Главная   >>   Экономика электроэнергетики

Экономика электроэнергетики

9.5. Методы оптимального распределения нагрузки между турбоагрегатами теплоэлектростанции

Если на электростанции установлены однотипные турбоагрегаты, то нагрузка между ними распределяется равномерно. Это позволяет задать каждому агрегату достаточно высокую нагрузку. Если агрегаты разнотипны и различаются по мощности и экономичности, то следует произвести оптимальное распределение электрической нагрузки между ними в целях минимизации расхода теплоты в машинном зале в целом. Рассмотрим простейший случай. В турбинном цехе установлены два агрегата различного типа. При этом возможны два основных варианта.

I. Нагрузка ТЭС может быть покрыта полностью каждым из двух агрегатов. Расходные характеристики первого и второго турбоагрегатов:

Q1=Qх.х1+rт1Р1;

Q2=Qх.х2+rт2Р2;

1) если Qх.х1 < Qх.х2 и rт1< rт2, то любая нагрузка ТЭС должна покрываться турбиной No 1, так как это требует меньшего расхода топлива (рис. 9.12, а);
2) если Qх.х1 < Qх.х2, rт1 > rт2, 0 < Р <Pmах (рис. 9.12, б): в диапазоне Р < Рэк Qmin = Q1, следовательно, надо загружать турбину No 1;
в диапазоне Р > Рэк Qmin = Q2, следовательно, надо разгружать турбину No 1 и загружать турбину No 2;
при Р = Рэк турбины равноэкономичны. Если сходящиеся характеристики не пересекаются в зоне номинальной мощности, то всю нагрузку должна взять на себя турбина No 1.
II. Нагрузка ТЭС может быть покрыта только при совместной параллельной работе обоих агрегатов. В этом случае при любом распределении нагрузки в суммарную величину расхода тепла всегда будут входить в качестве постоянной величины расходы тепла на холостой ход обеих турбин.
Для обеспечения минимального расхода теплоты ТЭС необходимо такое распределение общей электрической нагрузки между отдельными турбоагрегатами, чтобы в каждый момент времени существовало равенство относительных приростов расхода теплоты по каждой из турбин:

rт1=rт2=rт3=...=rтi=... =rтn,

где rтi - относительные приросты расхода теплоты по каждой из турбин, т у.т / ГДж.
Применительно к нашему примеру, когда работают два агрегата, условие оптимального распределения нагрузок:

Но так как rт1 ≠ rт2, то выгоднее нагружать в первую очередь до предела турбину с наименьшим относительным приростом:
если rт1<rт2 - тотурбинуNo1;
если rт2<rт1 - тотурбинуNo2,
т.е. оптимальное распределение должно осуществляться в порядке возрастания относительных приростов расходов тепла

rт1<rт2<rтi.

Построение режимной карты машинного зала. Режимная карта машинного зала ТЭС - это зависимость электрической нагрузки агрегатов от электрической нагрузки станции:

pi= f (p).

Режимная карта разрабатывается для определенного состава работающих турбоагрегатов применительно к данным тепловым нагрузкам и условиям эксплуатации. Режимная карта машинного зала строится на основе характеристик относительного прироста (ХОП) турбоагрегатов и используется для оптимального распределения суммарной нагрузки ТЭС между агрегатами. При ее построении по оси абцисс графика откладывается общая нагрузка агрегатов (т.е. нагрузка турбинного цеха), а по оси ординат --- нагрузка каждого из совместно работающих котлов:

турбина No 1 rт1; r´т1; Q1 = Qх.х1 + rт1Р + (r´т1 -- rт1)(Р -- Ркр);

турбина No 2 rт1; r´т1; Q2 = Qх.х2 + rт2Р + (r´т2 -- rт2)(Р -- Ркр);

rт1<rт2<r´т2<r´т1.

Диспетчер энергосистемы в результате оптимального распределения нагрузки между станциями в системе устанавливает суточный график для данной станции. Зная Рi и используя режимную карту, определяем оптимальный
режим работы агрегатов в течение суток (суточный график работы агрегатов). Распределение электрической нагрузки ТЭЦ зависит от того, как распределены между турбинами тепловые нагрузки (электрическая нагрузка, вырабатываемая по теплофикационному циклу, зависит от тепловой нагрузки). Распределение тепловых нагрузок ТЭЦ производится в последовательности убывания удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении (соблюдается принцип максимальной выработки электроэнергии на тепловом потреблении):

где  Эт - удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении, МВт·ч/ГДж. Поэтому для ТЭЦ распределение электрических нагрузок между турбинами заключается в определении целесообразной дополнительной нагрузки конденсационной мощности, которая может меняться:

ΔΝ=Рmах - Pmin.

Распределение этой конденсационной мощности производится аналогично КЭС, т.е. в порядке возрастания относительных приростов. Если условие параллельной работы не соблюдается и турбины ТЭС включаются последовательно по мере возрастания нагрузки станции, то при распределении нагрузки между ними надо учитывать
не только величину относительного прироста, но и расход тепла на холостой ход. Расходные энергетические характеристики тепловых электростанций. Энергетическая характеристика тепловой электростанции отражает зависимость между расходом топлива и количеством получаемой электроэнергии и теплоты. Исходными материалами для разработки этой характеристики теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) являются характеристики котельного и машинного залов, а для отдельных блоков - характеристики котлов и турбоагрегатов. Для ТЭС с поперечными связями по характеристикам турбоагрегатов составляются режимные карты, характеристики относительных приростов расходов теплива и энергетические характеристики машинного зала электростанции.

Загрузка турбоагрегатов производится в последовательности, определяемой возрастанием относительных приростов расхода теплоты по зонам нагрузок. Это позволяет установить рациональную очередность загрузки (разгрузки) совместно работающих турбоагрегатов, обеспечивающую минимальный расход теплоты машинным залом при определенной электрической нагрузке и неизменной тепловой. Характеристика относительных приростов расхода топлива тепловой электростанцией представляет собой зависимость прироста расхода топлива при увеличении электрической нагрузки на единицу (1 МВт·ч) от данной тепловой нагрузки. Основным энергетическим оборудованием электростанций являются котлы и турбоагрегаты. Поэтому характеристика блочной тепловой электростанции зависит от ХОП котлов и турбин и может быть определена по выражению

r ст = rкrт.                 (9.15)

Расходы электрической и тепловой энергии на собственные нужды электростанции учитываются внесением поправочных коэффициентов. Относительный прирост расхода топлива является показателем экономичности работы станции или блока. График (вид) зависимости rст = f (Pст) представлен на рис. 9.13. Скачок на ХОП электростанции связан с ХОП турбоагрегата rт, пологовогнутая часть определяется ХОП котла rк. Полученные характеристики тепловых электростанций необходимы для определения расходов топлива тепловыми электростанциями в рассматриваемый период и оптимального режима использования их основных агрегатов.