Analiza potrošnje električne energije u različitim ... · PDF fileii Sažetak U radu...

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVRŠNI RAD br. 920

ANALIZA POTROŠNJE ELEKTRIČNE

ENERGIJE U RAZLIČITIM VREMENSKIM

KORACIMA

Mile MeĎugorac

Zagreb, lipanj 2009.

ii

Sažetak

U radu je obraĎen način prikaza potrošnje električne energije i karakteristike

potrošnje. Podaci se odnose na potrošnju električne energije za 4 trafostanice i

odabrana 4 potrošača iz skupine od njih 15. Za trafostanice su vremenski intervali

promatranja potrošnje električne energije jedino dostupni satni, dok su kod

korisnika uzeti u obzir uz satne i 15-minutni i 30-minutni intervali. U radu su

pokazane karakteristike dnevnog dijagrama opterećenja uz neke iznimke od

pravila. Pokazan je i odnos krivulja potrošnje 15-minutnih i satnih intervala te 30-

minutnih i satnih intervala. Usporedbom dnevnog dijagrama potrošnje u različitim

vremenskim koracima je ilustrirana vaţnost detaljnije analize kretanja potrošnje.

Ključne riječi: elektroenergetski sustav, potrošnja električne energije, dijagram

opterećenja, trafostanice, potrošači, vremenski koraci

iii

Sadržaj:

1. UVOD ................................................................................................................................................. 1

2. DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ....................................................................................... 3

2.1. KARAKTERISTIČNE VELIČINE DNEVNOG DIJAGRAMA OPTEREĆENJA ........................................... 3

2.2. PODJELA DNEVNOG DIJAGRAMA OPTEREĆENJA .......................................................................... 3

3. ZADATAK I OPIS PRISTUPA PROBLEMU ............................................................................... 5

4. MJERENA POTROŠNJA ENERGIJE – TRAFOSTANICE ....................................................... 7

5. MJERENA POTROŠNJA ENERGIJE –POTROŠAČI .............................................................. 11

5.1. MJERENA POTROŠNJA U SATNIM KORACIMA ............................................................................. 11

5.2. MJERENA POTROŠNJA U 30-MINUTNIM VREMENSKIM KORACIMA ............................................. 16

5.3. MJERENA POTROŠNJA U 15-MINUTNIM VREMENSKIM KORACIMA ............................................. 20

6. ODNOS IZMEĐU RAZLIČITIH VREMENSKIH INTERVALA ............................................ 23

7. ZAKLJUČAK .................................................................................................................................. 25

8. POPIS LITERATURE .................................................................................................................... 27

iv

Popis oznaka i kratica

kW kilovat

kWh kilovat-sat

m faktor opterećenja

MW megavat

kP konstantno opterećenje

maxP maksimalno opterećenje

minP minimalno opterećenje

vP varijabilna snaga

TS trafostanica

W vat

dW ukupna dnevna potrošnja

kW konstantna energija

vW varijabilna energija

v

Popis slika:

SLIKA 1 PODACI O GODIŠNJOJ POTROŠNJI ENERGIJE NA 15 LOKACIJA - POTROŠAČI ................................................ 5

SLIKA 2 DIO PODATAKA O POTROŠNJI - TRAFOSTANICE.......................................................................................... 6

SLIKA 3 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA TS KAŠTELA ZA PROMATRANE DANE ...................................................... 7

SLIKA 4 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA TS TROGIR ZA PROMATRANE DANE........................................................ 8

SLIKA 5 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA TS MAKARSKA ZA PROMATRANE DANE .................................................. 9

SLIKA 6 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA TS NOVALJA ZA PROMATRANE DANE ..................................................... 9

SLIKA 7 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA NA LOKACIJI 3, PODUZETNIŠTVO SPLIT, SATNI INTERVALI ..................... 11

SLIKA 8 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 14, SPLIT, SATNI INTERVALI..................... 12

SLIKA 9 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 12, MAKARSKA, SATNI INTERVALI ............. 13

SLIKA 10 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 7, TROGIR, SATNI INTERVALI .................. 13

SLIKA 11 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA PODUZETNIŠTVO NA LOKACIJI 3, SPLIT, 30-MINUTNI INTERVALI ..... 16

SLIKA 12 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 14, SPLIT, 30-MINUTNI INTERVALI ......... 17

SLIKA 13 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 12, MAKARSKA, 30-MINUTNI INTERVALI . 18

SLIKA 14 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 7, TROGIR, 30-MINUTNI INTERVALI ........ 18

SLIKA 15 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA PODUZETNIŠTVO NA LOKACIJI 3, SPLIT, 15-MINUTNI INTERVALI ..... 20

SLIKA 16 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 14, SPLIT, 15-MINUTNI INTERVALI ......... 21

SLIKA 17 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 12, MAKARSKA, 15-MINUTNI INTERVALI . 21

