5.3. Методические основы составления балансов мощности
Балансы мощности и энергии взаимосвязаны. Любое изменение баланса мощности в системе ведет к изменению баланса энергии. Из этого следует, что балансы энергии и мощности не могут составляться независимо один от другого. Они должны составляться согласовано. При составлении энергетических балансов необходимо решить ряд вопросов по использованию станций.
Определить место станции в графике нагрузки.
Определить их режимные возможности по мощности.
Определить возможности станции по энергии.
Составить баланс мощностей с учетом всех требований к электроснабжению и с учетом всех ограничений.
Составить баланс энергии .
Рисунок 5.3 - Иллюстрация интегральных ограничений по топливу
Взад.т - равна площади графика В(t) за период Т.
Все перечисленные вопросы имеют особенно большое значение для смешанных энергосистем, в которых имеется ГЭС. Располагаемая мощность ТЭС в нормальных условиях должна быть всегда обеспечена топливом. Ограничения по ресурсам для ТЭС бывают редко.
Участие ГЭС в балансах зависит не только от того, какая мощность может быть получена, но и от того, какое количество энергии ГЭС может использовать в данный период. Если ГЭС имеет суточное регулирование стока, то она может использовать все количество воды, которое притекает к ее створу за сутки. Приточность меняется от суток к суткам и соответственно меняется возможная выработка электроэнергии ГЭС. Если ГЭС имеет годовое регулирование стока, то ее возможная выработка электроэнергии определяется с учетом перераспределения стока реки водохранилищем в течение года. Поскольку годы бывают различные по водности (многоводные, маловодные, средневодные и пр.), то выработка электроэнергии также меняется. Для ГЭС, имеющих длительное регулирование стока нельзя рассматривать ее возможности по выработке электроэнергии независимо от всего периода регулирования. Все суточные балансы за период регулирования (сезон, год, несколько лет) связаны. Это очень осложняет планирование и регулирование балансов мощности и энергии ГЭС и смешанной энергосистемы.
Составление оптимальных энергетических балансов мощности классическая задача ЭЭС.
Пример, поясняющий порядок составления баланса мощности системы.
Пусть в системе имеются такие станции: ГЭС с годовым регулированием стока, для которой заданы интегральные ограничения стока и ограничения по минимальной мощности; АЭС; КЭС с крупноблочными агрегатами и хорошими экономическими показателями; КЭС которая может регулировать мощность; ТЭЦ, имеющая ограничения по тепловой нагрузке. Известны их располагаемые мощности. Участие в балансе мощностей определяется техническими особенностями станций.
В базу графика нагрузки помещается сначала АЭС из условий надежности работы. Нежелательно менять режим АЭС в течение суток, недели, месяца.
В базе графика нагрузке также размещается вынужденная мощность ГЭС, которая обусловлена требованиями водохозяйственного комплекса. ГЭС не может работать с меньшими мощностями. Например, по условиям работы речного транспорта ГЭС должна давать определенный расход воды в нижний бьеф, а, следовательно, и мощность. Нарушение подобных требований недопустимо. На работу в базовом режиме расходуется часть заданного для использования стока.
ТЭЦ также имеет базовую теплофикационную мощность, которая определяется требованиями тепловых потребителей. Это ее обязательная мощность.
Затем размещаются КЭС с крупноблочными агрегатами. Эти станции плохо регулируют свою мощность и целесообразно ее не менять в течение суток. Кроме того, они экономичны и по - возможности их используют полностью.
Оставшаяся мощность ГЭС по - возможности используется как регулируемая. ГЭС размещается в графике нагрузки так, чтобы использовать всю энергию, которая определена интегральными ограничениями стока для данных суток, и работать с максимально возможной рабочей мощностью. Ее место в графике нагрузки определяется подбором. Обычно ГЭС работает в пике графика нагрузки и ведет регулирование мощности в соответствии с требованиями потребителей. При работе в пике ГЭС вытесняет из этой зоны ТЭС. Ражим ТЭС становится более ровным и это обеспечивает повышение их надежности и экономичности
В полупиковом режиме работает КЭС с докритическими параметрами пара, назовем ее КЭСср. У не хуже экономические показатели, чем у крупноблочных КЭС, но она приспособлена к регулированию вой мощности.
Оставшуюся часть графика нагрузки покрывают конденсационные мощности ТЭЦ. Их экономические показатели существенно хуже, чем на КЭС.
При недостатке мощностей станций системы определяются пути его устранения.
Рисунок 5.4 - Схема участия различных станций в балансе мощности
1-ГЭС с заданной выработкой электроэнергии и с соблюдение ограничений по ее минимальной мощности, 2-КЭСср, 3- крупноблочная КЭС, 4- ТЭЦ, 5- АЭС
Если при минимальных нагрузках системы не выполняются условия работы ТЭЦ и ГЭС в вынужденном режиме с требуемыми мощностями, то принимаются специальные меры. В этом случае на ТЭС часть необходимой тепловой энергии может поступать через РОУ (редукционно-охладительное устройство). Для ГЭС недостаток воды может поступать через сбросные устройства, что приведет к холостым сбросам воды. Подобное крайне невыгодно, поэтому рассматривается вопрос разгрузки в ночное время блочной КЭС, конечно, если это допустимо по надежности.
Размещаются резервы системы. По возможности нагрузочный резерв размещаются на ГЭС, а аварийный резерв на различных станциях, имеющих свободные мощности. Схематично суть приведенного примера показана на рисунке 5.4.
Невозможно на простых примерах рассмотреть все особенности составления балансов мощности в различных энергосистемах, поэтому приведенные положения являются чрезвычайно упрощенными.