I-43.01.02 “Электрические системы”.

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “Экономика и организация энергетики”

МЕНЕДЖМЕНТ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Методическое пособие для студентов заочного отделения специальности

I-43.01.02 “Электрические системы”.

М и н с к 2011

 

УДК 621.311:658(075.4)

ББК 31.2я7

М54

Составитель А.И.Лимонов

Рецензенты: И.А.Бокун, Л.Р.Чердынцева

 

В методическом пособии рассматриваются вопросы, связанные с принципами организации параллельной работы электростанций в энергосистеме и расчёта технико-экономических показателей работы станций.

Пособие содержит задачи, для проверки знаний.

Методическое пособие предназначено для студентов заочной формы обучения специальности I-43.01.02 “Электрические системы”.

I

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛЕКЦИОННОМУ КУРСУ

Энергетические характеристики конденсационных ТА.

Так как выпуклость расходных характеристик ТА невелика, то для решения экономических задачь, особенно связанных с планированием на перспективу, ей можно пренебречь и соответствующие расходные характеристики и ХОП заменить участками прямых линий. В ТА с сопловым регулированием наибольший прирост потерь пара происходит при открытии последнего клапана. Поэтому для таких ТА, как и для турбин с обводным регулированием, расходные характеристики и ХОП можно представить в виде, показанном на рис.7. В результате расходная характеристика ТА будет иметь три параметра:

Q_{х х} - расход тепла при работе ТА на холостом ходу;

q¹ – относительный прирост расхода тепла в ТА при увеличении нагрузки до момента открытия обводного клапана или последнего клапана в турбине с сопловым регулированием, то есть в зоне экономической нагрузки;

q¹¹ -относительный прирост расхода тепла после открытия обводного клапана или последнего клапана в ТА с сопловым регулированием, после чего нагрузка генератора превышает величину Р_эк – экономическую нагрузку.

В зоне экономической нагрузки (Р<Р_эк) расходная характеристика ТА имеет вид:

Q_{ча с}= Q_хх+ q¹Р;

где Р – нагрузка ТА.

В точке экономической нагрузки (Р=Р_эк), то есть в момент открытия обводного или последнего клапана при сопловым регулировании расходная характеристика ТА имеет вид:

Q_час = Q_хх+ q¹Р_эк;

И только в зоне нагрузок Р>Р_эк в расходной характеристике появляется третье слагаемое, характеризующее перегрузочный расход при форсировании работы ТА:

 

Q_час = Q_хх+ q¹Р_эк + q¹¹(Р - Р_эк);

Расходную характеристику ТА можно представить в виде:

 

Q_час = Q_хх+ q¹Р_эк + q¹¹(Р - Р_эк) = Q_хх+ (q¹Р - q¹Р) + q¹Р_эк + q¹¹(Р - Р_эк) =

= Q_хх+ q¹Р + (q¹¹ - q¹) (Р - Р_эк);

В результате удельный расход тепла ТА можно представить в виде:

 

q_уд =Q_час/Р = q_хх + q¹ + (q¹¹ - q¹) (1 - Р_эк /Р);

Таким образом, характеристика удельного расхода тепла ТА (рис.12) будет складываться из трёх составляющих:

1 - гиперболическая кривая составляющей нагрузки холостого хода (q_хх), величина которой уменьшается с ростом нагрузки;

2 - горизонтальная прямая относительного прироста расхода тепла (q ¹) в зоне экономической нагрузки работы ТА;

3 - гиперболическая кривая составляющей перегрузочного расхода тепла - (q¹¹ - q¹) (1 - Р_эк /Р), величина которого возрастает с ростом нагрузки.

Суммируя перечисленные кривые, получим зависимость (4) удельного расхода тепла от нагрузки ТА. Как видно из рис.8, на котором показаны зависимости 1-4, минимальный удельный расход тепла достигается в точке экономической нагрузки. В этой же точке достигается минимум удельных потерь тела и максимум КПД. То есть, удельные характеристики современных ТА по форме аналогичны удельным характеристикам агрегатов с вогнутыми расходными характеристиками.

