компенсация реактивной мощности в сети потребителя позволяет:

(кабельных и воздушных линий, трансформаторов), обеспечив возможность расширения производства;

Экономия электроэнергии и срок окупаемости конденсаторных установоккомпенсации  реактивной  мощности (УКРМ)

Приближенную оценку значений годовой экономии электроэнергии ΔЭ при
использовании УКРМ мощностью QКУ и срока его окупаемости ТОК можно получить,
используя так называемый экономический эквивалент реактивной мощности К,
который ориентировочно равен 0,02 при питании генераторным
напряжением, а также 0,05, 0,08 или 0,12 при
питании через одну, две или три ступени трансформации, соответственно:

ΔЭ = К * QКУ * T , кВт*ч/год, (2)

ТОК прибл = ККУ /( Сср * ΔЭ ), лет, (3)

где ККУ — стоимость конденсаторной установки в рублях;
Сср — величина среднего тарифа для Москвы (для двуставочного тарифа)

Например, для низковольтных конденсаторных установок мощностью 400 квар, стоимостью
160000 рублей для предприятия с одной ступенью трансформации годовая
экономия энергии и срок окупаемости составят:

ΔЭ = 0,05 · 400 · 5000 = 100000 кВт·ч;

ТОК = 240000/(2,0 · 100000)= 1,2 года.

Более точные значения ΔЭ и ТОК можно получить при наличии параметров сети выше точки
подключения УКРМ и суточных графиков реактивных нагрузок.
Для примера определим дополнительные потери активной мощности ΔР в трансформаторе и кабельной
линии длиной 400 м сечением 50 мм2.

Допустим, до установки низковольтных конденсаторных банок трансформатор имел нагрузки
Р=700 кВт,
Q1=500 квар,
S1= 860 кВ·А,
коэффициент загрузки КЗ1=0,86.

После установки
Q2=100 квар,
S2=707 кВ·А,
КЗ2=0,707.

Ток трансформатора и линии:
I1=860/(10,5·1,73)=47А,
I2=707/(10,5·1,73)=39А.

Дополнительные потери мощности в кабеле:

ΔРК=3·RК·(I12- I22)=3·0,248·(472-392)=0,52кВт.

Дополнительные потери мощности в трансформаторе ΔРт зависят от его нагрузочных (ΔРКз) потерь:

ΔРТ= ΔРКЗ ·(КЗ12- КЗ22)=10,6 ·(0,862-0,7072)=2,54 кВт.

Суммарные потери мощности:

ΔР = ΔРК+ ΔРТ =3,06 кВт.

Экономия электроэнергии за год составит:

ΔЭ=3,06·5000=15300 кВт·ч.

Увеличение пропускной способности трансформатора и кабеля можно
учесть соответствующими долями их стоимости.

Для трансформатора ТСЗ:

ΔКТ=КТ(S1- S2)/ S1=500000·(860-707)/860=88953 руб.

Для кабеля с длительно допустимым током IД=130А:

ΔКК=КК(I1- I2)/ I1=62000·(47-39)/130=3815 руб.

Срок окупаемости низковольтных конденсаторных банок:

ТОК1 =(ККУ- ΔКТ — ΔКК)/(Сср· ΔЭ)= (240000-88953-3815)/(2,0·15300) =4,8 года.
Соответственно При тарифе на энергию 3,05 р/кВт.час
(однотарифный, одноставочный  «средней жесткости» (2010 год Москва))
ТОК2 =ТОК1 х 2/3,05= 3,14 года.

Соответственно по усредненному критерию (теоретический и практический расчет)
можно получить  средний срок окупаемости:

Т ОК ср =(ТОК прибл + ТОК2 )/2= (1,2+3,14)/2=2,17года.

Данная оценка дает пессимистичный срок окупаемости, который реально оказывается меньшим за счет:

• уменьшения потерь электроэнергии в неучтенных элементах сети, например, в трансформаторе ГПП;
• устранения возможных надбавок к тарифу на электроэнергию за потребление реактивной мощности,

превышающее договорные значения;

• улучшения качества электроэнергии (увеличение срока службы ламп, сокращение потерь мощности

в асинхронных двигателях и др.);

• повышения за время окупаемости тарифа на электроэнергию.

Так приведем пример расчета в сопоставимых единицах :

Приводим стоимость установки из рублей к кВт.ч.

1. Приобретена установка УКРМ-200-400, 200 кВАр,400 В. Стоимость 100 тысяч. рублей.
2. Одноставочный тариф для Москвы (2010год) -3,05 руб,00к./кВт.ч
3. Переводим стоимость руб. в кВт.ч . 100 000/3,05= 32 787кВт.ч(стоимостных)
4. Средневзвешенный коэффициент экономии активной энергии -10%,(не считая перечисленных выше улучшающих факторов без оплаты за реактивный счетчик энергии) 10 кВт экономии на 100 кВАр применения.

Получим ежечасная экономия: 200х10/100=3 279х200= 20 кВт = 20 кВт. х ч/ч (стоимостных)

1. Потери и собственное потребление установки на производство компенсируемой мощности не более 10 Вт на 1000 Вар т. е. не превышают 1 %.  С учетом к.п.д. примем 5%.

C  учетом потерь стоимость установки 32 787х 100/(95)=34512 кВт.ч (стоимостных).
6     Экономия в год При использовании установки 8 часов 300 дней в году: 20 х8х300=48 000 кВт.ч (стоимостных).
7     Окупаемость 34 512/48 000= 0,72 года =0,72х12=8,5 месяцев.