SLIKA 18 DNEVNI DIJAGRAM OPTEREĆENJA ZA KUĆANSTVO NA LOKACIJI 7, TROGIR, 15-MINUTNI INTERVALI ........ 22

SLIKA 19 USPOREDBA 15-MINUTNE I SATNE REZOLUCIJE .................................................................................... 23

SLIKA 20 USPOREDBA 30-MINUTNE I SATNE REZOLUCIJE .................................................................................... 24

Uvod

1

1. Uvod

Ako bi se pokušala formirati ljestvica prioriteta današnjih ljudskih potreba, uz

uvaţavanje dostignuća modernog doba i način ţivota suvremenog čovjeka,

električna energija bi na toj ljestvici gotovo sigurno zauzimala vrlo visoko mjesto

ako ne i najviše. Današnji ţivot u razvijenom svijetu je jednostavno nezamisliv bez

električne energije.

Tehnološki proces u elektroenergetskom sustavu započinje osiguranjem

dovoljnih količina primarnih oblika energije, nastavlja se proizvodnjom električne

energije i završava se prijenosom i razdiobom električne energije do konačnih

potrošača. Da bi se sve to moglo s uspjehom obavljati, potrebno je na vrijeme

planirati razvoj i izgradnju elektroenergetskog sustava, a u izgraĎenom

elektroenergetskom sustavu potrebno je planirati i dobro voditi eksploataciju

sustava.

Osnovni dijelovi elektroenergetskog sustava su: izvori električne energije,

rasklopna postrojenja, prijenosne i razdjelne mreţe, te potrošači.

U svim oblastima ţivota danas se uvelike primjenjuje električna energija, s

izgledima za još značajniji njezin udio u ukupnim korisnim oblicima energije. To je

stoga što je električna energija najbolji oblik korisne energije jer se lako i efikasno

pretvara u sve druge korine oblike energije, a veći ţivotni standard traţi veću

upotrebu električne energije. Potrošači traţe pravovremenu količinu energije i po

kvaliteti i po kvantiteti.

Velika primjenjivost električne energije u zadovoljenju korisnih oblika energije

ima za posljedicu i veliku promjenjivost tijekom dana, tjedna, mjeseca i godine. Ta

je promjenjivost posljedica uključenja ili isključenja postojećih potrošača, promjene

temperature, vjetra itd. Zbog klimatskih i ţivotnih prilika u kojima ţive potrošači

električne energije javljaju se sezonske varijacije potrošnje ovisne o strukturi

potrošača u elektroenergetskom sustavu. Tako je na primjer potrošnja većine

industrijskih potrošača, osim industrije, poljoprivrednih proizvoda i tome slično,

Uvod

2

neovisna o sezoni, dok je potrošnja za rasvjetu, grijanje i odrţavanje zraka u

znatnoj mjeri ovisna o godišnjem dobu.

Nadalje, postoji ovisnost dnevne potrošnje o radnoj aktivnosti (radni i neradni

dan) u cikličkom periodu od tjedan dana. Krajem tjedna potrebe su u prosjeku

manje nego u radnim danima, dok se tijekom radnog dijela tjedna postepeno

mijenjaju; rastu u ponedjeljak i smanjuju se krajem petka.

U dnevnim se promjenama opterećenja javlja utjecaj razine aktivnosti tijekom

dana. Aktivnosti koje se provode pri planiranju u elektroenergetskom sustavu i

odluke koje se s tim u vezi donose, u funkcijskoj su vezi sa slijedom vremenskih

intervala u razdoblju planiranja.

Dnevni dijagram opterećenja

3

2. Dnevni dijagram opterećenja

2.1. Karakteristične veličine dnevnog dijagrama opterećenja

Oblik dnevnog dijagrama opterećenja ovisan je o strukturi potrošača u

elektroenergetskom sustavu, a dnevni dijagram opterećenja predstavlja promjene

opterećenja tijekom dana. U elektroenergetskom sustavu je potrebno razlikovati

dnevni dijagram potrošnje (dijagram što ga čine potrošači električne energije) od

dnevnog dijagrama opterećenja na pragu elektrana.

Dnevni je dijagram opterećenja karakteriziran maksimalnim opterećenjem ( maxP

), minimalnim opterećenjem ( minP ), ukupnom dnevnom potrošnjom ( dW ) i faktorom

opterećenja ( m ). Faktor se opterećenja izračunava kao omjer ostvarene potrošnje

energije i energije koja se mogla ostvariti da je elektroenergetski sustav bio

opterećen u cijelom vremenskom intervalu maksimalnim opterećenjem. Izraz glasi:

max24P

Wm d ,

pa faktor opterećenja moţe posluţiti kao pokazatelj iskoristivosti postrojenja

elektroenergetskog sustava.

