Результаты расчетов приведены в табл. 1- 3. В них под «полным собственным резервом мощности» понимается разность между располагаемой генераторной мощностью и абсолютным максимумом нагрузки соответствующего узла. Необходимая величина этого резерва определяется основными составляющими: резервом на проведение плановых текущих и капитальных ремонтов и оперативным резервом (с учетом взаимопомощи других узлов при совместной работе).
| Таблица 2Результаты расчетов вариантасовместного функционирования ЭЭС,1990 г. | |||
| Номер узла | Располагаемая мощность | Полный собственный резерв | |
| ГВт | ГВт | %от нагрузки | |
| 1 | 5.5 | 0.34 | 6.59 |
| 2 | 1.5 | 0.13 | 9.49 |
| 3 | 364.7 | -18.56 | -4.84 |
| 4 | 33.7 | -0.33 | -0.97 |
| 5 | 0.015 | 5.17 | |
| 6 | 26.58 | -0.21 | -0.78 |
| 7 | 20.9 | -0.39 | -1.83 |
| 8 | 81.6 | -2.21 | -2.64 |
| 9 | 309.4 | -3.17 | -1.01 |
| 10 | 182.8 | -5.08 | -2.7 |
| 11 | 11.7 | 0.14 | 1.21 |
| 12 | 43 | -2.01 | -4.47 |
| 13 | 17 | 0.05 | 0.29 |
| 14 | 0.5 | 0 | 0 |
| 15 | 7.68 | 0.18 | 2.4 |
| 16 | 47.8 | -2 | -4.02 |
| 17 | 0.016 | 0 | 0 |
| 18 | 155.4 | -3.63 | -2.28 |
| 19 | 98.6 | -1.77 | -1.76 |
| 20 | 102.5 | -2.03 | -1.94 |
| 21 | 300.9 | -4.48 | -1.47 |
| 22 | 9.9 | 0.88 | 9.76 |
| 23 | 4 | 0.15 | 3.9 |
| 24 | 22.6 | -0.76 | -3.25 |
| 25 | 4.1 | -0.32 | -7.24 |
| 26 | 66 | -8.59 | -11.52 |
| Система | 1918.681 | 195.924 | 11.37 |
Анализ результатов позволяет сделать следующие выводы. На уровне электропотребления 1990 г. раздельная работа расчетных энергоузлов для обеспечения необходимого уровня надежности требует суммарной располагаемой мощности в размере 2261.2 ГВт при сумме всех абсолютных максимумов нагрузки по узлам в размере 1972.3 ГВт. Таким образом, для системы в целом величина полного резерва Вполн составит 2261.2 — 1972.3 = 288.9 ГВт.
Следует сразу же обратить внимание на то, что по отчетным данным установленная мощность нетто всех электостанций мира в 1990 г. равнялась 2743.7 ГВт и, следовательно, величина полного резерва составляла 771.4 ГВт. Расхождение результатов расчетов с фактическими данными объяснимо. Во-первых, установленная мощность нетто, приводимая в отчетных данных, несколько больше вычисляемой в ПВК «ЯНТАРЬ» располагаемой мощности на величину неиспользуемой из-за технологических ограничений мощности. Во-вторых, реальный уровень объединенности ЭЭС в 1990, был значительно ниже того, что закладывалось в модель, а это требовало больше резервных мощностей для обеспечения нормативного уровня надежности 0.9996, принятого в большинстве стран. Наконец, в-третьих, известно, что в наиболее развитых странах относительная величина резервирования вместо обычных 20-25% составляла 35-50%. Можно сделать вывод, что используемая модель оценки эффективности дает реально подтверждаемые результаты.
| Таблица 3Характеристика межсистемных связей.Общие параметры:U = 2000 кВ; число цепей — 2 | |||
| Номер связи | Соединяемые узлы | Длины связей | Пропускные способности |
| км | ГВт | ||
| I | 1-2 | 1500 | 37 |
| II | 1-21 | 3000 | 37 |
| III | 2-3 | 1500 | 38 |
| IV | 3-4 | 1500 | 38 |
| V | 4-5 | 1500 | 37 |
| VI | 4-6 | 3500 | 38 |
| VII | 5-8 | 6000 | 38 |
| VIII | 5-11 | 7500 | 36 |
| IX | 6-7 | 1500 | 31 |
| X | 7-14 | 7000 | 36 |
| XI | 7-17 | 7000 | 37 |
| XII | 8-9 | 1500 | 37 |
| XIII | 9-10 | 1500 | 37 |
| XIV | 9-12 | 2500 | 39 |
| XV | 10-18 | 1500 | 43 |
| XVI | 11-12 | 1500 | 36 |
| XVII | 12-13 | 1500 | 36 |
| XVIII | 12-15 | 3500 | 39 |
| XIX | 13-18 | 6000 | 36 |
| XX | 14-15 | 1500 | 38 |
| XXI | 14-17 | 7000 | 39 |
| XXII | 15-16 | 1500 | 52 |
| XXIII | 16-22 | 7500 | 35 |
| XXIV | 17-24 | 7000 | 48 |
| XXV | 18-19 | 1500 | 36 |
| XXVI | 19-20 | 1500 | 38 |
| XXVII | 20-21 | 1500 | 36 |
| XXVIII | 20-22 | 3500 | 46 |
| XXIX | 22-23 | 1500 | 37 |
| XXX | 23-24 | 7500 | 36 |
| XXXI | 24-25 | 1500 | 26 |
| XXXII | 25-26 | 1500 | 24 |
| Всего | - | 105500 | - |
В табл. 2 приведены результаты расчетов ЕЭЭС Земли при условии объединения всех узлов на параллельную работу посредством межсистемных связей.
