Электрическая энергия и мощность в чем разница?

Вспоминаем физику: работа, энергия и мощность

Дата публикации: 1 февраля 2015

• Работа и энергия
• Формы и виды энергии
• Мощность

В текстах, публикуемых на этом сайте, часто встречаются различные термины, которые являются названиями физических величин. Многое мы изучали еще в школьном курсе физике, но знания имеют свойство забываться без постоянного употребления. В серии заметок, объединенных под общим заголовком «Вспоминаем физику» (можно было бы назвать «Снова в школу») мы постараемся напомнить вам, что означают основные термины, какие физические величины за этими терминами скрываются, как они связаны между собой, в каких величинах они измеряются. В общем, дать те основы, которые нужны для понимания публикуемых материалов.

Сайт нас в целом посвящен методам и технологиям получения энергии (конкретно, из возобновляемых источников). Энергия нужна людям для отопления и освещения собственных жилищ, для того, чтобы приводить в движение различные механизмы, которые совершают полезную для людей работу. То есть нам нужно получить в конечном итоге один из трех видов энергии — тепловую, механическую и энергию света. Как будет сказано ниже, в физике различают еще несколько видов энергии, но для нас важны в первую очередь эти три вида. Закончу с предисловиями и приведу те определения энергии, которые приняты в физике.

Работа и энергия

Еще из школьного курса физики (а школу я окончил 50 лет назад) я помню утверждение «Энергия является мерой способности физической системы совершить работу». Википедия дает менее понятное определение, утверждая, что

«Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.»

Энергия является скалярной величиной, для измерения которой применяются несколько разных единиц. Нам наиболее интересны джоуль и киловатт-час.

Джо́уль (русское обозначение: Дж; международное: J) — единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ). Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы. В электричестве джоуль означает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт для поддержания силы тока в 1 ампер.

Впрочем, мы не будем углубляться в основы физики, выясняя, что такое сила и что такое один ньютон, просто примем понятие «энергия» за основу и запомним, что некое количество джоулей характеризует энергию, работу и количество теплоты. Еще одной величиной, с помощью которой измеряют количество энергии, является киловатт-час.

Килова́тт-час (кВт⋅ч) — внесистемная единица измерения количества произведенной или потреблённой энергии, а также выполненной работы. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту, народном хозяйстве и для измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.

Следует заметить, что правильно писать именно «кВт⋅ч» (мощность, умноженная на время). Написание «кВт/ч» (киловатт в час), часто употребляемое во многих СМИ и даже иногда в официальных документах, неправильно. Такое обозначение соответствует изменению мощности в единицу времени (что обычно никого не интересует), но никак не количеству энергии. Столь же распространённая ошибка — использовать «киловатт» (единицу мощности) вместо «киловатт-час».

В последующих статьях мы будем использовать джоуль и киловатт-час как единицы для оценки количества энергии или работы, имея в виду, что один киловатт-час равен 3,6·10 6 джоулей.

С точки зрения интересующих нас тем именно свойство энергии совершать работу является основополагающим. Мы не будем выяснять, как физика трактует понятие «работа», будем считать, что это понятие является первоначальным и не определяемым. Только еще раз подчеркнем, что количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

В зависимости от вида энергии или работы величина энергии рассчитывается разными способами:

Формы и виды энергии

Поскольку энергия, как сказано выше, является только мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие, различные формы энергии выделяются в соответствии с различными формами движения материи. Таким образом, в зависимости от уровня проявления, мож­но выделить следующие формы энергии:

• энергия макромира — гравитационная или энергия притяжения тел,
• энергия взаимодействия тел — механическая,
• энергия молекулярных взаимодействий — тепловая,
• энергия атомных взаимодей­ствий — химическая,
• энергия излучения — электромагнит­ная,
• энергия, заключенную в ядрах атомов, — ядерная.

Гравитационная энергия — энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным гравитационным тяготением. В земных условиях, это, например, энергия, «запасенная» телом, поднятым на опреде­ленную высоту над поверхностью Земли — энергия силы тя­жести. Таким образом, энергию, запасенную в водохранилищах гидроэлектростанций, можно отнести к гравитационной энергии.

Механическая энергия — проявляется при взаимодей­ствии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энер­гию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах — транспортных и техно­логических.

Тепловая энергия — энергия неупорядоченного (хаотичес­кого) движения и взаимодействия молекул веществ. Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопле­ния, проведения многочисленных технологических процес­сов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегон­ки и т. д.).