2.2. Podjela dnevnog dijagrama opterećenja

Dnevni dijagram opterećenja moţe se podijeliti na dva načina:

- po trajanju opterećenja - po opterećenjima

Ako se dnevni dijagram opterećenja podijeli po trajanju opterećenja, mogu se

uočiti 2 karakteristična razdoblja: razdoblje velikih i razdoblje malih opterećenja.

Dnevni dijagram opterećenja

4

Granica izmeĎu ta 2 razdoblja kao i trajanje tih razdoblja nisu točno odreĎeni jer

ovise o obliku dijagrama opterećenja, odnosno o karakteristikama potrošnje u

elektroenergetskom sustavu.

Ako se dnevni dijagram opterećenja podijeli prema opterećenjima, pretpostavka

je da se moţe naći jedno opterećenje koje je konstantno, a preostalo opterećenje

da varira od konstantnog do maksimalnog opterećenja. Ako konstantno

opterećenje označimo s kP , tada je konstantna energija:

kk PW 24

Razlika izmeĎu ukupne potrebne dnevne energije ( dW ) i konstantne energije

jest varijabilna energija ( vW ). Prema tome je

kdv WWW .

Analogno računanju varijabilne energije računa se i varijabilna snaga vP iz

izraza

kv PPP max

Podjela dijagrama opterećenja na varijabilni i konstantni dijagram opterećenja

karakterizirana je trima veličinama: maksimalnim opterećenjem ( maxP ),

konstantnim opterećenjem ( kP ) i ukupno potrebnom dnevnom energijom ( dW ).

Obavljene podjele dnevnog dijagrama opterećenja mogu se primijeniti za bilo

koji dan u tjednu, a to znači za radni, odnosno neradni dan.

Zadatak i opis pristupa problemu

5

3. Zadatak i opis pristupa problemu

Tema ovog rada je analiza potrošnje električne energije u različitim vremenskim

koracima.

Analizirani podaci se odnose na 4 trafostanice i 4 potrošača. Trafostanice koje

su obraĎene u radu su: TS Kaštela, TS Makarska, TS Novalja i TS Trogir.

Potrošači su odabrani iz skupine od 15 potrošača, a to su poduzetništvo

Inţenjering i kućanstvo na dvije lokacije u Splitu, te kućanstva na lokacijama

Makarska i Trogir. Vremenski intervali razmatranja potrošnje kod trafostanica su

satni, dok su kod potrošača pored satnih uzeti u obzir, jer su dostupni, 15-minutni i

30-minutni intervali. Podaci o potrošnji električne energije za trafostanice su u

vremenu od 1.1.2006. do 31.12.2006., za potrošače su izmeĎu 1.1.2008. i

31.12.2008.

Potrošnja je promatrana za 4 odabrana dana. Kod trafostanica, to su srijeda

4.1.2006., nedjelja 8.1.2006., srijeda 5.7.2006. i nedjelja 9.7.2006. Za potrošače

su to srijeda 2.1.2008., nedjelja 6.1.2008., srijeda 2.7.2008. i nedjelja 6.7.2008.

Ţelja je da se uoče sličnosti i razlike potrošnje električne energije za više

čimbenika razmatranja:

- potrošnja trafostanica i potrošača - potrošnja radnim i neradnim danom - zimska i ljetna potrošnja - 15-minutna, 30-minutna i satna rezolucija - odnos različitih prikaza dnevnog opterećenja

Slika 1 Podaci o godišnjoj potrošnji energije na 15 lokacija - potrošači

Zadatak i opis pristupa problemu

6

Slika 2 Dio podataka o potrošnji - trafostanice

Mjerena potrošnja energije – trafostanice

7

4. Mjerena potrošnja energije – trafostanice

Prikazati godinu dana u energetskom smislu je jedan od zanimljivijih problema

danas. Različite se informacije i zaključci mogu dobiti promatranjem mjesečnih,

tjednih, dnevnih ili još detaljnijih prikaza.

Na slikama 3., 4., 5. i 6. je prikazana potrošnja za 4 trafostanice. Na apscisi se

nalazi vrijeme u satima za odabrani dan, dok os ordinata pokazuje iznos potrošnje

električne energije u MW.

Općenito, potrošnja električne energije je tipično veća u zimskom periodu, nego

u ljetnom periodu, a karakteristični mjeseci promatranja su siječanj i srpanj.

TakoĎer, karakteristični dani koji se uzimaju u obzir su srijeda (radni dan) i nedjelja

(neradni dan), jer je uobičajeno da je potrošnja izraţenija i veća radnim nego

neradnim danom, i da ona dostiţe svoj vrhunac sredinom radnog tjedna a svoj

minimum krajem vikenda.

Kasnije će se pokazati za TS Novalja i TS Makarska da grafovi pokazuju

drugačije iznimne karakteristike.

