SE465241B - Foerfarande foer begraensning av toppeffektuttag vid stroemfoersoerjning av ett elfoerbrukningsomraade - Google Patents

Description

465 241 '2 u an: 10 15 20 25 30 35 en förhållandevis kort del av perioden, t.ex. en timme.

Det torde sålunda inses, att varierande elförbrukning inne- bär stora olägenheter av ekonomisk och även teknisk natur för såväl elproducenter som elkonsumenter. Det har före- slagits att undvika toppeffektuttag från distributions- nät genom tillfällig urkoppling av en eller flera laster inom ett genom detta nät elströmförsörjt förbrukningsområde eller genom att leverera ström till förbrukningsområdet även genom tillfälligt inkopplade, från distributionsnätet fristående effektaggregat. Urkoppling av laster medför dock i allmänhet dyrbart produktionsbortfall, medan driften av effektaggregat, såsom smärre dieselmotordrivna elgeneratorer, för regelmässigt täckande av extraeffektbehov vid före- kommande toppeffektuttag är mycket dyrbar.

Syftet med föreliggande uppfinning är nu att anvisa ett nytt och fördelaktigt förfarande, vilket ger en väsentligen optimerad användning av tillgängliga elförsörjningsresurser.

I nämnda syfte föreslås enligt uppfinningen att vid ett för- farande av det inledningsvis angivna slaget förbrukningsom- rådets effektuttag från distributionsnätet mätes, att en prognos upprättas för förbrukningsområdets genomsnittliga effektförbrukning under åtminstone vissa av ett fler- tal, tillsammans en period, t.ex. en månad, bildande del- perioder, t.ex. timmar, på basis av effektförbrukningen påverkande faktorer, såsom klockslag, veckodag, datum, yttertemperatur, vind etc, och att inom perioden ifråga endast sådana prognosticerade toppeffektuttag från distri- butionsnätet undvikes, vilka skulle leda till att det genom- snittliga effektuttaget från distributionsnätet under en . _delperiod kom att överstiga åtminstone det lägsta genom- snittliga effektuttaget från distributionsnätet under ett _ på förhand bestämt antal tidigare delperioder inom samma period med de ditintills högsta genomsnittliga effektut- tagen. Genom detta tillvägagångssätt vinnes på fördelaktigt 10 15 20 25 30 35 465 2411 sätt att den dyrbara driften av effektaggregat och/eller urkopplingen av laster begränsas till i huvudsak sådana tillfällen då detta är verkligen befogat ur ekonomisk och teknisk synpunkt. ' Enligt ett ytterligare drag hos uppfinningen undvikes endast sådana prognosticerade effektuttag som samtidigt överstiger ett för perioden ifråga på förhand bestämt minivärde. Härigenom undvikes att laster urkopplas och/eller effektaggregat inkopplas vid sådana relativt låga effektförbrukningstoppar som kommer att överstigas av ett flertal senare under samma period inträffande effektförbrukningstoppar.

För att undvika onödig användning av förfarandet, tillämpas detta lämpligen endast under perioder resp. delperioder med förhållandevis höga medeleffektuttag. För normala större samhällen är medeleffektuttaget vanligen högst under var- dagar mellan klockan 6 och 22, varför förfarandet enligt .uppfinningen för sådana fall ej behöver användas under veckoslut resp. under vardagsnätter mellan klockan 22 och 6.

Som effektaggregat kan med fördel användas minst en motor- driven elgenerator, varvid motorn företrädesvis startas med hjälp av generatorn, som därvid är utformad för att kunna drivas av distributionsnätet. Härigenom undvikes på gynnsamt sätt behovet av startbatteri och startmotor för generatordrivmotorn.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hjälp av ett med hänvisning till bifogade ritning beskrivet utföringsexempel, varvid ytterligare för upp- finningen utmärkande drag och fördelar kommer att framgå.

Därvid visar fig. l ett uppfinningens tillämpning âskådliggörande diagram och 465 241 4 10 15 20 25 30 35 »nät är elförbrukningsområdet ifråga dessutom i besittning fig. 2 ett diagram, som åskådliggör effektaggregatets stora betydelse för nedhållning av toppeffekt- uttag från distributionsnätet trots dess ringa bidrag till den totala strömförsörjningen. .