Химическая энергия — это энергия, «запасенная» в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при хими­ческих реакциях между веществами. Химическая энергия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горении топлива), либо преобразуется в электрическую в гальваничес­ких элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии ха­рактеризуются высоким КПД (до 98 %), но низкой емкостью.

Электромагнитная энергия — это энергия, порождаемая взаимодействием электрического и магнитного по­лей. Ее подразделяют на электрическую и магнитную энергии. Электрическая энергия — энергия движущихся по элек­трической цепи электронов (электрического тока).

Электромагнитная энергия проявляется также в виде электромагнит­ных волн, то есть в виде излучения, включающего видимый свет, инфракрасные, ультрафио­летовые, рентгеновские лучи и радиоволны. Таким образом, один из видов электромагнитной энергии — это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.

Ядерная энергия — энергия, локализованная в ядрах ато­мов так называемых радиоактивных веществ. Она высвобож­дается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или син­тезе легких ядер (термоядерная реакция).

В эту классификацию несколько не укладываются известные нам со школы понятия потенциальной и кинетической энергии. Современная физика считает, что понятия кинетической и потенциальной энергий (а также энергии диссипации) это не формы, а виды энергии:

Кинетическая энергия — энергия, которой обладают тела вследствие своего движения. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением. Когда тело не движется, кинетическая энергия равна нулю.

Потенциальная энергия — энергия, обусловленная взаимодействием различных тел или частей одного и того же тела. Потенциальная энергия всегда определяется положением тела относительно некоторого источника силы (силового поля).

Энергия диссипации (то есть рассеяния) — переход части энергии упорядоченных процессов в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счёте — в теплоту.

Дело в том, что каждая из перечисленных выше форм энергии может проявляться в виде потенциальной и кинетической энергии. То есть виды энергии должны трактоваться в обобщенном смысле, ибо они относятся к любой форме движения и, следовательно, к любой форме энергии. Например, имеется кинетическая электрическая энергия, и это не то же самое, что кинетическая механическая энергия. Это кинетическая энергия движения электронов, а не кинетическая энергия механического движения тела. Точно так же потенциальная электрическая энергия это не то же самое, что потенциальная механическая энергия. А химическая энергия складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии их взаимодействия друг с другом и с атомными ядрами.

Вообще, насколько я понял при подготовке этого материала, пока не существует общепринятой классификации форм и видов энергии. Впрочем, возможно нам и не нужно до конца разбираться в этих физических понятиях. Важно только помнить, что энергия — это не какая-то реальная материальная субстанция, а только мера, предназначенная для оценки перемещения некоторых форм материи или преобразования одной формы материи в другую.

С понятием энергии и работы неразрывно связано понятие мощности.

Мощность

Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Мощность характеризует способность того или иного устройства совершать работу или производить энергию в течение определенного промежутка времени. Связь между мощностью, энергией и временем выражается следующим соотношением:

Киловатт-час (напомним, что это единица измерения энергии) равен количеству энергии, потребляемой (производимой) устройством мощностью один киловатт (единица мощности) в течение одного часа (единица времени).

Отсюда и уже упомянутое выше равенство 1 кВт⋅ч = 1000 Вт ⋅ 3600 с = 3,6·10 6 Дж = 3,6 МДж.

Из трех рассмотренных на этой странице единиц именно мощность представляет для нас наибольший интерес, поскольку эта величина будет нам встречаться при рассмотрении и сравнении различных ветро- или гидро-генераторов и солнечных панелей. В этих случаях мощность характеризует способность этих устройств производить энергию. И наоборот, указание мощности на многих бытовых электроприборах характеризует потребление энергии этими приборами. Если мы хотим обеспечить некоторую совокупность бытовых приборов энергией, мы должны сопоставить суммарную потребляемую этими приборами мощность с суммарной мощностью, которую можем получить от производителей энергии.

Но подробнее о мощности мы поговорим в следующих статьях, посвященных конкретным видам энергии. И начнем с электрической энергии, рассмотрим, какими величинами характеризуется электричество и в каких единицах оно измеряется.

Мощность против энергии: принципиальные различия схожих понятий

Мы продолжаем знакомить читателей с материалами, посвященными базовым понятиям и подходам в использовании источников питания (ИП), современным решениям в данной области и уникальным функциям, помогающим решить самые сложные задачи, возникающие при тестировании. В этом номере менеджер по развитию бизнеса и ведущий раздела по системам электропитания объединенного блога Keysight Technologies в России Алексей Телегин обсуждает такие фундаментальные понятия, как мощность и энергия.