Slika 3 Dnevni dijagram opterećenja TS Kaštela za promatrane dane

Dnevni dijagram opterećenja (TS Kaštela)

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

sat

MW

srijeda, 4.1.2006.

nedjelja, 8.1.2006.

srijeda, 5.7.2006.

nedjelja, 9.7.2006.


8

Slika 4 Dnevni dijagram opterećenja TS Trogir za promatrane dane

Slike 3. i 4. prikazuju dnevno opterećenje TS Kaštela i TS Trogir za promatrane

dane: radni dan zimi, neradni dan zimi, radni dan ljeti i neradni dan ljeti. TS

Kaštela pokriva značajno veće područje, time ima i veću potrošnju. Radnim danom

zimi i ljeti obje TS imaju veću potrošnju u odnosu na neradni dan zimi i ljeti. Vidljiv

je skok potrošnje nakon 21h koji se najviše očituje kod TS Kaštela zimskim radnim

i neradnim danom zbog jeftinije tarife.

TS Kaštela ima mnogo manju potrošnju radnim danom ljeti u odnosu na radni

dan zimi, dok je taj dio kod TS Trogir ujednačen. TS Kaštela neradnim danom ljeti

ima manju potrošnju nego neradnim danom zimi, dok je kod TS Trogir nivo

ujednačen.

Dnevni dijagram opterećenja (TS Trogir)

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

sat

MW

srijeda, 4.1.2006.

nedjelja, 8.1.2006.

srijeda, 5.7.2009.

nedjelja, 9.7.2009.


9

Slika 5 Dnevni dijagram opterećenja TS Makarska za promatrane dane

Slika 6 Dnevni dijagram opterećenja TS Novalja za promatrane dane

Slike 5. i 6. prikazuju potrošnju energije za TS Makarska i TS Novalja. Ovdje je

situacija drugačija. Obje trafostanice su opterećenije ljeti nego zimi. Zimski radni

dan u odnosu na zimski neradni dan u oba slučaja ima malo veću potrošnju, kod

Dnevni dijagram opterećenja (TS Makarska)

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

sat

MW

srijeda, 4.1.2006.

nedjelja, 8.1.2006.

srijeda, 5.7.2006.

nedjelja, 9.7.2006.

Dnevni dijagram opterećenja (TS Novalja)

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

sat

MW

srijeda, 4.1.2006.

nedjelja, 8.1.2006.

srijeda, 5.7.2006.

nedjelja, 9.7.2006.


10

TS Novalja ljetni neradni dan ima veću potrošnju u odnosu na ljetni radni dan, dok

je kod TS Makarska taj nivo ujednačen. TS Novalja ima značajno veću potrošnju

ljeti u odnosu na zimu.

Ovo je logična posljedica činjenice da su Makarska i Novalja turistička mjesta

koja ljeti imaju mnogo više stanovnika nego zimi, pa je i potrošnja električne

energije tada prilično veća zbog brojnih objekata koji praktički jedino funkcioniraju

ljeti. TakoĎer je zanimljivo da je potrošnja u Novalji odabranim neradnim ljetnim

danom veća nego ljetnim radnim danom što je posljedica veće posjećenosti

turističkih objekata vikendom.

Mjerena potrošnja energije –potrošači

11

5. Mjerena potrošnja energije –potrošači

5.1. Mjerena potrošnja u satnim koracima

Slike 7. i 8. prikazuju dijagrame opterećenja poduzetništva Inţenjering Split i

kućanstva na lokaciji 14, Split, za odabrane radne i neradne dane. Rezolucija je

satna.

Uočavaju se odreĎene sličnosti i razlike dijagrama potrošnje u odnosu na

trafostanice. Kao i kod dijagrama potrošnje za TS Kaštela i TS Trogir vidimo da je

potrošnja radnim danom u oba slučaja veća nego potrošnja neradnim danom.

Dijagrami su dosta nepravilniji iz razloga što se radi o privatnim korisnicima s

većom mogućnosti manipuliranja potrošnjom električne energije. Kod kućanstva

na lokaciji 14 je izraţena veća potrošnja električne energije zimi nego ljeti.

Slika 7 Dnevni dijagram opterećenja na lokaciji 3, poduzetništvo Split,

satni intervali

Vrh maksimalnog opterećenja je iznosio 22,88 kW i to u zimsku srijedu u 21h.

Za ljetni radni dan maksimalno opterećenje je iznosilo 14,97 kW, u 14h. Za

Dnevni dijagram opterećenja (Lokacija 3, Split)

0

5

10

15

20

25

0:00

2:00

4:00

6:00

8:00

10:00

12:00

14:00

16:00

18:00

20:00

22:00

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


12

neradne dane, maksimalno opterećenje zimskim neradnim danom je iznosilo

15,38 kW, u ponoć, dok je ljetnim neradnim danom iznosilo 14,18 kW u 23h.

Najmanje minimalno opterećenje je iznosilo 2,27 kW, u zimsku srijedu u 5h.