I diagrammet enligt fig. l är visat ett av ett sam- , hälle bildat elförbrukningsområdes medeleffektuttag från ett detta och flera andra samhällen eller elförbruknings- områden försörjande eldistributionsnät vid utövande av förfarandet enligt uppfinningen. Diagrammet visar medel- effektuttaget under varje timme under en period av fem på varandra följande dygn, nämligen från måndag kl. O till fredag kl. 24, varvid tiden är avsatt utefter horisontal- axeln och effekten utefter vertikalaxeln. I diagrammet är således den fem dygn omfattande perioden MÅ-FR uppdelad i delperioder om vardera en timme och är vid ingången av varje timme medelst en punkt angivet ett under närmast föregående timme uppmätt medeleffektuttag från distributions- nätet. För undvikande av alltför höga effektuttag från detta av ett effektaggregat i form av ett antal dieselmotordrivna = elgeneratorer, vilka drives tidvis i enlighet med upp- _ finningen och vilka vid drift avger en sammanlagd uteffekt av 2,5 MW.

Med ledning av erfarenheter beträffande effektförbruk- ningen påverkande faktorer, såsom datum, klockslag, ytter- temperatur, vind etc, har upprättats en prognos för el- förbrukningsområdets genomsnittliga effektförbrukning under vardera av nämnda delperioder, varvid effektaggregatet köres under vissa delperioder med enligt prognosen hög effektförbrukning. Närmare bestämt användes här effekt- Aaggregatet för att under delperioder inom perioden MÅ-FR undvika sådana prognosticerade toppeffektuttag från distributionsnätet som skulle leda till att det genomsnitt- liga effektuttaget från distributionsnätet kom att överstiga åtminstone det lägsta genomsnittliga effektuttaget från 10 15 20 25 30 35 465 241; distributionsnätet under tre tidigare delperioder inom perioden MÅ-FR med de ditintills högsta genomsnittliga effektuttagen. För att undvika användning av effektaggre- gatet i onödan, undvikes emellertid endast sådana prog- nosticerade effektuttag som samtidigt överstiger ett för perioden på förhand bestämt minimivärde, vilket med stor sannolikhet kommer att överskridas ett flertal gånger längre fram under perioden MÅ-FR.

I fig. 1 är med EO betecknat ett på förhand bestämt minimi- värde för prognosticerat medeleffektuttag från distribu- tionsnätet. Under perioden MÅ-FR användes sålunda ej effektaggregat under delperioder, varunder medeleffekten enligt prognosen icke kommer att överstiga EO. Under de första timmarna av måndagsdygnet MÅ understiger såväl de prognosticerade som de med punkter utmärkta medeleffektut- tagen från distributionsnätet avsevärt värdet EO och an- vändes således icke effektaggregatet. Klockan 7 på morgonen, vilket klockslag motsvaras av punkten 17, som anger medel- effektuttaget från distributionsnätet under den mellan klockan 6 och 7 på morgonen infallande delperioden, visade emellertid prognosen att EO skulle komma att överstigas under den påföljande delperioden, dvs. mellan klockan 7 och 8, varför effektaggregatet startades, så att elförbruk- ningsområdet matades med 2,5 MW från effektaggregatet, jämsides med den från distributionsnätet erhållna effekten.

Klockan 8 på morgonen, som motsvaras av punkten 18, upp- mättes för delperioden mellan klockan 7 och 8 ett medel- effektuttag från distributionsnätet på en nivå El ovanför E0 och tydde prognosen på en fortsatt ökning av medeleffekt- uttaget under den påföljande delperioden, dvs. mellan klockan 8-9. Följaktligen kördes effektaggregatet även under denna påföljande delperiod, varunder medeleffektut- taget från distributionsnätet låg på en nivå E2 ovanför såväl nivåerna EO och El. Klockan 9, som representeras av punkten lg, visade prognosen att medeleffektuttaget från distributionsnätet under den följande delperioden visserligen 465 241 6 an. 10 15 20 25 30 35 skulle sjunka men vid avstängning av effektaggregatet skulle överstiga nivåerna EO, El och E2, varför effekt- aggregatet kördes ytterligare en timme, dvs. till klockan 10, p som representeras av punkten 110. Medeleffektuttagsnivån C E3 under delperioden mellan klockan 9 och 10 översteg EO men understeg El och E2. Denna medeleffektuttagsnivå E3 I användes fortsättningsvis som minimivärde vid avgörande om effektaggregatet skall köras eller ej, eftersom E3 då utgör den lägsta effektuttagningsnivån under tre tidigare delperioder, nämligen från kl. 7-8, kl. 8-9 resp. 9-10, med de ditintills högsta genomsnittliga effektuttagen.

Klockan 10, dvs. vid punkten 110, tydde prognosen på att medeleffektuttaget från distributionsnätet vid avstängt effektaggregat skulle komma att understiga E3, varför effektaggregatet avstängdes.