Энергия становится все более ценным товаром, ведь человечество гораздо быстрее находит способы ее потребления, чем способы воспроизводства. Даже если бы мы были способны добывать или преобразовывать энергию в неограниченных количествах, процессы ее производства и потребления все равно оказывали бы огромное влияние на жизнь всей планеты. Для решения проблемы растущих потребностей необходимы более разумные и эффективные способы использования энергии. Нельзя не отметить, что в ряде отраслей происходит постоянное развитие технологий для решения данной задачи, и компания Keysight Technologies является активным участником этого, безусловно, положительного процесса.

Несмотря на то, что мощность и энергия — фундаментальные понятия, и большинство профессионалов прекрасно понимают различие между ними, я иногда встречаю сотрудников, ошибочно использующих одно из этих слов вместо другого. Действительно, эти понятия тесно связаны, но все же являются принципиально разными по смыслу.

Итак, начнем с энергии. Вероятно, лучше всего рассматривать ее с точки зрения классической механики движения заряженных частиц. Уравнение кинетической энергии выглядит следующим образом:

Ek = &frac12 × m × v 2 ,

где Ek — энергия частицы, m — масса, а v — скорость. До тех пор, пока эта движущаяся частица не испытывает воздействия, ее энергия остается неизменной. Но что произойдет с частицей под действием внешней силы? Этот вопрос приводит нас к понятию работы. Механическая работа — это мера силы, зависящая от численной величины, направления силы и от перемещения точки. Если эта сила действует в том же направлении, что и перемещение, работа определяется как положительная. Частица получает энергию. Если сила действует в направлении, противоположном перемещению, тогда работа является отрицательной. Энергия частицы уменьшается. Работа выражается следующим образом:

W = Ek2–Ek1,

где Ek1 — энергия частицы до воздействия на нее силы, а Ek2 — энергия частицы после воздействия.

Работа — это количественная мера изменения энергии этой частицы.

Мы подошли к вопросу определения потенциальной энергии. В механике потенциальную энергию можно описать как нечто, что я буду называть возобновляемой силой, приложенной в направлении, противоположном перемещению. В самом типичном случае это будет масса объекта, поднятого на некоторую высоту, на который действует сила тяжести. Это также может быть сила, использованная для растягивания пружины на некоторое расстояние. В случае силы тяжести потенциальную энергию описывает следующая формула:

Ep = m × g × y,

где Ep — потенциальная энергия частицы, m — масса, g — сила тяжести, а y — высота частицы над заданной точкой отсчета. Обратите внимание, что вес — это произведение массы на силу тяжести. Работа, складываемая или вычитаемая (соответственно), — это подъем или опускание частицы на вертикальное расстояние под действием силы тяжести.

Для электричества понятия работы и энергии точно такие же, как и в контексте механики. Известно, что энергию нельзя создать или уничтожить, ее можно только преобразовать из одной формы в другую. Энергию света можно преобразовать в электрическую при помощи фотоэлемента. Электрическую энергию можно преобразовать в механическую при помощи электродвигателя и т. д. Эти процессы не являются эффективными на все 100%, потому что значительная доля исходной энергии преобразуется также в тепловую. Общепринятой мерой энергии являются джоули, которые равны одной ватт-секунде. Чаще всего мы сталкиваемся с этим понятием, когда оплачиваем счета за электроэнергию: сумма в них рассчитывается на основании количества киловатт-часов электроэнергии, которая израсходована с момента выставления предыдущего счета.

Как и в механике, энергию в электрических системах можно сохранять — в частности, в реактивных компонентах (катушках индуктивности и конденсаторах). Энергия в катушке вычисляется по формуле:

E = &frac12× L × I 2 ,

где E — энергия в джоулях, L — индуктивность в генри, а I — сила тока в амперах. Катушка индуктивности хранит свою энергию в магнитном поле. Соответственно, энергия конденсатора определяется по формуле:

E = &frac12× C × V 2 ,

где E — энергия в джоулях, C — емкость в фарадах, а V — электрический потенциал в вольтах. Конденсатор хранит свою энергию в электрическом поле.

Надеюсь, что теперь вы имеете более четкое представление о том, что представляет собой энергия (и работа). Далее необходимо связать эти понятия с мощностью.

