Понятие об оптимальном распределении активных мощностей

При рассмотрении данного вопроса мы ограничимся анализом технической стороны вопроса и не будем рассматривать широкий круг проблем, связанных с функционированием электрических станций в условиях оптового рынка электрической энергии и мощности и вхождением станций в состав оптовых (ОГК) и территориальных (ТГК) генерирующих компаний.

В условиях, когда суммарная мощность установленных генераторов превышает нагрузку энергосистемы, всегда актуален вопрос о распределении активной нагрузки между отдельными генераторами и электростанциями. Режим энергосистемы, обеспечивающий наименьшие замыкающие затраты, называют оптимальным. При определении оптимального режима надо учитывать технико-экономические показатели оборудования электростанций, стоимость топлива и потери мощности в электрической сети.

В качестве критерия оптимального распределения активных мощностей между ТЭС в первом приближении, без учета потерь мощности в сети, в РФ принимают минимум суммарного расхода топлива в энергосистеме  при соблюдении баланса мощности:

.

Основой решения поставленной задачи являются рассмотренные ранее расходные характеристики, определяющие зависимость расхода топлива от мощности.

Рассмотрим две электростанции с различными расходными характеристиками . Для простоты будем считать эти характеристики непрерывными (рис.2.9).

Рис. 2.9. Расходные характеристики электростанций №1 и №2типа ТЭС

Предварительный анализ расходных характеристик показывает, что при одинаковой мощности станция №1 расходует меньше топлива, чем станция №2, однако расходная характеристика станции №1 более крутая, т.е. эта станция увеличивает расход топлива на единицу роста нагрузки больше, чем станция №2.

Рассмотрим два условных режима генерирующей подсистемы ЭЭС.

Режим 1.

Мощность станции 1 составляет =2,5 о.е., мощность станции №2: =3,5 о.е. Суммарной генерируемой мощности режима:

=2,5+3,5=6,0 о.е.

соответствует суммарный расход топлива:

= 2 + 3,25 = 5,25 о.е.

Режим 2.

Рассмотрим второй возможный режим электрогенерации – когда при сохранении суммарной генерируемой мощности произойдет разгрузка электростанции №1 с 2,5 до 1,5 о.е. Разгрузке станции №1 соответствует набор мощности на станции №2. Во втором режиме имеет место следующий суммарный расход топлива:

= 1,5 + 3,5 = 5,0 о.е.

Таким образом, оказалось, что второй вариант распределения генерации активных мощностей между ТЭС более экономичен.

Отсюда следует: отношение  является важным технико-экономическим показателем электростанции.

Предел этого отношения:

называется относительным приростом расхода топлива.

Станция, у которой меньше значение , меньше увеличивает расход топлива  при росте нагрузки, следовательно, надо сначала загружать эту станцию.

Условие оптимальности распределения нагрузки между ТЭС можно получить, записав функцию Лагранжа для задачи оптимального распределения активной нагрузки без учета потерь мощности в сети. Очевидно, этому соответствует равенство относительных приростов расхода топлива на ТЭС:

.

Распределение нагрузки между электростанциями различного типа производят, учитывая особенности их технологического режима. Общий вид покрытия графика нагрузки (рис. 2.10) известен из курса "Электроэнергетика, Часть 1":

Рис. 2.10. Распределение нагрузки между электростанциями различных типов

Электростанции, работающие в пиковой части графика нагрузки, регулируют активную мощность, т.е. загружаются позже других и разгружаются раньше. Это маневренные станции, регулирующие частоту и обменные потоки мощности с другими энергосистемами. Они должны иметь достаточный регулировочный диапазон и надежное оборудование с хорошо работающей системой вторичного регулирования частоты.