Рисунок 7 Рисунок 8

 

ХОП турбинного цеха.

Построение ХОП турбинного цеха рассмотрим на примере двух параллельно работающих ТА со следующими энергетическими характеристиками:

 

Q_час = Q_хх1+ q¹ ₁Р_эк1 + q¹¹ ₁(Р₁ - Р_эк1);

Q_час = Q_хх2+ q¹ ₂Р_эк2 + q¹¹₂ (Р₂ - Р_эк2);

 

Пусть q¹ ₁< q¹ ₂< q¹ ₂< q¹¹₂ . Нарис.12 такое соотношение относительных приростов расхода пара будет соответствовать следующим величинам углов наклона расходных характеристик: α₁< α₂<β₁< β₂.

ХОП турбинного цеха, приведенная на рис.9, строится следующим образом. Первоначально на минимальную нагрузку загружаются оба ТА: Р_min= Р_min1 +Р_min2. Далее:

до нагрузки Р¹ = Р_min + Р_эк1 с относительным приростом q¹ ₁ загружается первый ТА;

до нагрузки Р² = Р₁ + Р_эк2 с относительным приростом q¹ ₂ загружается второй ТА;

до нагрузки Р³ = Р² ₊ (Р_max1 - Р_эк1) c относительным приростом q¹¹ ₁ загружается первый ТА;

до нагрузки P ⁴ = Р³ ₊ (Р_max2 - Р_эк2) с относительным приростом q¹¹₂ загружается второй ТА.

Рисунок 9

 

ТЭЦ.

Рассмотрим 2 ТА ТЭЦ, которые одновременно вырабатывают тепловую и теплофикационную электрическую нагрузку:

 

Q_∑ = Q₁ + Q₂;

Р_∑ = Р₁ + Р₂; Р₁=f(Q₁); Р₂=f(Q₂);

Предположим, что с первого ТА часть тепловой нагрузки передаётся на второй. При этом баланс тепловой нагрузки по ТЭЦ в целом не нарушается:

Q₁^*= Q₁ - ∆Q;

Q₂^*= Q₂ + ∆Q;

Одновременно изменение выработки теплофикационной электрической нагрузки:

Р₁^*= f(Q₁^*) = Р₁ - ∆Р₁;

Р₂^*= f(Q₂^*) = Р₂ - ∆Р₂; ∆Р₁≠∆Р₂;

Если ∆Р₁>∆Р₂, то Р₁^*+ Р₂^*< Р_∑. И для обеспечения баланса электрической нагрузки на ТЭЦ один их ТА необходимо загрузить по конденсационному циклу. И наоборот, если ∆Р₁<∆Р₂, то Р₁^*+ Р₂^*> Р_∑.

В этом случае необходима разгрузка ТЭЦ по конденсационному циклу. В результате задача сводится к минимизации расхода тепла при распределении электрической нагрузки между ТА:

 

min (Q_хх1 + q_т1 Р_т1 + q_к1 Р_к1+ Q_хх2 + q_т2 Р_т2 + q_к2 Р_к2)

min (Q_хх∑ + q_к1 Р_к1+ q_к2 Р_к2+ q_т1 f(Q₁) +q_т2 f(Q₂))

При этом необходимо обеспечение баланса электрической и тепловой нагрузок и соблюдение ограничений по тепловой и электрической нагрузкам:

Q_∑ = Q₁ + Q₂;

Р_∑ = Р₁ + Р₂ = Р₁^* + Р_т1+ Р_к1+ Р₂^*+ Р_т2+ Р_к2 = Р_∑^* + Р_к1+ Р_к2+f(Q₁)+ f(Q₂);

Q_1min ≤ Q₁ ≤ Q_1max;

Q_2min ≤ Q₂ ≤ Q_2max;

P_1min ≤ P₁ ≤ P_1max;

P_2min ≤ P₂ ≤ P_2max;

где Р₁^*, Р₂^*- соответственно, минимальные нагрузки по конденсационному циклам первого и второго ТА.