Мы знаем, как можно увеличить энергию или, наоборот, уменьшить ее в системе под воздействием совершаемой работы, и установили, что совершенная работа приводит к изменению количества энергии. Но необходимо также знать, в течение какого периода выполнялась работа. Ведь она могла совершаться в течение минуты, дня или года. Мощность является мерой скорости, с которой выполняется работа, и энергии, добавляемой в систему или удаляемой из системы.

Средняя мощность = совершаемая работа/интервал времени.

Когда мы слышим слово «мощность», чаще всего нам в голову приходит мощность в лошадиных силах, которой обладает какой-нибудь автомобиль (по крайней мере, это утверждение справедливо для большинства автолюбителей). Несмотря на то, что чаще всего это понятие используется в отношении механических систем, лошадиная сила все же остается мерой мощности, точно так же, как и электрическая мощность, которую мы потребляем из розеток у себя дома.

Когда-то, еще во времена тепловых двигателей, Джеймс Ватт придумал термин «лошадиная сила» в качестве средства для сравнения своих паровых двигателей с интенсивностью работы, которую может производить лошадь. Механическая работа — это мера силы (фунты), затраченной на перемещение на расстояние (футы). В результате расчета было принято, что лошадь может переместить 550 футо-фунтов за одну секунду, или производить 550 футо-фунтов мощности в секунду.

Электрическая мощность также является мерой работы, выполняемой за единицу времени. Однако в этом случае она перемещает заряд в 1 Кл (кулон) при потенциале в 1 В (вольт) за 1 с (секунду). Обратите внимание, что 1 А (ампер) равен 1 Кл/с. Одна единица электрической мощности равна одному ватту. Подведем итог:

P (ватты) = Q (кулоны) × V (вольты) / t (секунды) = I (амперы) × V (вольты).

Мы говорили о том, что энергия измеряется в ватт-секундах и киловатт-часах. Разделите количество энергии на интервал времени, за который она была использована, и вы получите мощность в ваттах и киловаттах! Какова взаимосвязь между механической и электрической мощностью? Когда появились первые электродвигатели, необходимо было соотнести работу, которую они могли выполнить, с работой тепловых двигателей, которая измерялась в лошадиных силах, где одна лошадиная сила равна 550 футо-фунтов/с. Было определено, что электромотору с КПД, равным 100%, требуется 746 Вт электрической мощности, чтобы произвести одну лошадиную силу механической мощности. Обратите внимание, что оценка работы в лошадиных силах основана на британских единицах измерения физических величин. Мера лошадиной силы на основании метрической системы немного отличается и составляет около 735 Вт.

Итак, теперь вы умеете рассчитывать количество потребляемой мощности электрическими приборами и в лошадиных силах, и в ваттах. В то же время, вы также можете рассчитать мощность двигателя своего автомобиля в ваттах (или киловаттах) вместо лошадиных сил: в наши дни это довольно полезный навык, поскольку мощность в ваттах признается во всем мире, а в лошадиных силах — не везде.

Дровяное отопление

Отличие «киловатт» от «киловатт-час»

«киловатт» и «киловатт-час» – схожие в названии две большие разницы. «киловатт» – кратная «ватт», системная единица измерения мощности. «киловатт-час» – внесистемная единица учёта потребленной или произведенной электрической энергии. В ватт и киловатт выражается величина мощности электрического устройства, в киловатт-час – считываются показания электросчетчика.

«ватт» и «киловатт»

«ватт» (Вт, W) – производная системная единица измерения мощности, связанная с основными единицами системы СИ:

• Вт = Дж/с;
• Вт = H•м/с;
• Вт = В•А.

«1 ватт» определяется мощностью устройства, совершающего работу величиной в 1 джоуль за 1 секунду времени. Как единица измерения мощности, ватт принят в 1882г., включён в систему СИ в 1960г. и назван в честь Джеймса Уатта (Ватта) – создателя универсальной паровой машины. В системе СИ «ватт-ами» обозначают величину механической, тепловой, электрической и любой другой мощности. Образование кратных и дольных единиц от ватт производится применением набора стандартных префиксов системы СИ – кило, мега, гига …

• 1 ватт
• 1000 ватт = 1 киловатт
• 1000 000 ватт = 1000 киловатт = 1 мегаватт
• 1000 000 000 ватт = 1000 мегаватт = 1000 000 киловатт = 1гигаватт
• «киловатт» – кратная «ватт» единица измерения мощности

«киловатт-час»

Киловатт-час (кВт•ч, kW•h) – внесистемная единица учёта количества потребленной или произведённой электрической энергии. Использование «киловатт-час» на территории России регламентирует переработанный советский ГОСТ 8.417, однозначно определяющий наименование, обозначение и область применения «киловатт-час».

