Энергосистемы и выбор генераторов электроэнергии на различных типах станций для покрытия нагрузки региона

 

С целью покрытия графиков электрической нагрузки потребителей принимаем в энергообьединении (ЭО) три типа электростанций. Покрытие пиковой нагрузки осуществляется ГЭС, число часов их работы лежит в пределах 2500-3000 часов в год. Мощность ТЭЦ принимают в соответствии с уровнем промышленной нагрузки. Для случая, когда величина промышленной нагрузки менее 40%, мощность ТЭЦ составляет 20-25% общей мощности ЭО, а в случае, если нагрузка превышает 50%, мощность ТЭЦ принять 25-35%. Остальная часть требуемой мощности покрывается КЭС.

Мощность с учетом резерва и расхода на собственные нужды:

 

Тип станции	СН, в %	Общая N	С учетом СН	С резервом (15 от N)
ГЭС		34,17	34,85	40,08
ТЭЦ		901,19	973,29
КЭС		2068,62	2151,36
Распологаемая мощность ЭО	3003,98		3164,73

 

При определении суммарной мощности станции необходимо учесть расход электроэнергии на собственные нужды электростанций. Для ТЭЦ расход на СН принять 5-10% от N_уст. станции; для КЭС – 3-5%; для ГЭС – 1-2%.

Структуру и состав основного оборудования электростанций принимать из следующих требований норм технологического проектирования станций:

а) выдачу мощности станциями осуществлять не менее чем от двух открытых распределительных устройств (ОРУ) различного класса напряжения.

б) распределение нагрузки между ОРУ принять:

1) 60-65% от установленной мощности электростанции (N_yст.) – для покрытия нагрузки потребителей РЭК (класс напряжения – до 110 кВ);

2) 35-40% – передача электроэнергии в направлении связи с энергосистемой (в НЭС) через второе ОРУ на напряжении 220 кВ и выше.

В этом разделе следует привести теоретические принципы экономического распределения электрической нагрузки между электростанциями энергосистемы с учетом энергоэкономических характеристик различных типов электростанций. В основе принять, что в отдельных интервалах времени совмещенного суточного графика нагрузки энергосистемы предпочтение отдается той или иной электростанции на основе критерия минимума расхода топлива на единицу выработки электроэнергии.

 

 

Таблица 5 - Состав и мощность оборудования электростанций

Электростанции и блоки	Устанавлеваемая мощность
ГЭС
ГЭС №1
блоки 1-2	2x4
блоки 3	1x10
ГЭС №2	22,6
блоки 1-2	2x6,3
блоки 3	1x10
Суммарная N ГЭС	40,60
Суммарная N ГЭС за вычетом резерва	35,30
ТЭЦ
ТЭЦ №1
блоки 1-2	2x120
блоки 3	1x180
чТЭЦ №2
блоки 1-2	2x80
блоки 3	1x120
ТЭЦ №3
блоки 1-2	2x80
блоки 3	1x120
Суммарная N ТЭЦ
КЭС
КЭС № 1
блоки 1,2,3	3x180
блоки 4,5	2x210
КЭС № 2
блоки 1,2	2x300
блоки 3,4,5	3x200
Сумарная N КЭС

 

При проектировании энергосистем аварийный резерв мощности размещается на ГЭС или крупных маневренных КЭС и ГТЭС. В данной работе резерв мощности размещаем на ГЭС.

Установленная мощность ЭО определяется по формуле:

 

N_у = _рез ,

 

где N_рез – суммарный энергетический резерв мощности, сконцентрированный на ГЭС ЭО, МВт.

 

В расчёте, в целях упрощения, принимаем величину резерва мощности равной 15% суммарной мощности ГЭС. Суммарный энергетический резерв мощности ЭО составит:

 

N_рез = 0,15 ∙ N_{расп.ГЭС} .

