Исходные данные для решения задачи.

Таблица 1. Состав и мощность оборудования, установленного на электростанциях.

Типы электрических станций	Количество и мощность турбоагрегатов по вариантам
КЭС № 1
КЭС № 2
ТЭЦ № 3
ГЭС № 4

 

В качестве условия для решения задачи принимается, что все оборудование на тепловых электростанциях работает по блочной схеме: турбо-котлоагрегат.

 

Таблица 2. Суточные максимумы электрических и тепловых нагрузок на январь месяц

Показатели	%	МВт
1. Максимум нагрузки энергосистемы в % от установленной мощности	87%
2.суточные максимумы нагрузки по месяцам:
январь	95%
февраль	90%
март	80%
апрель	70%
май	65%
июнь	60%
июль	60%
август	65%
сентябрь	70%
октябрь	80%
ноябрь	90%
декабрь	100%

 

Таблица 3. Энергетические характеристики турбоагрегатов.

Типоразмеры турбин	Уравнения энергетических характеристик
1. К – 200	Вэ = 8 + 0,3Рэк + 0,366 (Р – Рэк), т.у.т./ч.
2. К – 300	Вэ = 20 + 0,25Рэк + 0,266 (Р – Рэк), т.у.т./ч.
3. Т – 175 – 130 Ротб = 0,5/2,5 ата. Qт = 160 Гкал/ч.	Вэ = 8 + 0,32Рк + 0,135Рт, т.у.т./ч.   Рт = 0,614Qт – 8,2 МВт
4. ПТ – 80 – 130/7 Р1мтз = 7 ата. Qп = 80 Гкал/ч. Р2мтз = 1,2/2,5 ата. Qгв = 40 Гкал/ч.	Вэ = 8 + 0,32Рк + 0,135Рт, т.у.т./ч. Рт = 0,37Qп + 0,61Qгв – 8,7 МВт

 

Условием задачи является выполнение следующих разделов топливно-энергетического баланса.

1. Расчет производственной мощности и составление годового графика ремонта основного оборудования электростанций.

2. Планирование режимов работы электростанций энергосистемы.

3. Планирование месячной выработки электроэнергии и отпуска тепла электростанциями энергосистемы.

4. Разработка топливного баланса энергетической системы.

 

1. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ И СОСТАВЛЕНИЕ ГОДОВОГО ГРАФИКА РЕМОНТА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

В данном разделе определяются следующие виды производственной мощности энергосистемы:

установленная N_у

эксплуатационная N_э

диспетчерская потребная N_д^п

 

диспетчерская располагаемая N_д^р

 

рабочая N_р

 

Эти виды производственной мощности определяются по месяцам планового года.

Установленная мощность определяется как сумма установленных мощностей, отдельных, входящих в нее электростанций.

эксплуатационная мощность представляет собой ту мощность, которая может находиться в эксплуатации. Эксплуатационная мощность отличается от установленной

 

на величину, обусловленную различными факторами:

Эксплуатационная мощность энергосистемы представляет собой сумму эксплуатационных мощностей входящих в нее электростанций:

Диспетчерская потребная мощность складывается из мощности, необходимых для покрытия максимума нагрузки энергосистемы Р_м^сист и мощности эксплуатационного резерва N_рез^эксп:

N_д^потр = Р_м^сист + N_рез^эксп

Величина эксплуатационного резерва должна составлять не менее величины наиболее крупного агрегата в энергосистеме.

Диспетчерская располагаемая мощность равна эксплуатационной мощности за вычетом величины мощности, которая будет находиться в ремонте в данном месяце N_рем:

N_д^р = N_э - N_рем

Необходимым условием баланса производственной мощности энергосистемы должно быть равенство или превышение диспетчерской располагаемой мощности по сравнению с диспетчерской потребной:

N_д^р ≥ N_д^п

Следовательно, годовой график ремонта основного оборудования энергосистемы должен быть составлен таким образом, чтобы в каждом месяце планового года снижение мощности в результате вывода в ремонт агрегатов не превышало располагаемого ремонтного резерва энергосистемы N_рез^рем:

N_рем ≤ N_рез^рем

Ремонтный резерв мощности энергосистемы в основном образуется за счет сезонного снижения максимума нагрузки энергосистем в весенне-летний и осенний периоды года.

Ремонтный резерв определяется как разность эксплуатационной мощности и диспетчерской потребной мощности:

N_рез^рем = N_э - N_д^п

Рабочая мощность определяется как разность располагаемой диспетчерской мощности и расчетного эксплуатационного резерва энергосистемы:

N_р = N_д^р - N_рез^рем

Подтверждением правильности составления годового графика ремонта оборудования в пределах располагаемого ремонтного резерва энергосистемы будет являться следующее уравнение:

N_р ≥ Р_м^сист

При условии, если

N_р > Р_м^сист

или

N_д^р > N_д^п

то образуется дополнительный эксплуатационный резерв мощности энергосистемы ΔN_рез^эксп который равен:

 

ΔN_рез^эксп = N_р - Р_м^сист

Дополнительный эксплуатационный резерв может быть использован для покрытия дополнительной нагрузки потребителей, а также для повышения надежности электроснабжения или в качестве ремонтного резерва мощности.