Выдержка из ГОСТ 8.417-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин», п.6 Единицы, не входящие в СИ (фрагмент таблицы 5).

Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ

• Наименование величины: Энергия
• Наименование единицы: киловатт-час
• Обозначение: kW•h (кВт•ч)
• Соотношение с единицей СИ: 3,6×10 6 Дж
• Область применения: Для счётчиков электрической энергии

ГОСТ 8.417-2002 рекомендует использовать «киловатт-час», как основную единицу измерения для учёта количества использованной электроэнергии. Потому как, «киловатт-час» – наиболее простая, удобная и практичная форма, позволяющая получать максимально приемлемые человекопонятные результаты. ГОСТ 8.417-2002 абсолютно не возражает против использования на потребительском и узко-профессиональном уровне кратных и дольных единиц, образованных от «киловатт-час»:

• 1 киловатт-час = 1000 ватт-час
• 1 мегаватт-час = 1000 киловатт-час

Большинство национальных технических стандартов постсоветских стран увязаны со стандартами бывшего Советского Союза. В метрологии постсоветского пространства существуют аналоги российского ГОСТ 8.417 или ссылки на него.

Обозначение бытовой электротехники

Общепринятая практика – обозначать электрические характеристики устройств на их корпусе. Выбор единиц измерения происходит индивидуально, на усмотрение производителя. Учитывая особенности производимой электротехники, возможны (и не есть ошибкой) следующие варианты обозначения:

• в ваттах и киловаттах (Вт, кВт, W, kW), для простоты пользовательского понимания – указывается полезная выдаваемая мощность электромоторов, электрообогревателей и иных устройств, преобразующих электрическую энергию в механическую, тепловую, световую … … в случае определяющей важности электроприбора по выдаваемому полезному световому, механическому или тепловому воздействию … … на потребительском уровне.
• в ватт-часах и киловатт-часах (Вт•ч, кВт•ч, W•h, kW•h) указывают потребляемое электроприбором количество электрической энергии за единицу времени – 1час (60 мин), согласно ГОСТ 8.417. Для маломощной бытовой электротехники постоянного включения (холодильники) ныне принято указывать годовое потребление электричества, опять таки – удобоваримая пользовательская форма понимания физической величины.
• в вольт-амперах и киловольт-амперах (VA, кVA )
  – обозначение полной потребляемрй электрической мощности электроприбора

Единицы измерения для обозначения мощности электроприборов

Встречаются бытовые микроволновки от разных производителей, мощность которых указана в киловаттах (кВт, kW), в киловатт-часах (кВт⋅ч, kW⋅h) или в вольт-амперах (ВА, VA ). И первое, и второе, и третье – не будет ошибкой. В первом случае производитель указал тепловую мощность (как нагревательного агрегата), во втором – потребляемую электрическую мощность (как электропотребителя), в третьем – полную электрическую мощность (как электроприбора).

Поскольку бытовое электрооборудование достаточно маломощное, чтобы учитывать законы научной электротехники, то на бытовом уровне, все три цифры – практически совпадают.

Разница «киловатт и киловатт-час»

• Киловатт — единица ИЗМЕРЕНИЯ мощности, киловатт-час – единица УЧЕТА потребления электроэнергии. На бытовом уровне понятия киловатт и киловатт-час отождествляются с измерением производимой и потребляемой мощности электроприборов.
• На уровне бытового прибора-электропреобразователя:
  — в киловаттах измеряется выдаваемая тепловая или механическая мощность электроагрегата.
  — в киловатт-часах измеряется потребляемая электрическая мощность электроагрегата.
  Для бытового электроприбора цифры вырабатываемой (механической или тепловой) и потребляемой (электрической) энергии практически совпадают.
• Связывание единиц измерения киловатт и киловатт-час применимо для случаев прямого и обратного преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и т.д.
• Недопустимо применять единицу измерения «киловатт-час» при отсутствии процесса преобразования электроэнергии.
• Не правильно измерять «киловатт-час» производимую тепловую мощность дровяного отопительного котла, но, допустимо – потребляемую мощность электрического отопительного котла.
• Принципиально, в «киловатт-час» не измеряют мощность электромотора.
• В случае прямого или обратного преобразования электрической энергии в механическую или тепловую, увязать киловатт-час с другими единицами измерения энергии можно при помощи онлайн-калькулятора сайта tehnopost.kiev.ua:
  Перевести киловатт-часы =>
  в Джоули, калории и кратные им единицы