Klockan 18, som representeras av punkten 118, tydde progno- sen på att åtminstone någon av medeleffektuttagsnivåerna E3, El och E2 skulle komma att överskridas under delperioden mellan kl. 18 och 19, varför effektaggregatet startades och levererade 2,5 MW från kl. 18. Medeleffektuttaget under * delperioden mellan kl. 18 och 19 nådde ändå en nivå E4 ovan- --1 för E2, El och E3. E3 ersattes nu av El som minimivärde vid avgöranden beträffande effektaggregatets drift. Klockan 19, som representeras av punkten 119, visade prognosen att medeleffektuttaget från distributionsnätet under den på- följande delperioden mellan kl. 19 och 20 visserligen skulle sjunka men vid avstängning av effektaggregatet skulle överstiga åtminstone någon av nivåerna E4; E2 och El.

Effektaggregatet kördes därefter ytterligare en timme, dvs. till kl. 20, som representeras av punkten 120, varpå aggre- gatet stängdes av. Medeleffektuttaget från distributions- nätet under delperioden kl. 19-20 nådde nivån E5, som över- stiger El men ej E2 och E4. El ersattes därför av E5 som minimivärde.

Först påföljande dag TI klockan 17, som representeras av punkten 217, tydde prognosen på att åtminstone någon av 10 15 20 25 30 35 465 241; medeleffektuttagsnivåerna E4, E2 och E5 skulle komma att överstigas under delperioden mellan kl. 17 och 18, varför effektaggregatet startades och kördes under två timmar. Klockan 18, som motsvaras av punkten 218, konsta- terades att medeleffektuttaget från distributionsnätet nått en nivå E6 ovanför E4, E2 och E5, varför E5 slopades och E2 fortsättningsvis fick bilda minimivärdet för avgöranden beträffande effektaggregatets drift. Medeleffektuttaget från distributionsnätet under delperioden mellan kl. 18 och 19 låg, såsom framgår av punkten 219, under de tre dit- intills högsta medeleffektuttagsnivåerna E6, E4 och E2.

Under periodens MÅ-FR tredje dag ON visade prognosen klockan 8, som representeras av punkten 38, att åtminstone någon av nivåerna E6, E4 och E2 skulle komma att överstigas under delperioden mellan kl. 8 och 9, varför effektaggregatet startades och kördes under en timme. Kl. 9, som represen- teras av punkten 39, konstaterades att medeleffektuttaget under delperioden kl. 8-9 uppnått en nivå E7 under nivåerna “E6 och E4 men över E2, varför E7 fick ersätta E2 som mini- mivärde. Likaså kördes effektaggregatet mellan kl. 17 och 19, vilka tidpunkter representeras av punkterna 317 och 319. ' Kl. 18, som representeras av punkten 318, konstaterades att medeleffektuttaget under delperioden mellan kl. 17 och 18 uppnått en nivå E8 ovanför nivåerna E6, E4 och E7, varvid E7 slopades och E4 fick bilda minimivärde. Kl. 19 konstaterades ett medeleffektuttag från distributionsnätet under delperioden mellan kl. 18 och 19 på nivån E9 under nivån E8 men över nivåerna E6 och E4, varvid nivån E4 slopades och E6 fick bilda minimivärde.: Under periodens MÅ-FR fjärde dag TO visade prognosen kl. 17, som representeras av punkten 417, att åtminstone någon av me- deleffektuttagsnivåerna E8, E9 ochAE6 skulle komma att överstigas under delperioden kl. 17-18, varför effekt- aggregatet startades och kördes under två timmar. Klockan 18, som motsvaras av punkten 418, befanns att medeleffektuttaget nrrvn 465 241 10 15 20 25 30 35 från distributionsnätet nått en nivå E10 ovanför nivåerna E8, E9 och E6, varför E6 slopades som minimivärde. Medel- effektuttaget från distributionsnätet under delperioden kl. 18-19 låg, såsom framgår av punkten 419, under de tre ditintills högsta medeleffektuttagsnivåerna E10, E8 och E9 och lämnades därför utan avseende.

Under periodens MÅ-FR femte dag FR tydde prognosen ingen gång på att effektuttagsnivån E9 skulle överskridas, varför effektaggregatet ej utnyttjades.

Det torde av fig. 1 framgå, att det i det där visade fallet är överflödigt att utföra prognoser för de mellan kl. 22 och kl. 6 förekommande delperioderna, eftersom användningen av effektaggregatet ändå aldrig blir aktuell under dessa del- perioder. På samma sätt är det överflödigt att utföra progno- ser för t.ex. de mellan kl. ll och 16 förekommande delperio- derna. Sålunda kan det i det åskådliggjorda fallet vara tillräckligt att tillämpa förfarandet enligt föreliggande uppfinning endast mellan kl. 6 och 22 eller mellan kl. 6 och ll samt mellan kl. 16 och 22, med andra ord under sådana delperioder, då användningen av effektaggregatet kan komma ifråga. Vid vissa energiförbrukningsområden blir det ej heller aktuellt att använda effektaggregat under lördagar och söndagar. I det ovan beskrivna exemplet omfattar perio- den MÅ-FR fem dygn, men det är givet att perioden kan om- fatta längre tid, såsom en månad, varvid enligt ovan man kan avstå från att utföra prognoser etc. under lördagar och sön- och helgdagar samt under vissa delar av vardags- dygnen.

