Введение
Показатель выработки электроэнергии
Коэффициент чистой мощности – это безразмерное отношение фактической выработки электрической энергии за заданный период времени к теоретически максимальной выработке электрической энергии за этот период. Теоретически максимальная выработка энергии для данной установки определяется как выработка при ее непрерывной работе на полной номинальной мощности в течение соответствующего периода. Коэффициент мощности может быть рассчитан для любой установки, производящей электроэнергию, такой как электростанция, использующая топливо, или установка, использующая возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнце или гидроэлектростанции. Средний коэффициент мощности также может быть определен для любого класса таких установок и может использоваться для сравнения различных типов производства электроэнергии. Фактическая выработка энергии в течение этого периода и коэффициент мощности значительно варьируются в зависимости от ряда факторов. Коэффициент мощности никогда не может превышать коэффициент доступности или время наработки в течение периода. Время наработки может быть сокращено из-за, например, проблем с надежностью и технического обслуживания, планового или внепланового. Другие факторы включают конструкцию установки, ее местоположение, тип производства электроэнергии и, соответственно, используемое топливо или, для возобновляемых источников энергии, местные погодные условия. Кроме того, коэффициент мощности может зависеть от нормативных ограничений и рыночных сил, которые потенциально могут повлиять как на закупку топлива, так и на продажу электроэнергии. Коэффициент мощности часто рассчитывается за год, усредняя большинство временных колебаний. Однако его также можно рассчитать за месяц, чтобы получить представление о сезонных колебаниях. В качестве альтернативы, его можно рассчитать за весь срок службы источника энергии, как во время эксплуатации, так и после вывода из эксплуатации. Коэффициент мощности также может быть выражен и преобразован в часы полной нагрузки.
Атомная электростанция
Ядерные электростанции демонстрируют самые высокие значения коэффициента использования установленной мощности, ограничиваясь в идеале лишь коэффициентом доступности, то есть временем, затрачиваемым на техническое обслуживание и загрузку топлива. Крупнейшая атомная электростанция в США, Пало-Верде, суммарно по своим трем реакторам имеет установленную мощность 3942 МВт. В 2010 году её годовая выработка составила 31 200 000 МВт·ч, что соответствует коэффициенту использования установленной мощности:
Каждый из трех реакторов Пало-Верде загружается топливом каждые 18 месяцев, по одному циклу весной и осенью. В 2014 году загрузка топлива была завершена за рекордные 28 дней, по сравнению с 35 днями простоя, которые соответствуют коэффициенту использования установленной мощности в 2010 году. В 2019 году блок №1 станции Prairie Island показал самый высокий коэффициент использования установленной мощности в США, достигнув отметки в 104,4%.
Ветроэлектростанция
Датский морской ветропарк Horns Rev 2 имеет установленную мощность 209,3 МВт. С момента ввода в эксплуатацию 7 лет назад он произвел 6416 ГВтч, то есть среднегодовая выработка составляет 875 ГВтч в год, а коэффициент использования установленной мощности (КИУМ):
Объекты с более низким КИУМ также могут быть признаны целесообразными для ветропарков, например, наземный ветропарк Fosen Vind мощностью 1 ГВт, строящийся в Норвегии, имеет прогнозируемый КИУМ 39%. Расчеты экономической целесообразности могут зависеть от сезонности. Например, в Финляндии КИУМ в холодные зимние месяцы более чем вдвое превышает показатель июля. В то время как среднегодовой КИУМ в Финляндии составляет 29,5%, в США в период с 2013 по 2016 год годовые значения КИУМ колебались от 32,2% до 34,7%. Поскольку КИУМ ветряной турбины измеряет фактическую выработку относительно потенциальной, он не связан с коэффициентом Бетца (16/27 или 59,3%), который ограничивает выработку по сравнению с энергией, содержащейся в ветре.
Во всем мире
Ядерная энергия 88,7% (среднее значение за 2006-2012 годы для АЭС США). Гидроэлектроэнергия, средний мировой показатель – 44%, диапазон от 10% до 99% в зависимости от доступности воды (с регулированием или без регулирования с помощью накопительных плотин). Ветровые электростанции – 20-40%. Солнечная энергия с концентрацией солнечного излучения (CSP) с накопителями и резервным запасом природного газа в Испании – 63%, в Калифорнии – 33%. Фотоэлектрическая солнечная энергия в Германии – 10%, в Аризоне – 19%, в Массачусетсе – 13,35% (среднее значение за 8 лет на июль 2018 года).