Электрическую нагрузку ТЭЦ можно представить в виде:

Р_тэц = Р_вын +Р_св;

где Р_вын – вынужденная мощность, к которой относится теплофикационная электрическая мощность ТЭЦ и минимальная конденсационная мощность (3-5% от номинальной мощности агрегатов), выработка которой происходит вследствие необходимого пропуска пара в конденсатор по техническим условиям; Р_св – свободная конденсационная электрическая мощность ТЭЦ.

В энергосистеме загрузка ТА ТЭЦ производится в следующем порядке.

1.ТА группируются по типу тепловых нагрузок.

2.Распреление тепловых нагрузок одного типа между агрегатами (при необходимости) производится по критерию минимума относительного прироста теплофикационной мощности.

3.При одинаковых параметрах тепла производственной нагрузки в первую очередь загружаются турбины “с противодавлением”, так как из-за отсутствия привязанной конденсационной нагрузки они более экономичны.

4.При наличии одинаковых ТА тепловая нагрузка между ними распределяется поровну.

5.Свободная конденсационная мощность ТЭЦ распределяется в энергосистеме по методу относительных приростов. При этом критерием экономичности ТЭЦ является относительный прирост расхода тепла по конденсационному циклу.

 

Энергосистеме.

Критерием оптимального распределения генерации реактивной мощности является минимум потерь активной мощности, вызванных перетоками реактивной мощности от i- го источника к потребителям:

min ;

В качестве ограничения выступает баланс реактивной мощности в энергосистеме:

 

где - потребление реактивной мощности; - генерация реактивной мощности i -м источником; - потери реактивной мощности, вызванные перетоками реактивной мощности от i -го источника к потребителям.

Функция Лагранжа:

Ф = + λ( );

Частные производные по реактивной мощности, генерируемой i -м источником:

В результате критерием оптимального распределения реактивной мощности будет условие:

 

где d∆P_i/dQ_i – прирост потерь активной мощности в электрической сети по реактивной нагрузки i -го источника; dq_i/dQ_i – прирост потерь реактивной мощности в электрической сети по реактивной нагрузки i -го источника.

 

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЗАДАЧИ

Задача 1.

Рассчитать обобщённую ХОП для двух конденсационных блоков, приведенных по вариантам в таблице 1. ХОП КА приведены в таблице 2. При работе на газомазутном (ГМ) топливе минимальная нагрузка КА принимается равной 50%, при работе на твердом топливе (У - уголь) минимальная нагрузка КА принимается равной 60%. Энергетические характеристики ТА приведены в таблице 3. Потери в паропроводах, при передаче пара от КА к ТА, принимаются равными 3%. Максимальная нагрузка КА и ТА не должна превышать номинальную мощность агрегатов.

 

 

Задача 2.

Требуется найти экономическое распределение часовой электрической мощности между агрегатами условного турбинного цеха (приведенное оборудование блочное) и рассчитать полный часовой расход условного топлива и удельный расход (т.у.т./мВт). Варианты заданий приведены в таблице 1. Минимальная нагрузка ТА по конденсационному циклу принимается равной 3%. Суммарная часовая электрическая нагрузка потребителей принимается равной 90% от суммарной установленной мощности ТА. Отборы тепла теплофикационных ТА загружены на 50%. КПД котельного цеха равен 90%. Теплота сгорания условного топлива – 7000 ккал/кг.у.т.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

Варианты заданий

Таблица 1.

Тип турбо-агрегата	№ варианта
К-150	1гм		1гм		1гм			1у
К-200	1у	1м			1у		1у
К-300		1у	1у	1гм				1у	1у	1гм	1гм
К-500				1у		1у	1гм		1у
К-800						1гм				1гм	1у
ПТ-60	2гм	1у	2гм					2,г	2,г	2у
ПТ-135		2у		1гм	2у	2гм	2гм
Т-100	1гм		1гм		2у			1г		2у	1гм
Т-250				2м			2гм		1у		1гм

 

 

Продолжение табл. 1.