Zimskim neradnim danom je minimalno opterećenje 2,52 kW u 4h. Iznos ljetnih

minimalnih opterećenja je nešto veći u odnosu na zimska. Ljetni radni dan ima

minimalno opterećenje 5,57 kW u 4h, dok ljetni neradni dan ima minimalno

opterećenje 5,43 kW u 7h.

Ovakvi rezultati su logična posljedica čovjekovih dnevnih aktivnosti i promjene

opterećenja za različita godišnja doba. Najveće maksimalno opterećenje se

dogodilo u 21h zimi, za vrijeme jeftinije tarife i veće potrošnje energije u odnosu na

ljetni period. TakoĎer, za ljetni radni i neradni dan maksimalno opterećenje se

dogodilo u prvom slučaju u ponoć, u drugom slučaju u 23h, za vrijeme jeftinije

tarife (21h – 7h).

Minimalna opterećenja se dogaĎaju u ranim jutarnjim satima. U ovom slučaju se

razmatra poduzetništvo, pa se tada potrošnja električne energije vjerojatno odnosi

na odrţavanje rasvjete i ostalih električnih instalacija.

Slika 8 Dnevni dijagram opterećenja za kućanstvo na lokaciji 14, Split,

satni intervali


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0:00

2:00

4:00

6:00

8:00

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


13

Iz sljedeća 2 grafa moţemo vidjeti da je potrošnja bitno različita od iste na

lokacijama 3 i 14. Kućanstvo u Makarskoj ima veću potrošnju neradnim danima i

zimi i ljeti. Potrošnja je u oba slučaja veća zimi.

Slika 9 Dnevni dijagram opterećenja za kućanstvo na lokaciji 12,

Makarska, satni intervali

Slika 10 Dnevni dijagram opterećenja za kućanstvo na lokaciji 7, Trogir,

satni intervali

Dnevni dijagram opterećenja (Lokacija 12,

Makarska)

01234567

0:00

2:00

4:00

6:00

8:00

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.

Dnevni dijagram opterećenja (Lokacija 7, Trogir)

0

1

2

3

4

5

6

7

0:00

2:00

4:00

6:00

8:00

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


14

Slike 8., 9. i 10. prikazuju potrošnju električne energije za 3 kućanstva.

Električna opterećenja za zgrade, i pojedinačna kućanstva, su proizvod sloţene

interakcije izmeĎu naćina korištenja sredstava, i značajki opterećenja električnih

ureĎaja. Neki ureĎaji su uvijek uključeni, s konstantnim ili cikličkim opterećenjem.

Za ostale ureĎaje, korištenje je odreĎeno mnogim čimbenicima, kao što su:

- vremenski uvjeti, jesu li ljudi u kući ili vani

- zauzetost ureĎaja, npr. kuhanje, korištenje rasvjete, TV-a i sl.

- solarna geometrija, u interakciji s vremenom, koja odreĎuje dostupnost dnevnog svjetla

Vremenski periodi korištenja električne energije mnogo variraju meĎu

kućanstvima; neki imaju vrlo uobičajene navike, dok su kod drugih više

stohastičke. Čak i kruţni proces hlaĎenja prostorije će varirati u ovisnosti o

temperaturi prostorije i frekvenciji otvaranja i zatvaranja vrata. Profili kućanstava,

bez nekog značajnijeg električnog objekta, ili opterećenja zbog grijanja vode, se

mogu vizualno interpretirati pojmovima:

- 24-satno osnovno opterećenje zbog električnih ureĎaja koji su uvijek upaljeni i kruţno opterećenje zbog hlaĎenja

- promjenjivo opterećenje zbog rasvjete, TV-a, osobnih računala, itd., koje se odraţava kroz trajanje dnevnog svjetla i dnevnih aktivnosti

- veliki i kratkotrajni 'šiljci' opterećenja u iznosu od 100 W do nekoliko kW, koji nastaju zbog ureĎaja velike snage koji obično proizvode toplinu za velike kuhinjske ureĎaje, tuševe, i sl.

Dodatno, postoje različita motorna opterećenja kod ureĎaja za pranje rublja,

sustava centralnog grijanja, usisavača, itd., ovisno da li se radi o konstantnom ili

promjenjivom uključivanju ureĎaja, ali ti skokovi obično nisu dovoljno veliki da bi se

jednostavno identificirali.


15

Krivulja opterećenja je tipično viša u zimskom periodu zbog električnog grijanja,

duţeg trajanja rasvjete, niţe temperature hladne vode, većeg korištenja sušilica za

kosu, vjerojatno više kuhanja, i nekih drugih čimbenika kao što je veći broj

provedenih sati unutra nego vani.