Разница в обозначении мощности механических и тепловых электроприборов

Для механических электроприборов (электродвигателей) указывают номинальную (рабочую) механическую мощность в ваттах или киловаттах, которую максимально может выдавать электромотор при своей нормальной работе. Реальная потребляемая электрическая мощность электромотора будет отличаться от указанной, в зависимости от его механической нагрузки. Например, при холстом ходе электродвигатель потребляет электричества, примерно 30% от номинальной мощности, а при максимальной нагрузке 101%. 103% от номинала.

Для тепловых электроприборов (плиты, печки, обогреватели) указывают максимальную тепловую мощность, которую может выдать тепловой (нагревающий) элемент. Реальная потребляемая электрическая мощность электронагревателя будет отличаться от указанной, в зависимости от положения регулятора мощности.

Киловатт-час и киловатт — в чем разница? Чем КВт от Квт/ч отличается?

Киловатт-час и киловатт — в чем разница?

Чем КВт от Квт/ч отличается?

На мой взгляд, надо начинать с Ватта, то есть с определения.

Ватт это единица измерения мощности (любой включая и электрическую и тепловую и механическую).

Киловатт тоже единица измерения мощности, в одном Киловатте 1000-а Ватт, то есть по сути 1 Ватт основа, а Киловатт как и мегаватты, гигаватты, это всего лишь количество Ватт мощности (кратные единицы).

Ватт системная единица измерения мощности

Киловатт-час, это уже внесистемная единица измерения расхода, или потребления как правило электричества, но может и тепла.

То есть, количество произведённой или расходуемой энергии за час времени.

Вот в этом одно и главное отличие.

Киловатт (1000-а Ватт) единица мощности, киловатт-час расход, или количество произведённой энергии.

Такое обозначение (кВт/ч) можно увидеть на обычных бытовых счётчиках электроэнергии,![][1­ ] это расход (потреблённое количество).

Всё, больше нет никак отличий.

Для лучшего понимания, килограмм, единица измерения массы.

А килограмм-час, это расход, например расход угля в топке печи, за один час времени.

Чем же отличается киловатт-час от киловатта?

Киловатт это системная единица измерения мощности.

Киловатт-час это внесистемная единица измерения энергии относительно пройденного времени.

Для понятности проведем аналогию с… водой. Предположим, что из одного резервуара вытекает вода в отверстие диаметром 10 миллиметра. Приравняем диаметра этого отверстия к 1 киловатту. За час из такого отверстия выльется N количество воды которое и будет условно называться «куб-час» Сами эти две единицы измерения существуют автономно Кубический метр и Час, точно так же как и Киловатт и Час.

Так же и с электричеством Киловатт-час это то количество киловатт которое прошло через прибор учета (счетчик) за один час.

И снова к нашему примеру с водой. Если мы увеличим отверстие в два раза, то следовательно, воды за тот же отрезок времени, из него выльется больше. Ну и если уменьшим – количество воды будет меньше.

В проекции на электричество это выглядит так –

Потребитель мощностью 1 киловатт, потребит 1 киловатт-час за 1 час.

Потребитель мощностью 2 киловатта, потребит 1 киловатт-час за 30 минут.

Потребитель мощностью 0,5 киловатта, потребит 1 киловатт-час за 2 часа.

Киловатт — единица измерения мощности, необязательно электрической, мощность двигателя автомобиля или мотоцикла тоже указывается в киловаттах, наравне с лошадиными силами.

Киловатт-час — единица потребления энергии, которая нужна для учёта и оплаты, киловатт-час электроэнерги имеет фиксированную цену, не очень часто повышаемую.

Электросчетчики, устанавливаемые в наших квартирах или частных домах, считают именно киловатт-часы.

А в паспорте электроприборов указывают потребляемую мощность, обычно в ваттах. Множим её на время, которое работает прибор (хоть лампочка пускай то будет, хоть утюг, хоть стиральная машина) — получаем потребление (расход) электроэнергии в киловатт-часах.

Похожи они только по созвучию в названии и не более того. Для начала, что такое киловатт? Это тысяча ватт, а ватт, в свою очередь, это единица (системная) в которой измеряется мощность. Киловатт-час не является системной единицей, с его помощью ведут учет электроэнергии, как произведенной, так и использованной. Вот и возникает непонимание, обыватели думают, что оба понятия относятся к бытовым электроприборам, в части потребляемой (или производимой) мощности.

