Киловатт-час

Единица энергии, часто используемая для выставления счетов за электроэнергию.

Киловатт -час ( символ единицы измерения : кВт⋅ч или кВтч ; обычно пишется как кВтч ) — это внесистемная единица измерения энергии , равная 3,6 мегаджоуля (МДж) в единицах СИ, которая представляет собой энергию, доставляемую одним киловаттом мощности за один час. Киловатт-часы — это общепринятая единица расчета за электроэнергию, поставляемую электроэнергетическими предприятиями . Метрические префиксы используются для кратных и дольных основной единицы - ватт-часа (3,6 кДж).

Определение

Киловатт-час — это составная единица энергии, равная одному киловатту (кВт), поддерживаемому в течение (умноженному на) один час. Выраженная в стандартной единице энергии Международной системы единиц (СИ) — джоуле (символ Дж), она равна 3600  килоджоулям или 3,6 МДж. ^{[1] [2]}

Представления единиц

Широко используемое представление киловатт-часа — «кВт-ч», полученное из его составляющих единиц, киловатт и час. Он обычно используется при выставлении счетов за поставляемую потребителям энергию электроэнергетическими компаниями, а также в коммерческих, образовательных и научных публикациях, а также в средствах массовой информации. ^{[3] [4]} Это также обычное представление единиц в электроэнергетике. ^[5] Однако это общее представление не соответствует руководству по стилю Международной системы единиц (СИ). ^[6]

Могут встречаться и другие изображения агрегата:

• «кВт⋅ч» и «кВтч» используются реже, но они соответствуют СИ. В брошюре SI ^[6] говорится, что при формировании символа составной единицы «умножение должно обозначаться пробелом или точкой полувысоты (в центре) (⋅), поскольку в противном случае некоторые префиксы могут быть ошибочно истолкованы как символ единицы». Это поддерживается стандартом ^[7] , выпущенным совместно международной ( IEEE ) и национальной ( ASTM ) организациями, а также основным руководством по стилю. ^[8] Однако стандарт IEEE/ASTM допускает использование «кВтч» (но не упоминает другие кратные ватт-часам). В одном руководстве, опубликованном NIST, особо не рекомендуется использовать «кВтч», «чтобы избежать возможной путаницы». ^[9]
• В официальной наклейке США, посвященной экономии топлива для электромобилей, используется аббревиатура «кВт-ч». ^[10]
• Иногда встречаются вариации капитализации: кВтч, кВтч, кВтч и т. д., которые не соответствуют Международной системе единиц.
• Обозначение киловатт-часа «кВт/ч» неверно, так как оно обозначает киловатт в час.

Час — единица времени, входящая в число единиц, не входящих в систему СИ, принятых Международным бюро мер и весов для использования в системе СИ. ^[6] Поэтому его сочетание с киловаттом, стандартной единицей СИ, разрешено в рамках стандарта. ^{[ сомнительно ]}

Электрический обогреватель мощностью 1000 Вт (1 киловатт), работающий в течение одного часа, потребляет один киловатт-час энергии. Телевизор мощностью 100 Вт, работающий непрерывно в течение 10 часов, потребляет один киловатт-час. Электроприбор мощностью 40 Вт, работающий непрерывно в течение 25 часов, потребляет один киловатт-час.

Продажа электроэнергии

Электрическая энергия обычно продается потребителям в киловатт-часах. Стоимость эксплуатации электрического устройства рассчитывается путем умножения потребляемой мощности устройства в киловаттах на время работы в часах и на цену за киловатт-час. Цена за единицу электроэнергии, взимаемая коммунальными предприятиями, может с течением времени зависеть от профиля потребления потребителя. Цены значительно варьируются в зависимости от населенного пункта. В США цены в разных штатах могут различаться в три раза. ^[11]

В то время как с меньшими потребительскими нагрузками обычно выставляются счета только за электроэнергию, услуги по передаче и номинальную мощность, более крупные потребители также платят за пиковое энергопотребление, т.е. максимальную мощность, регистрируемую за довольно короткое время, например 15 минут. Это компенсирует энергетической компании содержание инфраструктуры, необходимой для обеспечения пиковой мощности. Эти расходы выставляются по мере изменения спроса. ^[12] Промышленные пользователи также могут взимать дополнительную плату в зависимости от коэффициента мощности их нагрузки.