U cilju razumijevanja dijagrama opterećenja moraju se istraţiti uzroci koji

odreĎuju dnevni, tjedni i sezonski ciklus potrošnje električne energije. Na dnevno

opterećenje uglavnom utjecaj ima vrijeme, to jest izlazak i zalazak Sunca. Naime,

čovjekov bioritam se vlada prema izlasku i zalasku Sunca, tome je prilagoĎeno

radno vrijeme i glavnina aktivnosti u industriji. Jednako tako postoji kulturni običaj

pomaka aktivnosti prema zalasku Sunca. Na tjedni ciklus djeluju poglavito

kulturološki utjecaji. Tako se tipično radi 40 sati tjedno u 5 dana, do ponedjeljka do

petka, dok su subota i nedjelja neradni dani. Subotom rade trgovine i usluge, a

nedjeljom vrlo malo. Samo industrija koja ne smije prekidati svoj tehnološki proces

radi i subotom i nedjeljom.


16

5.2. Mjerena potrošnja u 30-minutnim vremenskim koracima

Slika 11 Dnevni dijagram opterećenja za poduzetništvo na lokaciji 3, Split,

30-minutni intervali

Najviše maksimalno opterećenje za lokaciju 3 je ostalo isto kao i kod satne

rezolucije, iznosi 22,88 kW u 21h za zimski radni dan. TakoĎer se nisu promijenila

maksimalna opterećenja ljetnih dana. Ali, maksimalno opterećenje zimskog

neradnog dana se promijenilo i iznosi 14,92 kW u 18.30h.

Promijenili su se iznosi minimalnih opterećenja. Za zimski radni dan graf

pokazuje minimalno opterećenje u 6.30h iznosa 2,21 kW, za neradni zimski dan u

5.30h iznosa 2,08 kW. Minimalno opterećenje ljetnim neradnim danom sad je u

6.30h i iznosi 5,02 kW.


0

5

10

15

20

25

0:0

0:0

0

1:3

0:0

0

3:0

0:0

0

4:3

0:0

0

6:0

0:0

0

7:3

0:0

0

9:0

0:0

0

10

:30

:00

12

:00

:00

13

:30

:00

15

:00

:00

16

:30

:00

18

:00

:00

19

:30

:00

21

:00

:00

22

:30

:00

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


17



Za lokaciju 14 30-minutni vremenski intervali pokazuju drugačije najviše

maksimalno opterećenje. Dogodilo se zimskim radnim danom u 18.30h i iznosi

7,93 kW za razliku od satne rezolucije gdje je iznosilo 6,83 kW u 22h, što je bitna

razlika (16 %). Maksimalno opterećenje ljetnog neradnog dana je ostalo

nepromijenjeno, u 16h s iznosom 5,3 kW. TakoĎer, maksimalno opterećenje

ljetnog radnog dana se promijenilo, iznosi 3,75 kW u 11.30h.

Općenito, 30-minutne intervale u odnosu na satne karakterizira pojava više

'šiljaka'. Oni su posljedica promjene snage trošila (kuhanja, tuširanja, usisavanja i

sličnih pojava naglih opterećenja) koje se uočavaju na preciznijoj vremenskoj

rezoluciji.


0123456789

0:0

0:0

0

1:3

0:0

0

3:0

0:0

0

4:3

0:0

0

6:0

0:0

0

7:3

0:0

0

9:0

0:0

0

10

:30

:00

12

:00

:00

13

:30

:00

15

:00

:00

16

:30

:00

18

:00

:00

19

:30

:00

21

:00

:00

22

:30

:00

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


18


Makarska, 30-minutni intervali



Dnevni dijagram opterećenja (Lokacija 12, Makarska)

0

1

2

3

4

5

6

70

:00

:00

1:3

0:0

0

3:0

0:0

0

4:3

0:0

0

6:0

0:0

0

7:3

0:0

0

9:0

0:0

0

10

:30

:00

12

:00

:00

13

:30

:00

15

:00

:00

16

:30

:00

18

:00

:00

19

:30

:00

21

:00

:00

22

:30

:00

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


0

1

2

3

4

5

6

7

0:0

0:0

0

1:3

0:0

0

3:0

0:0

0

4:3

0:0

0

6:0

0:0

0

7:3

0:0

0

9:0

0:0

0

10

:30

:00

12

:00

:00

13

:30

:00

15

:00

:00

16

:30

:00

18

:00

:00

19

:30

:00

21

:00

:00

22

:30

:00

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


19

Kućanstva na lokacijama Trogir i Makarska pokazuju dosta sličnosti u potrošnji

električne energije.

Krivulja potrošnje električne energije je u oba slučaja viša zimi nego ljeti. Kod

kućanstva u Makarskoj je zabiljeţeno najveće maksimalno opterećenje za zimski

radni dan, 5,95 kW u 18.30h, dok je kod kućanstva u Trogiru takoĎer zabiljeţeno

zimskim radnim danom, iznosa 6,29 kW u 19.30h. Maksimalno opterećenje

zimskim neradnim danom za kućanstvo u Makarskoj iznosi 3,96 kW u 17.30h, za

kućanstvo u Trogiru iznosi 2,88 kW u 6h.