Помимо этой главной особенности, следует отметить, что связывать оба понятия воедино можно только если есть преобразование (обратное или прямое) энергии электрической в энергию тепловую, механическую и прочие ее виды. Если такого преобразования нет, то это будут разные понятия.

кВт (киловатт) — это мощность электроприбора. А что такое мощность? Мощность — это количество энергии за единицу времени (выработтанное или потреблённое, не важно) 1Вт= 1дж/сек (джоуль в секунду) Поэтому киловатт — это мощность прибора, потребляющего энергию 1000джоулей за сукунду. Поскольку мощность уже приведена ко времени, то НЕ МОЖЕТ быть никаких «киловатт в час». Киловатт — это как Лошадиная сила (мощность); хоть в час хоть в секунду.

кВт*ч (киловатт-часы) — это киловатт умноженный (а не разделённый) на один час. Это единица измерения энергии а не мощности. Это количество электроэнергии, которое потратит электроприбор мощностью 1000Вт если будет непрерывно работать 1 час.Т.е. если у нас мощность это энергия делённая на время, (Дж/сек), то умножив её снова на время получим обратно энергию: 1кВт*ч = (1000Дж/сек)*3600сек­ . То есть 1 кВт*ч — это энергия, равная 3000 кДж (килоджоулей).

Поскольку не все разбираются в системах единиц, то в быту удобней измерять электроэнергию не в джоулях, а в киловатт-часах. Тогда становиться всё ясно. Например лампочка мощностью 100Вт, за 24 часа непрерывной работы «нажжёт» 0,1кВт*24часа = 2,4кВт-ч.

Разные мощности в электроэнергетике

В электроэнергетике под понятием «мощность», в зависимости от того какая она, понимается много разных величин.

Давайте попробуем их систематизировать и разобраться чем они отличаются друг от друга.

Максимальная мощность — наибольшая величина мощности, определенная к одномоментному использованию энергопринимающими устройствами (объектами электросетевого хозяйства) в соответствии с документами о технологическом присоединении и обусловленная составом энергопринимающего оборудования (объектов электросетевого хозяйства) и технологическим процессом потребителя, в пределах которой сетевая организация принимает на себя обязательства обеспечить передачу электрической энергии, исчисляемая в мегаваттах .

Если потребитель включил все свои энергопринимающие устройства, то за час его потребление не должно превышать величины максимальной мощности, установленной в Акте об осуществлении технологического присоединения (Акте разграничения балансовой принадлежности). В пределах максимальной мощности и не изменяя схему внешнего электроснабжения потребитель может осуществлять свое потребление не согласовывая его с сетевой организацией или гарантирующим поставщиком (энергосбытовой организацией).

За превышение максимальной мощности законодательством предусмотрены серьезные санкции.

Порядок определения превышения максимальной мощности (превышение за месяц, за час или мгновенное превышение) в настоящее время законодательно не урегулирован.

Увеличить объем максимальной мощности или изменить схему внешнего электроснабжение можно с помощью процедуры технологического присоединения.

Разрешенная мощность — в настоящее время такой термин в законодательстве отсутствует. Часто его используют как синоним максимальной мощности.

Присоединенная мощность — совокупная величина номинальной мощности присоединенных к электрической сети (в том числе опосредованно) трансформаторов и энергопринимающих устройств потребителя электрической энергии, исчисляемая в мегавольт-амперах.

Это определение утратило силу при утверждении Правил розничных рынков электроэнергии (Постановления Правительства от 04.05.2012 г. №442). Однако на оптовом рынке до сих пор присоединенная мощность используется. Например, при определении необходимости оборудования точек поставки «транзитных потребителей» системой коммерческого учета, соответствующей требованиям оптового рынка электроэнергии. Для совокупности точек поставки, величина присоединенной мощности которых меньше 2,5% от присоединенной мощности предприятия достаточно создание технического учета.

Хоть определение присоединенной мощности на данный момент и отсутствует, под ней понимается трансформаторная мощность потребителя, то есть мощность вводных трансформаторов, определяемая в мегавольт-амперах.