Тип турбо-агрегата	№ варианта
К-150				1,ку
К-200			1,ку	1,м	1,м	1,ку					1,ку
К-300		1,ку	1,г			1,ку		1,ку		1,ку
К-500	1,ку	1,бу			1,м		1,ку	1,ку	1,м	1,ку	1,м
К-800	1,ку						1,м		1,ку
ПТ-60			2,м		1,м	2,г	1,м		2,м	2,ку	2,г
ПТ-135	1,г	2,г		1,м				2,м
Т-100	2,м		1,м		1,ку	1,г	2,м		2,м	1,м	1,г
Т-250		2,м		1,м				1,м

 

Продолжение табл. 1.

Тип турбо-агрегата	№ варианта
К-150		1,ку					1,бу	1,бу			8,м
К-200			1,г	1,м		1,ку		1,бу		1,м	6,бу
К-300		1,ку	1,м		1,ку	1,м	1,м		6,ку
К-500	1,ку			1,м					3,ку	1,м
К-800	1,г				1,ку				3,ку
ПТ-60		2,г		2,г		2,м		2,м			2,м
ПТ-135	1,м		1,м		1,м		1,г		4,ку	2,м
Т-100		2,г	2,м	1,ку	2,бу	1,м	2,м	2,г		2,м	2,м
Т-250	2,м								4,г

 

Таблица 2

Характеристики относительных приростов котлоагрегатов (т.у.т./Гкал)

Тип турбины	Произво-дит. котло-агрегата, т/час	100% тепло-вая нагрузка котлоагре-гата , Гкал/час	Нагрузка, %, от
			50%	60%	70%	80%	90%	100%
К-150			0,153	0,156	0,159	0,164	0,170	0,180	0,89
К-200			0,152	0,154	0,158	0,162	0,167	0,176	0,90
К-300			0,151	0,153	0,156	0,160	0,165	0,171	0,91
К-500			0,150	0,152	0,155	0,158	0,162	0,167	0,92
К-800			0,148	0,150	0,153	0,156	0,160	0,165	0,93

 

 

Таблица 3.

Энергетические характеристики турбоагрегатов

Тип турбо-агрегата	Энергетические характеристики
К-150	, Гкал/ч; МВт.
К-200	, Гкал/ч; МВт.
К-300	, Гкал/ч; МВт.
К-500	, Гкал/ч; МВт.
К-800	, Гкал/ч; МВт.
ПТ-60-130	, Гкал/час; . , МВт; Гкал/час; Гкал/час
ПТ-135-130	, Гкал/час; , МВт; Гкал/час; Гкал/час.
Т-100-130	, Гкал/час; , МВт; Гкал/час.
Т-250-240	, Гкал/час; , МВт; Гкал/час.

 

 

Литература

 

1. Организация, планирование и управление энергетикой. Под ред. В.Г. Кузьмина. – М: Высшая школа, 1982.

1. Лапицкий В.И. Организация и планирование энергетики. – М: Высшая школа, 1975.
2. Падалко Л.П., Маныкина Л.А. Методические указания к курсовой работе по планированию основного производства в энергосистеме. – Мн.: БПИ, 1988.

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “Экономика и организация энергетики”

МЕНЕДЖМЕНТ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Методическое пособие для студентов заочного отделения специальности

I-43.01.02 “Электрические системы”.

М и н с к 2011

 

УДК 621.311:658(075.4)

ББК 31.2я7

М54

Составитель А.И.Лимонов

Рецензенты: И.А.Бокун, Л.Р.Чердынцева

 

В методическом пособии рассматриваются вопросы, связанные с принципами организации параллельной работы электростанций в энергосистеме и расчёта технико-экономических показателей работы станций.

Пособие содержит задачи, для проверки знаний.

Методическое пособие предназначено для студентов заочной формы обучения специальности I-43.01.02 “Электрические системы”.

I