Располагаемый эксплуатационный резерв мощности энергосистемы равен сумме расчетного эксплуатационного резерва и дополнительного эксплуатационного резерва мощности:

N_{рез.эксп}^расп = N_{рез.эксп}^расч + ΔN_рез^эксп

При расчете эксплуатационной мощности в данном случае учитывается снижение мощности конденсационных турбоагрегатов в летние месяцы (июнь-август) в связи с повышением температуры охлаждающей воды и за счет этого ухудшение вакуума в конденсаторе. Величина снижения мощности за счет этого фактора в задании принимается 2% для чисто конденсационных турбин типа К.

В условии задачи также принято, что мощность ГЭС в маловодный период года январь-февраль и ноябрь-декабрь будет снижена на 50 МВт.

В летние месяцы, величина эксплуатационной мощности будет составлять по отдельный электростанциям:

для КЭС № 1

N_э = N_уст*[(100 – 2)/100];

N_э = _____*[(100 – 2)/100] = _____МВт,

для КЭС № 2

N_э = _____*[(100 – 2)/100] = _____ МВт,

Величина эксплуатационной мощности теплофикационных турбоагрегатов с конденсацией в течение года принимается неизменной и равной установленной мощности.

Таким образом, величина эксплуатационной мощности энергосистемы с учетом ее снижения в летний период на конденсационных электростанциях и в зимний период на ГЭС по месяцам планового года будет составлять:

январь, февраль, ноябрь, декабрь N_э = ____+ ____ + ____ + ____ = ____ МВт.

март, май, сентябрь, октябрь N_э = ____ + ____ + ____ + ____ = ____ МВТ.

июнь - август N_э = ____ + ____ + ____ + ____ = ____ МВт.

Диспетчерская потребная мощность определяется для каждого месяца планового года, исходя из величины суточного максимума электрической нагрузки для данного месяца.

Величина эксплуатационного резерва принимается равной мощности наиболее крупного агрегата:

N_рез^эксп = 300 МВт.

Расчет диспетчерской располагаемой мощности производится в следующей последовательности:

1. определяется ремонтный резерв для каждого месяца как разность эксплуатационной и диспетчерской потребной мощностей энергосистемы;

2. планируется график вывода в ремонт агрегатов в пределах располагаемого ремонтного резерва энергосистемы;

3. рассчитывается величина диспетчерской располагаемой мощности энергосистемы по месяцам планового года.

При составлении графика ремонта принимаются следующие условия:

· периодичность капитального ремонта всех энергоблоков 2 года;

· длительность капитального ремонта энергоблока 300 МВт 60 дней а для остальных 30 дней

· длительность расширенного текущего ремонта принимается 20 дней;

· количество и продолжительность обычных текущих ремонтов для всех агрегатов принимается два по 10 дней каждый.

Все расчеты представлены в табл. 1.

Табл. 1.

Показатели мощности в МВт

Месяцы планового года

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Установленная мощность Nу

Эксплуатационная мощность Nэ

Максимум электрической нагрузки Рм

Расчетный эксплуатационный резерв Nрез.экспл

Потребная диспетчерская мощность NДП

Располагаемый ремонтный резерв энергосистемы Nрез.эксплрасп

Снижение мощности энергосистемы в результате вывода в ремонт агрегатов Nрем

Располагаемая диспетчерская мощность NДР

Рабочая мощность NР

Дополнительный эксплуатационный резерв мощности ΔNремрез

Общая величина эксплуатационного резерва мощности Nрез.эксплрасп

 

 

Предполагается, что вся ремонтная кампания будет проведена в период март-октябрь. Ремонт оборудования ГЭС будет проводиться за счет местного ремонтного резерва ГЭС в маловодные период года.

Как видно из таблицы 4, график ремонта оборудования правильно размещен в ремонтном резерве энергосистемы, так как для каждого месяца планового года:

 

N_рем < N_рез^рем

N_д^п > N_д^р

что удовлетворяет требованиям баланса мощности. В течение ремонтного периода величина располагаемого эксплуатационного резерва мощности мало различается по месяцам и превышает расчетный эксплуатационный резерв, принимаемый равным мощности наиболее крупного агрегата энергосистемы - 300 МВт.

 

2. ПЛАНИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ.

Планирование режимов работы электростанций энергосистемы производится на основании распределения электрической на­грузки энергосистемы в суточных графиках для каждого месяца планового года.