Производство или потребление основной энергии часто выражается в тераватт-часах (ТВтч) за определенный период, который часто является календарным или финансовым годом . 365-дневный год равен 8760 часам, поэтому за один год мощность одного гигаватта равна 8,76 тераватт-часа энергии. И наоборот, один тераватт-час равен продолжительной мощности около 114 мегаватт в течение одного года.

Примеры

В 2020 году среднее домохозяйство в США потребляло 893 кВтч в месяц. ^[13]

С точки зрения человеческой мощности , здоровый взрослый мужчина-работник мужского пола выполняет работу, равную примерно половине киловатт-часа, за восьмичасовой день. ^[14]

Конверсии

Чтобы преобразовать величину, измеренную в единицах в левом столбце, в единицы в верхней строке, умножьте ее на коэффициент в ячейке пересечения строки и столбца.

кратные ватт-часам

Все префиксы SI обычно применяются к ватт-часам: киловатт-час равен 1000 Втч (кВтч); мегаватт-час — 1 миллион Втч (МВтч); милливатт-час равен 1/1000 Втч (мВтч) и так далее. Киловатт-час обычно используется поставщиками электроэнергии для выставления счетов, поскольку ежемесячное потребление энергии типичным бытовым потребителем колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч киловатт-часов. Мегаватт-часы (МВтч), гигаватт-часы (ГВтч) и тераватт-часы (ТВтч) часто используются для измерения больших объемов электроэнергии для промышленных потребителей и в производстве электроэнергии. Единицы тераватт-час и петаватт-час (ПВтч) достаточно велики, чтобы удобно выразить годовое производство электроэнергии для целых стран и мировое потребление энергии .

Разница между кВтч (энергией) и кВт (мощностью)

Киловатт – это единица мощности (скорость потока энергии в единицу времени). Киловатт-час — единица энергии. Киловатт в час будет скоростью изменения потока мощности со временем.

Работа — это количество энергии, переданное системе; мощность – это скорость доставки энергии. Энергия измеряется в джоулях или ватт-секундах . Мощность измеряется в ваттах или джоулях в секунду .

Например, аккумулятор хранит энергию. Когда батарея отдает энергию, она делает это с определенной мощностью, то есть скоростью доставки энергии. Чем выше мощность, тем быстрее доставляется запасенная энергия аккумулятора. Более высокая выходная мощность приведет к истощению запасенной энергии аккумулятора за более короткий период времени.

Годовая мощность

Производство и потребление электроэнергии иногда сообщается на ежегодной основе в таких единицах, как мегаватт-часы в год (МВтч/год), гигаватт-часы в год (ГВтч/год) или тераватт-часы в год (ТВтч/год). Эти единицы имеют измерения энергии, разделенные на время, и, таким образом, являются единицами мощности. Их можно перевести в единицы мощности СИ, разделив их на количество часов в году, примерно8766 часов в год .

Таким образом, 1 ГВтч/год = 1 ГВтч/8766 ч ≈114,08 кВт .

Неправильное использование ватт в час

Во многих составных единицах для различных видов ставок явно упоминаются единицы времени, чтобы указать на изменение с течением времени. Например: мили в час, километры в час, доллары в час. Единицы мощности, такие как кВт, уже измеряют скорость энергии в единицу времени (кВт = кДж / с ). Киловатт-часы — это произведение мощности и времени, а не скорость изменения мощности со временем.

