stringtranslate.com

Киловатт-час

Киловатт -час ( символ единицы : кВт⋅ч или кВт·ч ; обычно пишется как кВт· ч ) — внесистемная единица измерения энергии, равная 3,6 мегаджоуля (МДж) в единицах СИ, которая представляет собой энергию, вырабатываемую одним киловаттом мощности в течение одного часа . Киловатт-часы — это общепринятая единица учёта электроэнергии, поставляемой электроэнергетическими компаниями . Метрические приставки используются для кратных и дольных единиц базовой единицы, ватт-часа (3,6 кДж).

Определение

Киловатт-час — это составная единица энергии, равная одному киловатту (кВт), поддерживаемому в течение (умноженного на) одного часа. Между тем, единицей энергии Международной системы единиц (СИ) является джоуль (символ Дж). Поскольку ватт по определению равен одному джоулю в секунду , и поскольку в часе  3600 секунд , один кВт·ч равен 3600 килоджоулям или 3,6 МДж. [1] [2]

Представления единиц

Широко используемое представление киловатт-часа — kWh , полученное из его составляющих единиц, киловатта и часа. Оно обычно используется в счетах за поставленную потребителям энергию электроэнергетическими компаниями, а также в коммерческих, образовательных и научных публикациях и в средствах массовой информации. [3] [4] Это также обычное представление единицы в электроэнергетике. [5] Однако это общее представление не соответствует руководству по стилю Международной системы единиц (СИ). [6]

Могут встречаться и другие представления единицы:

Час — единица времени, входящая в число не входящих в систему СИ единиц, принятых Международным бюро мер и весов для использования совместно с системой СИ. [6]

Электронагреватель 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.

Продажи электроэнергии

Электроэнергия обычно продается потребителям в киловатт-часах. Стоимость работы электрического устройства рассчитывается путем умножения потребляемой мощности устройства в киловаттах на время работы в часах и на цену за киловатт-час. Удельная цена электроэнергии, взимаемая коммунальными компаниями, может зависеть от профиля потребления потребителя с течением времени. Цены значительно различаются в зависимости от местности. В Соединенных Штатах цены в разных штатах могут различаться в три раза. [11]

В то время как меньшие потребительские нагрузки обычно оплачиваются только за электроэнергию, услуги по передаче и номинальную мощность, более крупные потребители также платят за пиковое потребление мощности, наибольшую мощность, зафиксированную за довольно короткое время, например, 15 минут. Это компенсирует энергетической компании расходы на поддержание инфраструктуры, необходимой для обеспечения пиковой мощности. Эти сборы выставляются по мере изменения спроса. [12] Промышленные пользователи также могут иметь дополнительные сборы в соответствии с коэффициентом мощности своей нагрузки.

Основное производство или потребление энергии часто выражается в тераватт-часах (ТВт·ч) за определенный период, который часто является календарным годом или финансовым годом . 365-дневный год равен 8760 часам, поэтому за период в один год мощность в один гигаватт равна 8,76 тераватт-часам энергии. И наоборот, один тераватт-час равен постоянной мощности около 114 мегаватт в течение периода в один год.

Примеры

В 2020 году среднестатистическое домохозяйство в США потребляло 893 кВт·ч в месяц. [13]

Нагревание 1 литра воды от комнатной температуры до точки кипения с помощью электрочайника потребляет около 0,1 кВт·ч.

Постоянно горящая светодиодная лампа мощностью 12 Вт потребляет около 0,3 кВт⋅ч в сутки и около 9 кВт⋅ч в месяц.

С точки зрения человеческой силы , здоровый взрослый мужчина, работающий вручную, выполняет работу, равную примерно половине киловатт-часа за восьмичасовой рабочий день. [14]

Конверсии

Чтобы преобразовать величину, измеренную в единицах измерения в левом столбце, в единицы измерения в верхней строке, умножьте ее на коэффициент в ячейке, где пересекаются строка и столбец.