Сетевая мощность — в законодательстве нет понятия сетевой мощности. Вместо этого короткого определения используется следующее: объем услуг по передаче электрической энергии, оплачиваемых потребителем электрической энергии (мощности) за расчетный период по ставке, отражающей удельную величину расходов на содержание электрических сетей, двухставочной цены (тарифа) на услуги по передаче электрической энергии. Так что для краткости, всё-таки предлагаю использовать более кратное определение.

Сетевая мощность — это объем мощности оплачиваемой потребителями, применяющими в расчетах за услуги по передаче электрической энергии двухставочный тариф. Объем сетевой мощности умножается на ставку на содержание объектов электросетевого хозяйства.

Объем сетевой мощности — равен среднему арифметическому значению из максимальных значений в каждые рабочие сутки расчетного периода из суммарных по всем точкам поставки на соответствующем уровне напряжения, относящимся к энергопринимающему устройству (совокупности энергопринимающих устройств) потребителя электрической энергии (мощности) почасовых объемов потребления электрической энергии в установленные системным оператором плановые часы пиковой нагрузки.

Как правило, прочитав определение выше, никто не понимает как всё-таки определяется объем сетевой мощности. Поэтому на energo.blog есть статья «Расчет объема сетевой мощности» где приведен пошаговый алгоритм.

Покупная мощность (потребленная, оптовая). На оптовом рынке электрической энергии и мощности торгуются два товара — электрическая энергия и мощность. Если при оплате сетевой мощности потребитель компенсирует сетевой организации затраты на содержание объектов электросетевого хозяйства, то оплачивая покупную мощность, потребитель платит производителям электроэнергии на оптовом рынке за генерирующее оборудование, на котором возможно производить электрическую энергию.

То есть еще раз и грубо:

• Сетевая мощность — плата за столбы, ЛЭП и трансформаторы
• Покупная мощность — плата за турбины и энергоблоки.

Объем покупной мощности — равен среднему за месяц из значений потребления предприятия в часы пиковой нагрузки, в которые наблюдалось максимальное совокупное потребление по субъекту Российской Федерации, в котором находится предприятие.

Принципиальное отличие в расчете покупной и сетевой мощности состоит в том, что для сетевой мощности определяется максимальное потребление в часы пиковой нагрузки самого предприятия, а для покупной мощности берется час максимальной нагрузки региона и потребление именно в этот час принимается для расчета.

Таким образом, в данный день величина электроэнергии для расчета покупной мощности может быть равной сетевой (если собственный пик совпадает с пиков региона), либо величина электроэнергии для расчета покупной мощности будет меньшей, чем величина электроэнергии для расчета сетевой мощности (если пики не совпадают). Таким образом, объем оплачиваемой покупной мощности для предприятия будет всегда меньше, чем объем сетевой мощности.

Резервируемая максимальная мощность (резервируемая мощность) — рассчитывается как разность между максимальной мощностью и сетевой мощностью. Определяется для потребителей с максимальной мощностью не менее 670 кВт. В настоящее время доводится до потребителей в информационных целях в счетах на оплату электроэнергии. ПАО «Россети» активно продвигают законопроект, согласно которому потребители вынуждены будут оплачивать резервируемую максимальную мощность, если она составляет более 40%, а затем вообще планируется переход на оплату услуг по передаче исходя из максимальной мощности. На дату написания статьи законопроект не принят.

Заявленная мощность — величина мощности, планируемой к использованию в предстоящем расчетном периоде регулирования, применяемая в целях установления тарифов на услуги по передаче электрической энергии и исчисляемая в мегаваттах.

То есть заявленная мощность используется только для расчетов между сетевыми организациями по индивидуальным тарифам на услуги по передаче электрической энергии. У потребителей электрической энергии применение заявленной мощности не законно.

Установленная мощность — электрическая мощность объектов по производству электрической и тепловой энергии на момент введения в эксплуатацию соответствующего генерирующего объекта.

Располагаемая мощность — максимальная технически возможная мощность электростанции с учетом ограничений и допустимого превышения над установленной мощностью отдельных агрегатов.

Потребители оплачивают генераторам объемы располагаемой мощности. Но не стоит сравнивать объемы располагаемой и покупной мощности — они не соответствуют из-за того, что в энергосистеме должен поддерживаться резерв генерирующих мощностей. Генераторы должны удовлетворить не только спрос на фактическую мощность, но и обеспечить надежное электроснабжение в том числе при незапланированном увеличении спроса, а также при аварийных ситуациях в энергосистеме. Из-за этого располагаемая мощность больше покупной на коэффициент резервирования мощности, который как правило составляет 1,5-2.