Ватт в час (Вт/ч) — это единица изменения мощности в час, то есть ускорения подачи энергии. Он используется для измерения ежедневных изменений спроса (например, наклона кривой утки ) или поведения электростанций при наборе мощности . Например, электростанция, достигающая выходной мощности1 МВт от0 МВт за 15 минут имеет скорость нарастания4 МВт/ч .

Другие варианты использования таких терминов, как ватт в час, скорее всего, будут ошибочными. ^{[15] [16]}

Другие связанные энергетические единицы

Несколько других единиц, связанных с киловатт-часом, обычно используются для обозначения мощности или энергоемкости или использования в конкретных областях применения.

Среднегодовое производство или потребление энергии может быть выражено в киловатт-часах в год. Это используется с нагрузками или выпуском, которые меняются в течение года, но годовые суммы которых аналогичны из года в год. Например, полезно сравнить энергоэффективность бытовых приборов, энергопотребление которых меняется в зависимости от времени или сезона года. Другое применение — измерение энергии, вырабатываемой распределенным источником питания. Один киловатт-час в год равен примерно 114,08 милливатт , потребляемых постоянно в течение года.

Энергетическое содержание батареи обычно косвенно выражается ее емкостью в ампер-часах ; Чтобы преобразовать ампер-часы (Ач) в ватт-часы (Втч), значение ампер-часов необходимо умножить на напряжение источника питания. Это значение является приблизительным, поскольку напряжение батареи не является постоянным во время ее разрядки, а также поскольку более высокие скорости разряда уменьшают общее количество энергии, которую может обеспечить батарея. В случае устройств, которые выдают напряжение, отличное от напряжения аккумулятора, для расчета необходимо использовать напряжение аккумулятора (обычно 3,7 В для литий-ионных аккумуляторов), а не выходное напряжение устройства (например, обычно 5,0 В для портативных зарядных устройств USB ). ). В результате USB-устройство с током 500 мА работает около 3,7 часов от аккумулятора емкостью 2500 мАч, а не пять часов.

Единица Торговой палаты (БТЕ) ^​​[17] — устаревший британский синоним киловатт-часа. Этот термин происходит от названия Совета по торговле , который регулировал электроэнергетическую отрасль до 1942 года, когда к власти пришло Министерство энергетики . ^[18] Не следует путать ее с британской тепловой единицей (БТЕ), которая равна 1055 Дж.

В Индии киловатт-час часто называют просто единицей энергии. Миллион единиц, обозначаемый MU , представляет собой гигаватт-час, а BU (миллиард единиц) — тераватт-час. ^{[19] [20]}

Смотрите также

• Ампер-час
• Аккумулятор электромобиля
• Потребление электроэнергии
• Стандарт IEEE 260.1-2004.
• Порядки величины (энергия)