Ljeti je krivlja opterećenja niţa, i ističu se 'šiljci', kratkotrajni skokovi opterećenja

od 100 W do nekoliko kW. Iznosi minimalnih opterećenja se malo razlikuju, kao i

oblik krivulje.


20

5.3. Mjerena potrošnja u 15-minutnim vremenskim koracima

Izvorno mjerena 15-minutna rezolucija je najpreciznija i pokazuje još više

oscilacija u vidu kratkotrajnih opterećenja koja se ne vide na satnoj i 30-minutnoj

rezoluciji.

Slika 15 Dnevni dijagram opterećenja za poduzetništvo na lokaciji 3, Split,



0

5

10

15

20

25

0:0

0

1:3

0

3:0

0

4:3

0

6:0

0

7:3

0

9:0

0

10

:30

12

:00

13

:30

15

:00

16

:30

18

:00

19

:30

21

:00

22

:30

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


21




Makarska, 15-minutni intervali


0

1

2

3

4

5

6

7

8

90

:00

1:3

0

3:0

0

4:3

0

6:0

0

7:3

0

9:0

0

10

:30

12

:00

13

:30

15

:00

16

:30

18

:00

19

:30

21

:00

22

:30

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.

Dnevni dijagram opterećenja (Lokacija 12, Makarska)

0

1

2

3

4

5

6

7

0:0

0

1:3

0

3:0

0

4:3

0

6:0

0

7:3

0

9:0

0

10

:30

12

:00

13

:30

15

:00

16

:30

18

:00

19

:30

21

:00

22

:30

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.


22




0

1

2

3

4

5

6

70

:00

1:3

0

3:0

0

4:3

0

6:0

0

7:3

0

9:0

0

10

:30

12

:00

13

:30

15

:00

16

:30

18

:00

19

:30

21

:00

22

:30

vrijeme

kW

srijeda, 2.1.2008.

nedjelja, 6.1.2008.

srijeda, 2.7.2008.

nedjelja, 6.7.2008.

Odnos izmeĎu različitih vremenskih intervala

23

6. Odnos izmeĎu različitih vremenskih intervala

Za bolji uvid u razlike krivulje opterećenja zanimljivo je usporediti krivulje

opterećenja električne energije za različite vremenske intervale na istom grafu.

Grafovi pokazuju potrošnju električne energije za srijedu, 2.1.2008., na lokaciji

14, Split.

Slika 19 Usporedba 15-minutne i satne rezolucije – Lokacija 14, Split

Odnos 15-minutnih i satnih intervala, Lokacija 14,

Split

0

2

4

6

8

10

0:00

2:00

4:00

6:00

8:00

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

vrijeme

kW 15-minutni intervali

satni intervali

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kWOdnos 15-minutnih i satnih intervala, Lokacija 14, Split

15-minutni intervali satni intervali

Odnos izmeĎu različitih vremenskih intervala

24

Oblik krivulje se mnogo ne razlikuje, ali na satnoj rezoluciji se ne vide odreĎeni

skokovi potrošnje električne energije.

Dnevna potrošnja električne energije izračunata za krivlju 15-minutnih intervala

iznosi 1507,68 kWh, dok za krivulju satnih intervala potrošnja iznosi 1503,84 kWh.

Iz toga slijedi da je pogreška u iznosu potrošnje kod satnih vremenskih intervala

manja od 1% u odnosu na preciznije 15-minutne intervale.

Dolazimo do zaključka da su vremenski razmaci od jednog sata dobra

aproksimacija krivulje potrošnje električne energije, meĎutim, ne mogu precizno

pokazati maksimalno i minimalno opterećenje tijekom dana. Graf u satnim

koracima pokazuje maksimalno opterećenje 6,83 kW u 22h, dok graf 15-minutnih

intervala ima maksimalno opterećenje 7,93 kW u 18.30h, što je bitna razlika.

Slika 20 Usporedba 30-minutne i satne rezolucije

Ovaj put se oblik krivulje još manje razlikuje, zbog manje razlike u vremenskim

intervalima.

Dnevna potrošnja električne energije za 30-minutne vremenske intervale je

iznosila 1505,76 kWh, pogreška satne rezolucije u odnosu na 30-minutnu je

takoĎer manja od 1%. MeĎutim, i ovdje se vidi razlika u maksimalnom

opterećenju, koje je istog iznosa kao i kod krivulje 15-minutnih intervala.