Электрическая нагрузка энергосистемы распределяется с учетом величины производственной мощности, эксплуатационных свойств и экономичности отдельных электростанций, входящих в энергосистему. В качестве критерия экономического распределе­ния электрической нагрузки принимается тепловая экономич­ность, обеспечивающая минимальный расход условного топлива по энергосистеме в целом при покрытии заданного графика на­грузки. Тепловая экономичность энергосистемы достигается распределением электрической нагрузки по методу относитель­ных приростов, условием которого является равенство относительных приростов энергетических характеристик отдельных электростанций, входящих в энергосистему, некоторой мини­мальной величине для каждого определенного диапазона нагруз­ки энергосистемы:

b₁^' = b₂^' = … = b_n^' = b_сист^'

Область применения метода относительных приростов рас­пространяется на мощность электростанций с чисто конденса­ционными агрегатами, а также на свободную конденсационную мощность ТЭС, где установлены конденсационные агрегаты с отборами пара.

В настоящем примере распределение электрической нагруз­ки энергосистемы производится в заданном суточном графике на январь месяц планового года.

Для экономического распределения электрической нагрузки составляется характеристика относительных приростов отдель­ных тепловых электростанций и энергосистемы в целом, кото­рая показывает диапазон нагрузки отдельных электростанций и энергосистемы, соответствующий данной величине относительно­го прироста.

В экономическом распределении нагрузки, условием кото­ром является обеспечение минимального расхода топлива по энергосистеме при покрытии заданного графика нагрузки, участ­вует также ГЭС. Участие ГЭС в покрытии нагрузки энергосисте­мы должно обеспечивать:

· заданный циклом регулирования пропуск воды через тур­бины ГЭС;

· максимальное участие ГЭС в покрытии пика электрической нагрузки энергосистемы;.

· заданный постоянный пропуск воды в нижний бьеф по усло­виям водоиспользования гидрокомплекса.

В условии задачи принимается, что мощность ГЭС, развиваемая за счет постоянного пропуска воды в нижний бьеф, исходя из требований водоиспользования гидрокомплекса, составляет 50 МВт. Остальная мощность ГЭС используется для покры­тия максимума нагрузки и частотного резерва энергосистемы. Технический минимум нагрузки агрегатов КЭС № 1 и КЭС № 2, принимается равным 30% их номинальной мощности.

Таким образом, в базисной части графика нагрузки раз­мещается вынужденная мощность электростанций, определяемая:

· для КЭС - величиной технического минимума нагрузки их агрегатов;

· для ТЭЦ - величиной вынужденной мощности, которая сос­тоит из теплофикационной мощности, определяемой величиной тепловой нагрузки, и вынужденной конденсационной мощности, определяемой величиной вентиляционного пропуска пара в ци­линдр низкого давления;

· для ГЭС величиной мощности, определяемой постоянным пропуском воды в нижний бьеф.

Производится расчет вынужденной мощности ТЭЦ № 3.

Теплофикационная мощность Рт определяется по задан­ным тепловым нагрузкам. Тепловая технологическая нагрузка может быть покрыта из первого отбора турбоагрегата ПТ-___-____. (При наличии нескольких турбоагрегатов ПТ-___-____ тепловая нагрузка между ними распределяется поровну).

ТЭЦ

Р^В = Рmin + Рт;

0-8 ч Р^В = ____ + ____ = ____ МВт

8-24 ч Р^В = ____ + ____ = ____ МВт

Свободная конденсационная мощность Р_к^с определяется как разность номинальной (для агрегата) или установленной (для электростанции) при условии, что вся эта мощность может быть использована в эксплуатации, и вынужденной мощности:

Р_к^с = N_{н (у)} - Р^В

0 – 8 ч Р_к^с = ____ МВт,

0 – 24 ч Р_к^с = ____ МВт.

Экономическая нагрузка конденсационных агрегатов принимается равной 75% их номинальной мощности. При составлении характеристики относительных приростов учитывается состав агрегатов, находящихся в работе. В январе все агрегаты находятся в работе.

 

Табл. 6

Часы суток	Относительный прирост в тут/МВт*ч	Диапазон нагрузки, МВт
КЭС 1	КЭС 2	ТЭЦ 3	ГЭС	Энергосистема
0 – 8	- 0,25 0,266 0,3 0,32 0,336 -
8 – 24	- 0,25 0,266 0,3 0,32 0,336 -

 

Тепловая нагрузка 1,2 ата (в горячей воде) может быть покрыта из отбора турбины Т – ___– ___ и из второго отбора турбины ПТ – ___ – ___. При распределении этой нагрузки, исходя из большой величины частичной удельной выработки электроэнергии на теплопотребление, максимально загружается по отпуску тепла турбоагрегат Т – ___ – ___, оставшаяся часть тепловой нагрузки передается на турбину ПТ – ___ – ___. Тепловая нагрузка в паре 7 ата покрывается из первого отбора турбины ПТ – ___-___.