Рекомендации

1. Томпсон, Эмблер и Тейлор, Барри Н. (2008). Руководство по использованию международной системы единиц (СИ). Архивировано 3 июня 2016 г. в Wayback Machine (специальная публикация 811). Гейтерсбург, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий. 12.
2. «Точки или пробелы половинной высоты используются для выражения производной единицы, образованной из двух или более других единиц путем умножения», Барри Н. Тейлор. (изд. 2001 г.) Международная система единиц. Архивировано 3 июня 2016 года в Wayback Machine (Специальное издание 330). Гейтерсбург, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий. 20.
3. IEC Electropedia, запись 131-11-58. Архивировано 14 марта 2016 г. в Wayback Machine.
4. См., например: Справочное руководство по ветроэнергетике. Часть 2: Определения энергии и мощности. Архивировано 26 ноября 2007 г. в Датской ассоциации ветроэнергетики Wayback Machine . Проверено 9 января 2008 г.; «Киловатт-час (кВтч)». Архивировано 2 марта 2016 года на сайте Wayback Machine BusinessDictionary.com. Проверено 9 января 2008 г.; «Атомная энергетика США». Архивировано 26 ноября 2007 г. на сайте Wayback Machine www.world-nuclear.org. Проверено 9 января 2008 г.; «Энергия. Руководство для начинающих: понимание единиц измерения». Архивировано 26 ноября 2007 г. в Wayback Machine Renew On Line (Великобритания) . Открытый университет . Проверено 9 января 2008 г.
5. ASTM SI10-10, IEEE/ASTM SI 10 Американский национальный стандарт метрической практики, ASTM International, Вест-Коншохокен, Пенсильвания, 2010, [www.astm.org] «Символы для некоторых составных единиц электроэнергетики обычно пишутся без разделение, таким образом: ватт-час (Втч), киловатт-час (кВтч), вольтампер (ВА) и киловольтампер (кВА)».
6. «Международная система единиц (СИ)» (PDF) . Международное бюро мер и весов (МБМВ). 2019. с. 147 . Проверено 7 апреля 2020 г.
7. Стандарт использования международной системы единиц (СИ): Современная метрическая система. (1997). (IEEE/ASTM SI 10-1997). Нью-Йорк и Вест-Коншохокен, Пенсильвания: Институт инженеров по электротехнике и электронике и ASTM . 15.
8. «10.57: Единицы, полученные на основе базовых единиц СИ» . Чикагское руководство по стилю (17-е изд.). Чикаго: Издательство Чикагского университета. 2017 . Проверено 1 апреля 2020 г.
9. «Руководство по использованию международной системы единиц (СИ)» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий . 2008 год . Проверено 6 апреля 2020 г. Ссылка [4: ISO 31-0] предполагает, что если для обозначения единиц, образованных путем умножения, используется пробел, пробел можно опустить, если это не вызывает путаницы. Эта возможность отражена в общепринятой практике использования символа кВтч, а не кВт⋅ч или кВтч для обозначения киловатт-часа. Тем не менее, в настоящем Руководстве придерживается позиции, согласно которой всегда следует использовать точку или пробел высотой в половину высоты, чтобы избежать возможной путаницы;
10. «Электромобили: узнайте больше о новой этикетке» . Fueleconomy.gov . Министерство энергетики США . Проверено 10 августа 2014 г.
11. Средняя цена на электроэнергию для конечных потребителей по секторам конечного использования, Управление энергетической информации США, апрель 2018 г.
12. «Понимание спроса на электроэнергию». Архивировано 6 июня 2016 г. в Wayback Machine , National Grid.
13. «Сколько электроэнергии потребляет американский дом?». Управление энергетической информации США. 7 октября 2021 г. Проверено 11 июня 2022 г.
14. Юджин А. Аваллоне и др., (редактор), Стандартный справочник Маркса для инженеров-механиков, 11-е издание , Mc-Graw Hill, Нью-Йорк, 2007 ISBN 0-07-142867-4 , стр. 9-4 
15. Вуфенден, Ян (5 октября 2009 г.). Ветроэнергетика для чайников. Джон Уайли и сыновья. п. 48. ИСБН 978-0-470-49637-4. Слишком часто я слышу, как люди говорят что-то вроде… «ватты в час»…
16. Домашняя власть. Электронная связь. 2007. Ватт в час. Эта бессмысленная фраза возглавляет мой список любимой раздражительности в области электрической терминологии.
17. Э.М. Киркпатрик, изд. (1983). Словарь Чемберса 20-го века (новое издание). Эдинбург: Чемберс. п. 137. ИСБН 0550102345.
18. "Торговая палата 1621-1970" . Архивировано из оригинала 4 марта 2010 года.
19. «Получите знания об электричестве» . Финансовый экспресс . 20 декабря 2004 г. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 г. Проверено 29 ноября 2009 г.
20. «Агрегаты производства BHEL производят рекордную мощность» . Индус . Пресс Траст Индии . 24 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 7 ноября 2012 г. Проверено 29 ноября 2009 г.