Effektaggregatet kan, såsom nämnts, bestå av ett flertal motordrivna, t.ex. dieselmotordrivna, elgeneratorer. Med förfinad prognosteknik är det därvid möjligt att vid behov av tillskottseffekt köra endast så många elgeneratorer som verkligen behövs för att under en viss delperiod undvika d» 10 ß 20 25 30 9 465 2411 ett sådant medeleffektuttag från distributionsnätet som överstiger medeleffektuttaget under vardera av ett på förhand bestämt antal tidigare delperioder med ditintill högst medeleffektuttag. Elgeneratorerna har lämpligen en sådan konstruktion, exempelvis är av lämplig asynkrontyp, att de kan drivas från distributionsnätet och därmed kan ersätta startmotorn med tillhörande startbatterier för den egna drivmotorn. Efter start av drivmotorn får denna driva sin elgenerator, som därvid lämnar tillskottseffekt till elförbrukningsområdets nät.

I fig. 2 är visad en ungefärlig kurva, som procentuellt åskådliggör medeleffektuttaget, inklusive effektuttaget från effektaggregatet,under perioden MÅ-FR. Det framgår, att effektuttaget ingen gång understiger ca 13 MW och att 20 MW under ca 52 % av den 120 timmar omfattande perioden. Effektaggregatet har körts effektuttaget överstiger under de 12 timmar då effektuttaget varit som störst och därvid levererat 2,5 MW. Denna körning av effektaggregatet “är representerad av den streckade arean i diagrammet. Genom användningen av effektaggregatet har toppeffektuttaget från distributionsnätet minskats med ca 10 % med ett elenergi- tillskott från effektaggregatet av blott ca l % av förbruk- ningsområdets totala elenergiförbrukning under perioden MÅ-FR.

En stor sänkning av toppeffektuttaget från distributions- nätet uppnås således genom kortvarig körning av effekt- aggregatet. Detta är fördelaktigt, eftersom effektaggregatet är förhållandevis dyrt att köra och därför bör användas så kort tid som möjligt.

Uppfinningen är icke begränsad till det ovan med hänvisning till fig. l'beskrivna utförandet utan kan realiseras på god- tyckligt sätt inom ramen för den i patentkraven definierade uppfinningstanken. Exempelvis kan vissa prognosticerade effektuttagstbppar undvikas i enlighet med uppfinningen. enbart genom tillfällig frånkoppling av elförbrukande en- heter, såsom inledningsvis nämnts, eller genom en kombina- tion av tillfällig körning av tillskottseffektaggregat och tillfällig frånkoppling av elförbrukande enheter.

Claims (4)

465 241 se 10 10 l5 20 25 30 35 Patentkrav

1. Förfarande vid elströmförsörjning av ett elförbruk- ningsområde, såsom t.ex. ett samhälle eller en större industri, vilket område har varierande effektförbrukning och försörjes från ett flera sådana områden strömför- sörjande distributionsnät, varvid toppeffektuttag från distributionsnätet undvikes genom tillfällig inkoppling av minst ett från detta fristående effektaggregat och/eller urkoppling av en eller flera laster inom förbrukningsområdet, k ä n n e t e c k n a t av att förbrukningsområdets effekt- uttag från distributionsnätet mätes, att en prognos upp- rättas för förbrukningsområdets genomsnittliga effektför- brukning under åtminstone vissa av ett flertal, tillsammans en period (MÅ-FR), t.eX. en månad, en vecka etc, bildande delperioder, t.ex. timmar, på basis av effektförbrukningen påverkande faktorer, såsom klockslag, veckodag, datum, ytter- temperatur, vind etc, och att inom perioden ifråga endast sådana prognosticerade toppeffektuttag från distributions- nätet undvikes, vilka skulle leda till att det genomsnitt- liga effektuttaget från distributionsnätet under en del- period kom att överstiga åtminstone det lägsta genomsnittliga effektuttaget från distributionsnätet under ett på förhand bestämt antal tidigare delperioder inom samma period med de ditintills högsta genomsnittliga effektuttagen.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att endast sådana prognosticerade effektuttag undvikes som samtidigt överstiger ett för perioden ifråga på förhand bestämt minimivärde (EO).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - å n_a t av att det tillämpas endast under perioder resp. delperioder med förhållandevis höga medeleffektuttag.

4. Förfarande enligt något av krav 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a t av att som effektaggregat användes minst en motordriven elgenerator, varvid motorn startas med hjälp av generatorn, som därvid drives av nätet._ q)