 

Резервная мощность не участвует в покрытии общего графика нагрузок, но используется в покрытии пиковой нагрузки, так как вероятность выхода из строя основного генерирующего оборудования в часы пика мала и поэтому не учитывается в расчётах. Это необходимо учитывать в дальнейшем. Тогда суммарная мощность ГЭС составит:

 

N_ГЭС = 1,15 N_расп.

 

Расчётно-графическая работа №2. Долевое участие ЭС, отпускные цены и тарифы

Долевое участие электростанций в покрытии графика нагрузок и построение суточных рабочих графиков ЭПО. Определение отпускных цен и прогнозных тарифов на услуги по передаче и распределению электроэнергию в НЭС и РЭК

На основании выбранного энергопроизводящего оборудования электростанций необходимо рассчитать долевое участие D каждой электростанции в покрытии суточного графика нагрузок для зимнего максимума и летнего минимума.

D_ГЭС = ∑N_ГЭС ∙ d - N_СН,

где ∑ N_ГЭС – суммарная мощность ГЭС ЭО;

d – доля данной ГЭС в сумме мощностей ГЭС ЭО. d = N_ГЭС / ∑ N_ГЭС.

N_СН – мощность, расходуемая на собственные нужды электростанции.

 

Для ТЭЦ и КЭС собственные нужды в рабочем графике не учитываем.

При расчётах нужно учитывать, что полная мощность ГЭС используется в период пиковой нагрузки, в остальное время ГЭС выдаёт электроэнергию, вырабатываемую при обязательном техническом пропуске воды из водохранилищ – 10% от N_ГЭС.

 

D_ТЭЦ = ∑N_ТЭЦ ∙ d - N_СН,

где ∑ N_ТЭЦ – суммарная мощность ТЭЦ ЭО;

d – доля данной ТЭЦ в сумме мощностей ТЭЦ ЭО.

N_СН – мощность, расходуемая на собственные нужды электростанции.

 

D_КЭС = (N_наг - ∑ D_ГЭС - ∑ D_ТЭЦ) ∙ d,

где N_наг – мощность нагрузки в данный момент времени;

d – доля данной КЭС в сумме мощностей КЭС ЭО.

N_СН – мощность, расходуемая на собственные нужды электростанции в текущий момент времени.

 

Суммарная мощность, выдаваемая всеми станциями, должна соответствовать мощности нагрузки для рассчитываемого периода времени. Таким образом, рассчитанная мощность соответствует мощности, выдаваемой с шин электростанций в сети РЭКов и НЭСа по суточному графику нагрузок.

Результаты расчёта суточных рабочих графиков свести в таблицу 6.

 

Таблица6 - Суточные рабочие графики электростанций

 

Часы /	Доля от мощности всех ЭС данного типа, отн. е.	0-4	4-8	8-12	12-16	16-20	20-24	Средне-суточная в час, МВт	В сутки, МВт	В сезон,
Станции	час.	час.	час.	час.	Час	час.			МВт
ГЭС1	0,44	1,8	1,8	1,8		1,8	1,8	4,5
ГЭС2	0,56	2,26	2,26	2,26	22,6	2,26	2,26	5,65
ГЭС ∑		4,06	4,06	4,06	40,6	4,06	4,06	10,15
ТЭЦ1	0,43	420,00	420,00	420,00	420,00	420,00	420,00
ТЭЦ2	0,285	280,00	280,00	280,00	280,00	280,00	280,00
ТЭЦ3	0,285	280,00	280,00	280,00	280,00	280,00	280,00
ТЭЦ ∑		980,00	980,00	980,00	980,00	980,00	980,00
КЭС1	0,44	310,17	623,45	679,77	872,70	873,81	432,49	632,07
КЭС2	0,56	394,77	793,49	865,17	1110,70	1112,13	550,45	804,45
КЭС ∑		704,94	1416,94	1544,94	1983,40	1985,94	982,94	1436,52
∑ мощность								2426,67

 

 

Рисунок 6 - Суммарный зимний суточный рабочий график с отражением долевого участия каждого типа электростанций.