Odnos 30-minutnih i satnih intervala

-

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

0:00

:00

2:30

:00

5:00

:00

7:30

:00

10:0

0:00

12:3

0:00

15:0

0:00

17:3

0:00

20:0

0:00

22:3

0:00

vrijeme

kW 30-minutni intervali

satni intervali

Zaključak

25

7. Zaključak

Promatrane 4 trafostanice imaju svojstvene karakteristike krivulje potrošnje

električne energije. TS Kaštela ima najveći iznos potrošnje jer u usporedbi s

ostalim trafostanicama pokriva najveći prostor kako površinski, tako i po broju

stanovnika. Za TS Kaštela je potrošnja puno veća zimi u odnosu na ljetni period,

te radnim nego neradnim danom. TS Makarska i TS Novalja pokazuju drugačiju

sliku. Kod njih je potrošnja ljeti znatno veća nego zimska potrošnja. Razlog tome

leţi u činjenici što su Makarska i Novalja turistička mjesta koja ljeti imaju mnogo

više stanovnika nego zimi i jednostavno 'ţivnu'. TakoĎer, mnogo objekata koji

preko godine nisu u funkciji rade ljeti, a time se javlja i veća potreba za količinom

električne energije. TS Trogir ima dosta ujednačene krivulje za oba godišnja doba

s tim što se vidi razlika u većoj potrošnji radnim danom.

U usporedbi s krivuljom opterećenja za trafostanice, krivulja opterećenja kod

potrošača je dosta nepravilnija i teţa za analiziranje. No, dijagram opterećenja kod

potrošača ima neke sličnosti sa istim kod trafostanica. U sva 4 slučaja potrošnja u

zimskom razdoblju je veća od potrošnje ljeti. Razlog je u tome što ljudi provode

više vremena unutra, javlja se potreba za zagrijavanjem prostora i općenito veća

zauzetost ureĎaja (kuhanje, tuširanje, korištenje TV-a, osobnih računala i sl.). Na

prikazima u 15-minutnim intervalima se dobro vide kratkotrajni skokovi

opterećenja, tzv. 'šiljci' koji nastaju zbog korištenja ureĎaja velike snage koji

uglavnom proizvode toplinu za velike kuhinjske ureĎaje, kotlove i sl.

Kada usporedimo različite prikaze (odnos 15-minutnih i satnih te 30-minutnih i

satnih intervala) iz izvornih podataka vidimo da je krivulja potrošnje električne

energije u satnim intervalima dobra aproksimacija s relativno malom pogreškom u

odnosu na prikaz u 15-minutnim intervalima. MeĎutim, ako nam trebaju točniji

podaci o maksimalnom i minimalnom opterećenju, 15-minutni prikaz je najbolji

izbor jer se ti podaci jednostavno mogu izgubiti na prikazu u satnim koracima.

U EES-u postoji velik broj potrošača i, naravno, svaki od potrošača troši

električnu energiju na način i u trenutku kad to njemu najviše odgovara. Stoga se i

potraţnja za električnom energijom tijekom dana mijenja. Osim dnevne promjene

Zaključak

26

opterećenja postoje i tjedne promjene jer ni svi dnevni dijagrami opterećenja

unutar tjedna nisu jednaki. Godišnje doba, takoĎer, utječe na potraţnju električne

energije. Na kraju i vrste potrošača u sustavu kao i odnos izmeĎu pojedinih vrsta

potrošača igraju značajnu ulogu na oblik dnevnog dijagrama opterećenja. Tu se

prvenstveno misli na stupanj industrijalizacije zemlje ili područja koje zahvaća

pojedini sustav kao i odnos izmeĎu industrijske potrošnje i potrošnje u

kućanstvima.

Popis literature

27

8. Popis literature

1. Božo Udovičić, Elektroenergetika, Školska knjiga, Zagreb, 1983.

2. FER Zagreb, Mjerenje i analiza potrošnje energije, Laboratorijske vježbe –

Priprema za prvu i drugu laboratorijsku vježbu, Zagreb, 2009.

3. Radoslav Zelić, Upravljanje odgodivom potrošnjom električne energije,

Magistarski rad, Zagreb, 1999.

4. Energetski institut 'Hrvoje Požar' Zagreb, HEP Distribucija d.o.o. DP

Elektrodalmacija Split, Darko Abramović, Goran Jadrijev, Goran

Majstrović, Utjecaj novog tarifnog sustava na dnevni dijagram opterećenja,

CIGRE, 2003.

5. Andrew Wright, Steven Firth, The nature of domestic electricity – loads and

effects of time averaging on statistics and on-site generation calculation, Rujan

2006., Leicester, Velika Britanija

6. C. H. Marton, A. Elkamel, T. A. Duever, An order – specific clustering

algorithm for the determination of representative demand curves, Lipanj 2007.,

Waterloo, Kanada

7. Matteo Manera, Angelo Marzullo, Modelling the load curve of aggregate

electricity consumption using principal components, Kolovoz 2004., Milano,

Italija

Analiza potrošnje električne energije u različitim ... · PDF fileii Sažetak U radu...

Documents

Transcript of Analiza potrošnje električne energije u različitim ... · PDF fileii Sažetak U radu...