Множители ватт-часов

Все префиксы СИ обычно применяются к ватт-часу: киловатт-час равен 1000 Вт·ч (кВт·ч); мегаватт-час равен 1 миллиону Вт·ч (МВт·ч); милливатт-час равен 1/1000 Вт·ч (мВт·ч) и так далее. Киловатт-час обычно используется поставщиками электроэнергии для выставления счетов, поскольку ежемесячное потребление энергии типичным бытовым потребителем составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч киловатт-часов. Мегаватт-часы (МВт·ч), гигаватт-часы (ГВт·ч) и тераватт-часы (ТВт·ч) часто используются для учета больших объемов электроэнергии для промышленных потребителей и при производстве электроэнергии. Единицы тераватт-час и петаватт-час (ПВт·ч) достаточно велики, чтобы удобно выразить годовое производство электроэнергии для целых стран и мировое потребление энергии .

Различие между кВтч (энергия) и кВт (мощность)

Киловатт — это единица мощности (скорость потока энергии в единицу времени). Киловатт-час — это единица энергии. Киловатт в час — это скорость 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, батарея хранит энергию. Когда батарея отдает свою энергию, она делает это с определенной мощностью, то есть скоростью доставки энергии. Чем выше мощность, тем быстрее отдается запасенная батареями энергия. Более высокая выходная мощность приведет к тому, что запасенная батареями энергия будет истощена за более короткий период времени.

Годовая мощность

Производство и потребление электроэнергии иногда сообщается на ежегодной основе в таких единицах, как мегаватт-часы в год (МВт·ч/год), гигаватт-часы в год (ГВт·ч/год) или тераватт-часы в год (ТВт·ч/год). Эти единицы имеют размерность энергии, деленную на время, и, таким образом, являются единицами мощности. Их можно преобразовать в единицы мощности СИ, разделив на количество часов в году, примерно8760 ч/год .

Таким образом, 1 ГВтч/год = 1 ГВтч/8760 ч ≈114,12 кВт .

Неправильное использование ватт в час

Многие составные единицы для различных видов ставок явно упоминают единицы времени, чтобы указать изменение со временем. 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 являются произведением мощности и времени, а не скоростью изменения мощности со временем.

Ватт в час (Вт/ч) — это единица изменения мощности в час, т. е. ускорение в доставке энергии. Она используется для измерения суточного изменения спроса (например, наклона кривой утки ) или поведения электростанций при наращивании мощности. Например, электростанция, которая достигает выходной мощности1 МВт от0 МВт за 15 минут имеет скорость нарастания4 МВт/ч .

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

Другие связанные единицы измерения энергии

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

Среднегодовое производство или потребление энергии может быть выражено в киловатт-часах в год. Это используется с нагрузками или выходом, которые меняются в течение года, но чьи годовые итоги схожи из года в год. Например, полезно сравнивать энергоэффективность бытовых приборов, потребление энергии которых меняется со временем или в зависимости от сезона года. Другое применение — измерение энергии, вырабатываемой распределенным источником питания. Один киловатт-час в год равен примерно 114,08 милливатт, постоянно применяемых в течение года.

Энергоемкость батареи обычно косвенно выражается ее емкостью в ампер-часах ; чтобы преобразовать ампер-часы (Ач) в ватт-часы (Втч), значение ампер-часа необходимо умножить на напряжение источника питания. Это значение является приблизительным, поскольку напряжение батареи не является постоянным во время ее разряда, и поскольку более высокие скорости разряда уменьшают общее количество энергии, которое может обеспечить батарея. В случае устройств, которые выводят напряжение, отличное от напряжения батареи, для расчета необходимо использовать напряжение батареи (обычно 3,7 В для литий-ионных батарей ), а не выходную мощность устройства (например, обычно 5,0 В для портативных зарядных устройств USB ). Это приводит к тому, что USB-устройство на 500 мА работает около 3,7 часов на батарее емкостью 2500 мАч, а не пять часов.

Единица измерения Торговой палаты (БТЕ) ​​[17] — устаревший синоним киловатт-часа в Великобритании. Термин происходит от названия Торговой палаты , которая регулировала электроэнергетическую отрасль до 1942 года, когда Министерство энергетики взяло на себя управление. [18] Его не следует путать с Британской тепловой единицей (БТЕ), которая составляет 1055 Дж.

