Економічний розподіл активного навантаження між окремими агрегатами та станціями системи

 

Одна з головних вимог, що застосовується до енергосистеми – це дотримання найбільш економічного режиму. Головним показником такого режиму роботи системи в цілому, тобто її електростанцій та мереж, є питомі зведені витрати на корисно відпущену кіловат-годину. Під корисним відпуском розуміють кількість енергії, переданої споживачам і, отже, використаної та оплаченої ними.

Задача найвигіднішого розподілу сумарного активного навантаження між окремими агрегатами чи станціями системи найпростіше вирішується стосовно теплових станцій. Для гідростанцій ця задача суттєво ускладнюється, бо необхідно враховувати їхній водний режим.

Розглянемо основні принципи економічного розподілу потужностей між агрегатами теплових станцій. Криву, що характеризує залежність витрати умовного палива чи тепла (підведена потужність) від активної потужності, яку віддає агрегат (турбіна, турбогенератор), називають витратною або енергетичною, характеристикою. Більшості парових турбін притаманна криволінійна характеристика з випуклістю (рис. 13.2, а), а гідротурбінам – зі вгнутістю вниз (рис. 13.2, б). Часто зустрічається також прямолінійна характеристика з перегином (рис. 13.2, в).

 

Рисунок 13.2. Енергетичні (витратні) характеристики первинних двигунів

різних типів

 

Ділянки кривих, показаних на рис. 13.2 штриховими лініями, відповідають області малих навантажень, за яких агрегати працюють нестійко. В загальному вигляді аналітичний вираз енергетичної характеристики може бути поданий формулою

, (13.1)

де – витрати умовного палива в режимі неробочого (холостого) ходу;

– частина витрат тепла чи палива на одиницю потужності, яку віддає агрегат; (в залежності від виду кривої).

Поділивши обидві частини рівняння (13.1) на навантаження , отримаємо рівняння питомих витрат:

. (13.2)

Величина, що визначається виразом

, (13.3)

характеризує приріст витрат тепла або палива (підведеної потужності), яка відповідає заданому приросту потужності агрегату. Цей вираз визначає питомі витрати (або питомий приріст витрат) енергоносія. Очевидно, що значення цієї величини визначається одиницями витрат енергоносія на одиницю електроенергії, що виробляється, наприклад, кілограмами умовного палива на 1 кВт·год. Питомі витрати характеризуються тангенсом кута нахилу дотичної до кривої у даній точці.

Питомі витрати в різних діапазонах навантаження різні. Лише для лінійних ділянок енергетичних характеристик питомий приріст не залежить від навантаження. Крива питомих приростів, що відповідає витратній характеристиці (див. рис. 13.2,в) показана в нижній частині цього рисунка.

Зроблені висновки можна поширити на будь-яку кількість агрегатів, що працюють спільно. Найбільш вигідним розподіл активного навантаження між спільно працюючими агрегатами, який забезпечить найменші витрати енергоносія, буде за рівності витрат енергетичних характеристик окремих агрегатів.

Це положення часто називають принципом рівності питомих витрат (питомих приростів).

 

Питання для самоперевірки

 

1. Наведіть класифікацію енергетичних систем.

2. Що таке режим енергосистеми, параметри режиму, контрольні точки?

3. Назвіть режими роботи енергосистем.

4. Поясніть графік розподілу навантаження енергосистеми між електростанціями.

5. Який головний показник економічного режиму роботи енергосистеми?

6. Поясніть енергетичні (витратні) характеристики різних видів двигунів електростанцій.

7. Наведіть рівняння питомих втрат енергоносіїв електростанцій.

8. В чому полягає принцип рівності питомих приростів витрат?

 

 

СТІЙКІСТЬ ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ

Загальні відомості

Стійкість режиму системи – це здатність її повертатись у вихідний стан при малих чи значних збуреннях. За аналогією з механічною системою усталений режим енергосистеми можна трактувати як положення її рівноваги. Паралельна робота генераторів електростанцій, що входять до енергосистеми, відрізняється від роботи генераторів однієї станції наявністю ліній електропередачі. Опори ЛЕП, що з’єднують електричні станції,зменшу-ють синхронізуючу потужність генераторів та ускладнюють їхню паралельну роботу. Крім того, відхилення від нормального режиму роботи системи, що виникають при відмиканнях, коротких замиканнях, раптовому спаді або накиді навантаження, також можуть призвести до порушень стійкості, що є однією з найбільш тяжких аварій, котрі призводять до перерви електропостачання споживачів. Розрізняють два види стійкості: статичну та динамічну.

Статичною стійкістю називають здатність системи самостійно відновлювати вихідний режим при малих збуреннях та процесах, що повільно протікають, наприклад, при повільному незначному збільшенні чи зменшенні навантаження.

Динамічна стійкість характеризує здатність системи зберігати синхронізм після раптових та різких змін параметрів режиму або при аваріях у системі (коротке замикання, відмикання частини генераторів, ліній або трансформаторів). Після таких раптових порушень нормальної роботи в системі виникає перехідний процес, після закінчення якого настане усталений післяаварійний режим роботи.