Обоснование необходимости строительства электростанции

 

 

Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей энергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанции этого типа – государственная районная электрическая станция (ГРЭС).

КЭС строим по блочному принципу. Энергоблок представляет собой как бы отдельную электростанцию со своим основным и вспомогательным оборудованием и центром управления – блочным щитом. Связей между соседними энергоблоками по технологическим линиям не предусматривается. Построение КЭС по блочному принципу дает определенные технико-экономические преимущества, которые заключаются в следующем:

– облегчается применение пара высоких и сверхвысоких параметров вследствие более простой системы паропроводов, что особенно важно для освоения агрегатов большой мощности;

– упрощается и становится более четкой технологическая схема электростанции, вследствие чего увеличивается надежность работы и облегчается эксплуатация;

– уменьшается, а в отдельных случаях может вообще отсутствовать резервное тепломеханическое оборудование;

– сокращается объем строительно-монтажных работ;

– уменьшаются капитальные затраты на сооружение электростанции;

– обеспечивается удобное расширение электростанции, причем новые энергоблоки при необходимости могут отличаться от предыдущих по своим параметрам.

Технологическая схема КЭС состоит из нескольких систем: топливоподачи, топливоприготовления, основного пароводяного контура вместе с парогенератором и турбиной, циркуляционного водоснабжения, водоподготовки, золоулавливания и золоудаления, электрической части. Наибольшие энергетические потери на КЭС имеют место в основном пароводяном контуре, а именно в конденсаторе, где отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, отдает его циркуляционной воде. Тепло с циркуляционной водой уносится в водоемы, то есть теряется. Эти потери в основном определяют КПД электростанции, составляющий даже для самых современных КЭС не более 40–42 %.

Электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, выдается на напряжении 110 и 330 кВ, и лишь часть ее отбирается на собственные нужды через трансформаторы собственных нужд, подключенные к выводам генераторов.

Применение крупных агрегатов 320 МВт позволяет обеспечить быстрое наращивание мощностей электростанции, приемлемые себестоимость электроэнергии и стоимость установленного киловатта мощности станции. Как известно, необходимость строительства КЭС обуславливается ростом электрических нагрузок и потребления электроэнергии, не обеспечиваемых в перспективном периоде существующими электрогенерирующими установками, то есть дефицитом электрической мощности в рассматриваемом экономическом районе.

Дефицит мощности в энергосистеме определяется на основе балансов мощности в расчетном и исходном годах. Исходным можно считать год начала строительства.

Выражение баланса мощности имеет следующий вид:

, (1.1)

где – совмещенный максимум нагрузки собственных потребителей энергосистемы;

– потери мощности в сетях энергосистемы;

– расход мощности на собственные нужды;

– резерв мощности в энергосистеме;

– установленная мощность в энергосистеме;

– результирующий переток мощности.

Знак плюс в выражении соответствует направлению результирующего перетока в данную энергосистему, знак минус – из энергосистемы.

Необходимый ввод мощности в энергосистеме за расчетный период:

, (1.2)

где – намеченная к демонтажу за расчетный период мощность устаревших агрегатов и блоков, 0,4–0,7 % за год, принимаем 0,7 %;

– установленная мощность энергосистемы в расчетном и исходном годах соответственно.

Если потери мощности в сетях выразить в процентах от мощности, поступающей в сеть энергосистемы; расход мощности на СН – в процентах от установленной мощности энергосистемы; резерв мощности – с помощью коэффициента , то выражение баланса мощности может быть записано следующим образом (в зависимости от наличия и направления результирующего перетока мощности):

; (1.3)

при результирующем перетоке из данной энергосистемы в соседнюю:

; (1.4)

 

при изолированной энергосистеме, то есть при :

; (1.5)

Таким образом, для составления балансов мощности необходимо задаться величинами , , .

Расход мощности на СН и потери мощности в сетях связаны с соответствующими потерями электроэнергии и :

=(0,85 ÷ 0,9) , (1.6)

=(1,07 ÷ 1,1) . (1.7)

Совмещенный максимум нагрузки собственных потребителей энергосистемы по (1.5):

. (1.8)

Величина зависит от структуры генерирующих мощностей энергосистемы, вида топлива, единичных мощностей агрегатов станций. Для проектируемой энергосистемы примем = 5,0 .

Величина зависит от соотношения сетей различных напряжений, количества ступеней трансформации, сечений проводов, степени загрузки линий и в среднем может приниматься в пределах 8-10%. Принимаем = 10 %.

Коэффициент резерва , равный отношению установленной мощности электростанций энергосистемы к их максимальной нагрузке, может быть в пределах 1,08 ÷ 1,15. Принимаем .

Считается = (0,93 ÷ 0,96) , а = (1,04 ÷ 1,08) , так как с развитием энергосистемы потери мощности в сетях в процентах несколько возрастают, а с увеличением мощности электростанций расход мощности на СН снижается. Принимаем , а

Совмещенный максимум нагрузки собственных потребителей энергосистемы в исходном году:

, (1.9)

где – средний процент роста совмещенного максимума нагрузки энергосистемы, который может приниматься в зависимости от экономической характеристики района электроснабжения в довольно широких пределах от 3 % до 13 %. Причем меньшие цифры относятся к развитым промышленным районам, большие к развивающимся, менее развитым районам.
В нашем случае принимаем = 13 %.

– расчетный период, число лет от начала строительства до выхода КЭС в режим нормальной эксплуатации, зависит от единичной мощности блоков, установленной мощности станции, вида топлива. В нашем случае

= 4 года.

Соответственно с вышесказанным имеем:

.

На основе можно определить установленную мощность энергосистемы в исходном году:

. (1.10)

Подставив числовые значения, получим:

Далее определяем по (1.2) :

Далее переходим к обоснованию величины полезного отпуска электроэнергии по энергосистеме в расчетном году на основе баланса электроэнергии.

При перетоке в данную энергосистему можно записать следующее уравнение баланса электроэнергии для расчетного года:

, (1.11)

где – число часов использования суммарной установленной мощности электростанций энергосистемы.

Из (1.11) определяем величину полезного отпуска электроэнергии:

. (1.12)

Величина может изменяться в пределах 4500–5700 ч., причем большие цифры относятся к энергосистеме с большим удельным весом тяжелой промышленности и непрерывных производств. Принимаем =5200 ч.

По (1.12) находим:

.

 

 

Выработка электроэнергии на проектируемой КЭС:

. (1.13)

По (1.13) находим:

.

Потребная выработка электроэнергии электростанциями энергосистемы:

. (1.14)

По (1.14) находим:

.

Станция сооружается в умеренно холодной климатической зоне, в экономическом районе с развитой промышленностью.

 

РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ СХЕМ ВЫДАЧИ ЭНЕРГИИ