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

Смотрите также

Ссылки

  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). Гейтерсберг, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий. 12.
  2. ^ «Полувысокие точки или пробелы используются для выражения производной единицы, образованной из двух или более других единиц путем умножения.», Барри Н. Тейлор. (ред. 2001 г.) Международная система единиц. Архивировано 3 июня 2016 г. в Wayback Machine (специальная публикация 330). Гейтерсберг, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий. 20.
  3. ↑ IEC Electropedia, запись 131-11-58, архивировано 14 марта 2016 г. на Wayback Machine
  4. ^ См., например: Wind Energy Reference Manual Part 2: Energy and Power Definitions Архивировано 26 ноября 2007 г. на Wayback Machine Danish Wind Energy Association. Получено 9 января 2008 г.; "Kilowatt-Hour (kWh)" Архивировано 2 марта 2016 г. на Wayback Machine BusinessDictionary.com. Получено 9 января 2008 г.; "US Nuclear Power Industry" Архивировано 26 ноября 2007 г. на Wayback Machine www.world-nuclear.org. Получено 9 января 2008 г.; "Energy. A Beginners Guide: Making Sense of Units" Архивировано 26 ноября 2007 г. на Wayback Machine Renew On Line (UK) . The Open University . Получено 9 января 2008 г.
  5. ^ ASTM SI10-10, IEEE/ASTM SI 10 Американский национальный стандарт метрической практики, ASTM International, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 2010, [www.astm.org] "Символы для некоторых составных единиц электроэнергетики обычно пишутся без разделения, например: ватт-час (Вт·ч), киловатт-час (кВт·ч), вольт-ампер (ВА) и киловольт-ампер (кВА)"
  6. ^ abc "Международная система единиц (СИ)" (PDF) . Международное бюро мер и весов (BIPM). 2019. стр. 147 . Получено 7 апреля 2020 г. .
  7. ^ Стандарт использования Международной системы единиц (СИ): Современная метрическая система. (1997). (IEEE/ASTM SI 10-1997). Нью-Йорк и Западный Коншохокен, Пенсильвания: Институт инженеров по электротехнике и электронике и ASTM . 15.
  8. ^ "10.57: Единицы, полученные из основных единиц СИ". Чикагское руководство по стилю (17-е изд.). Чикаго: Издательство Чикагского университета. 2017. Получено 1 апреля 2020 г.
  9. ^ "Guide for the Use of the International System of Units (SI)" (PDF) . National Institute of Standards and Technology . 2008 . Retrieved 6 April 2020 . Reference [4: ISO 31-0] предполагает, что если для обозначения единиц, образованных путем умножения, используется пробел, то его можно опустить, если это не вызывает путаницы. Эта возможность отражена в общепринятой практике использования символа kWh вместо kW⋅h или kW h для киловатт-часа. Тем не менее, в настоящем Руководстве придерживаются позиции, что во избежание возможной путаницы всегда следует использовать полувысокую точку или пробел;
  10. ^ "Электромобили: узнайте больше о новой маркировке". fueleconomy.gov . Министерство энергетики США . Получено 10 августа 2014 г. .
  11. ^ Средняя цена электроэнергии для конечных потребителей по секторам конечного потребления, 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. Получено 11 июня 2022 г.
  14. ^ Юджин А. Аваллоне и др., (ред.), Стандартный справочник Маркса для инженеров-механиков, 11-е издание , Мак-Гроу Хилл, Нью-Йорк, 2007 ISBN 0-07-142867-4 , стр. 9-4 
  15. ^ Вуфенден, Ян (5 октября 2009 г.). Ветроэнергетика для чайников. John Wiley & Sons. стр. 48. ISBN 978-0-470-49637-4. Слишком часто я слышу, как люди говорят что-то вроде... «ватт в час»...
  16. ^ Home Power. Electron Connection. 2007. Ватт в час. Эта бессмысленная фраза возглавляет мой список болезненных ощущений в области электротехнической терминологии.
  17. ^ EM Kirkpatrick, ред. (1983). Chambers 20th Century Dictionary (Новое изд.). Эдинбург: Chambers. стр. 137. ISBN 0550102345.
  18. ^ "The Board of Trade 1621-1970". Департамент по бизнес-инновациям и навыкам . Архивировано из оригинала 4 марта 2010 года.
  19. ^ "Get enlightened about electrical". The Financial Express . 20 декабря 2004 г. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 г. Получено 29 ноября 2009 г.
  20. ^ "BHEL manufacturing units generate record power". The Hindu . Press Trust of India . 24 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 7 ноября 2012 г. Получено 29 ноября 2009 г.