Для этих условий требуемая располагаемая мощность составила 1918.7 ГВт. С учетом того, что в такой объединенно работающей системе величина совмещенного максимума нагрузки не равняется сумме абсолютных максимумов узлов (величина совмещенного максимума оказалась равной 1722.8 ГВт), требуемый суммарный полный резерв мощности по ЕЭЭС в целом составит 1918.7-1722.8 =195.9 ГВт, или 11.37% от величины совмещенного максимума нагрузки. Для сравнения, при раздельной работе узлов полный суммарный резерв мощности по узлам, отнесенный к совмещенному максимуму, будет равняться 2261.2-1722.8 = 538.4 ГВт, или 31.3%. Таким образом, налицо экономия располагаемой генераторной мощности в 342.5 ГВт (20% от 1722.8 ГВт). Таков суммарный эффект от объединения всех региональных ЭЭС Земли для совместной работы. Если же сравнить с фактической установленной мощностью нетто, равной 2743.7 ГВт, то эффект будет еще выше — 825 ГВт. По мощности это 183 электростанции типа Братской ГЭС (ее мощность 4.5 ГВт) — такова цена раздельной работы электроэнергетических систем стран мира. Только переход от суммы максимумов нагрузок узлов к совмещенному максимуму дает снижение располагаемой мощности на 1927.34-1722.8 = 204.54 ГВт, то есть на 45 Братских ГЭС. Потери мощности в межсистемных связях составили 11.1 ГВт дополнительной мощности.
Феноменальность полученных результатов обнаруживается еще и в том, что, как видно из табл. 2, в большинстве узлов полный собственный резерв генераторной мощности становится отрицательной величиной, то есть при совместной работе ЭЭС всех регионов Земли располагаемая мощность в них может быть меньше их абсолютного регионального максимума, поскольку (при достаточных пропускных способностях межсистемных связей) ЭЭС со сниженной в ночные часы нагрузкой имеют возможность оказать помощь в покрытии повышенных дневных нагрузок других ЭЭС своей генераторной мощностью.
Расчеты подобного рода позволяют оценить требуемые параметры межсистемных связей, суммарная длина которых получается в данных расчетах на уровне 105.5 тыс. км. Это намного меньше суммарной длины всех построенных к настоящему времени на земном шаре линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше (более 7 млн. км), далеко не «бесконечными» оказались и требуемые пропускные способности межсистемных связей. Их значения находятся в диапазоне от 24 до 52 ГВт (см. табл. 3). При этом в расчетах было принято, что по соображениям надежной работы связей они должны быть, как минимум, двухцепными (мощность каждой цепи — половина приведенной в табл. 3 суммарной пропускной способности связи). Другие возможные схемы межконтинентальных связей не рассматривались, хотя не исключается, что возможна и более оптимальная конфигурация глобальной сети. Но это уже тема другого исследования.
| Таблица 4Различия по узлам | ||||
| Экстремальные узлы | Население, млн.чел. | Удельноеэлектропотребление,кВт • ч/чел, год | Суммарноеэлектропотребление,ТВт • ч | Располагаемаямощность, ГВт |
| Максимальный, max (номер узла) | 1324.92(19) | 8.89(3) | 1816.542(3) | 372.4(3) |
| Минимальный, min (номер узла) | 1.443(5) | 0.44(15) | 1.375(5) | 0.325(5) |
| Отношение:max/min | 918 | 20.2 | 1321 | 1146 |
Анализ исходных данных и результатов расчетов ЕЭЭС земного шара обнаруживает, что в целом особенности электроэнергетического хозяйства Земли таковы, что не всегда способствуют получению возможного максимального эффекта. Можно утверждать, что если бы имело место равномерное распределение населения по планете, одинаковое удельное электропотребление на душу населения во всех регионах, то эффекты от объединения были бы выше. Но, как видно из табл. 4 и 5, к сожалению, имеет место обратная ситуация, то есть существенная неравномерность распределения населения по регионам, разброс значений электропотребления и пр. Так, например, незначителен эффект объединения с целью использования сезонной неравномерности Северного и Южного полушарий, так как количество населения и объем электропотребления Южного полушария гораздо меньше таковых Северного.