Табл.7

Показатели	пар	гор. вода
	0-8	8-24	0-8	8-24
тепловая нагрузка ТЭЦ по графику
Т - ___ - ___
Т - ___ - ___
Т - ___ - ___
ПТ - ___ - ___
ПТ - ___ - ___
ПТ - ___ - ___

 

Минимальная (Рmin) и теплофикационная (Рт) нагрузка определяется следующим образом:

Для турбин типа Т - ___ - ___:

Рmin = Рном – с*Qг.в.ном – Рo;

Рт = с*Qг.в.факт – Рo;

Рк доп = Рном – Рmin – Рт;

Табл.8

Показатели	0-8	8-24
Сумм ТЭЦ Рmin Рт Рк доп
Т - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп
Т - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп
Т - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп
ПТ - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп
ПТ - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп
ПТ - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп

 

На основании характеристики относительных приростов производится распределении электрической нагрузки энергосистемы, и планируются режимы работы отдельных электростанций.

В соответствии с заданием величина нагрузки, покрываемой тепловыми электростанциями и ГЭС, работающей, в базисной части нагрузки, составляет:

С 0 до 8ч – ____ МВт

С 8 до 24ч – ____ МВт

Остальная часть пиковой нагрузки покрывается ГЭС.

Согласно характеристике относительных приростов нагрузка с 0 до 8ч 1000 МВт распределяется следующим образом:

КЭС №1 – ____ МВт;

ТЭЦ №3 – ____ МВт;

КЭС №2 – ____ МВт;

ГЭС – в базисной части графика нагрузки используется мощность, равная ___ МВт, остальная мощность используется для покрытия пиковой части нагрузки и частотного резерва энергосистемы.

Нагрузка от 8 до 24ч распределяется

КЭС №1 – ____ МВт

ТЭЦ №3 – ____ МВт

КЭС №2 – ____ МВт

ГЭС (в базовой части) – ____ МВт.

 

Планирование месячной выработки электроэнергии и отпуска тепловой энергии электростанциям энергосистемы.

Планирование выработки электроэнергии и отпуска тепла каждой электростанций энергосистемы производится на основании распределения электрической и тепловой энергии энергосистемы и в соответствии с этими заданными режимами нагрузок каждой электростанции. Выработка электроэнергии и отпуска тепла всей энергосистемы определяется как сумма соответствующих выработок и отпуска отдельными электростанциями.

На основании распределения нагрузки энергосистемы между электростанциями в суточных графиках энергосистемы и в соответствующих режимах нагрузки каждой электростанции суточная

выработка электроэнергии и отпуска тепла определяются:

 

Суточная выработка электроэнергии равна:

КЭС №1 Эсут = ____*8 + ____*16 = _____ МВт*ч

КЭС №2 Эсут = ____*8 + ____*16 = ______ МВт*ч

ТЭЦ №3 Эсут = ____*8 + ____*16 = ______ МВт*ч

По ГЭС суточная выработка электроэнергии задана и составляет _____ МВт*ч.

Суточная выработка электроэнергии энергосистемой равна:

Эсист^СУТ = _____ + _____ + _____+ _____ = _____ МВт*ч

Суточный отпуск тепла ТЭЦ №3 равен:

В горячей воде (1,2 ата) Qсут^{1,2 ата} = _____*8 + _____*16 = _____ ГКал

В паре (7 ата) Qсут^{7 ата} = _____*8 + _____*16 = _____ ГКал

 

При определении месячной выработки электроэнергии и отпуск тепла электростанциями энергосистемы для упрощения расчетов принимается, что суточные графики электрической и тепловой нагрузок для всех дней данного месяца остаются без изменений.

Месячная выработка электроэнергии равна:

Эмес = Эсут*31*10^-3;

КЭС №2 Эмес = _____*31*10^-3 = _____млн.кВт*ч

ТЭЦ №3 Эмес = _____*31*10^-3 = _____млн.кВт*ч

КЭС №1 Эмес = _____*31*10^-3 = _____млн.кВт*ч

ГЭС Эмес = _____*31*10^-3 = _____млн.кВт*ч

Энергосистемы Эмес = _____+ _____+ _____+ _____= _____млн.кВт*ч

Месячный отпуск тепла:

Qмес^{1,2 ата} = Qсут*31;

В горячей воде (1,2 ата) Qмес^{1,2 ата} = _____*31 = _____ тыс.ГКал

В паре (7 ата) Qмес^{7 ата} = _____*31 = _____тыс.ГКал

Всего Qмес = _____ тыс.Гкал