59

5. Резервы генерирующиx мощностей

5.1. Классификация резервов генерирующей мощности

Для повышения надежности и смягчения последствий, возникающих в ЭЭС аварийных ситуаций, предусматриваются специальные мероприятия, существенной частью которых является резервирование.

Для определения резерва мощности потребуются следующие понятия активной мощности.

Располагаемая мощность ЭЭС - разность между установленной мощностью электростанций и имеющихся разрывов (несоответствий) в мощностях между отдельными цехами станций.

Рабочая мощность - располагаемая мощность за вычетом мощности агрегатов в плановом ремонте или ревизии.

Мощность для покрытия нагрузки - рабочая мощность ЭЭС, уменьшенная на величину мощности агрегатов, введенных в аварийный ремонт.

Включенная мощность - мощность для покрытия нагрузки за вычетом мощности агрегатов, находящихся в холодном резерве.

Резерв генерирующей мощности - разность между располагаемой мощностью системы и ее нагрузкой N . Этот резерв предназначен для обеспечения снабжения потре6ителей электрической энергией требуемого качества при повышении мощности нагрузки по сравнению с ожидаемой, при планово-предупредительном ремонте, аварийных ремонтах.

Характер задачи выбора и использования резервов мощности изменяется в зависимости от временного уровня расчета и территориального размера ЭЭС. На этапах проектирования ЭЭС главным является определение и уточнение общей величины резерва генерирующей мощности. на уровнях хозяйственно-диспетчерского управления основное значение прио6ретают вопросы наиболее рационального использования резерва.

Технический резерв R предназначается для обеспечения нормальной работы ЭЭС, его необходимость обусловливается технологическими факторами, присущими ЭЭС. Технический резерв подразделяется: по целевому назначению на аварийный, нагрузочный и ремонтный.

Аварийный резерв используется для компенсации снижений располагаемой мощности, вызванных аварийными простоями генерирующего оборудования.

Нагрузочный резерв служит для покрытия случайных нерегулярных колебаний нагрузки (частотный резерв).

Ремонтный резерв - для проведения планового ремонта оборудования.

Аварийную и нагрузочную составляющие резерва объединяют в оперативный резерв .

5.2. Определение оперативного резерва мощности в концентрированной системе, содержащей тэс

В этом случае рассматривают только генерирующую часть системы. В рассматриваемой ЭЭС для любого момента времени t можно записать:

,

,

где , , , - соответственно мощности системы: располагаемая, рабочая, включённая в момент t;

, , - соответственно мощности: в плановом простое, аварийном простое, холодном резерве в момент t.

Питание нагрузки потребителей будет обеспечено при , а если прене6речь временем пуска агрегатов из холодного резерва, при .

Повышение надежности путем создания резервов мощности (увеличение установленной и располагаемой мощности) требует увеличения капитальных вложений и эксплуатационных расходов. При этом одновременно уменьшается ущерб потребителей от недоотпуска электроэнергии.

Величина обычно находится без учета ремонтного резерва или при приближенном его учете. Приближенный учет выполняют следующим образом.

- Определяют величину мощности агрегатов, находящихся в плановых ремонтах (методика расчета рассмотрена далее) по месяцам года.

- Нагрузку потребителей увеличивают на величину ремонтируемой мощности, а затем строят график нагрузки по продолжительности.

Определение оптимальной величины оперативного резерва мощности для момента максимальной нагрузки включает 4 этапа:

- определение вероятностей снижения рабочей мощности ЭЭС из-за аварийных простоев генерирующего оборудования для рассматриваемых интервалов времени;

- вычисление вероятностей различных значений нагрузки ЭЭС для тех же интервалов времени;

- нахождение вероятностей различных дефицитов мощности в ЭЭС и определение показателей надежности электроснабжения;

- сравнение вычисленных показателей надежности с нормативными, а при использовании показателя У определение суммы затрат и ущер6а. Затем принимают решение о целесоо6разности изменения резерва. Резерв мощности следует увеличить на некоторую выбранную величину , если вычисленные показатели надежности хуже нормативных или затраты с учетом ущерба снижаются. Затем повторяют вычисления по четырем перечисленным этапам при .

Построение ряда вероятностей снижения рабочей мощности.

Для группы однотипных агрегатов вероятности аварийного состояния любого числа агрегатов определяются выражением:

.

Вероятность аварийного выхода агрегатов из равна (рис. 20):

, ,

где - вероятность аварийного отключения одного агрегата мощностью МВт.

Рис. 20. Ряд вероятностей аварийного отключения агрегатов ( =0,08, =10)

Рабочая мощность системы снижается при этом на ,

где - рабочая мощность агрегата (6лока).

Пусть имеется групп из однотипных агрегатов, а число агрегатов в каждой группе равно: ;. в этом случае вероятности различных аварийных: снижений мощности получают из разложения следующего выражения:

.

Для упрощения расчетов разнотипные агрегаты заменяют эквивалентными. Условия эквивалентности – равенство генерирующей мощности, равенство вероятности рабочего состояния, равенство математического ожидания мощности, находящейся в аварийном простое:

Откуда получим:

где - вероятность аварийного отключения генератора (блока) -го типа;

- мощность генератора (блока) -го типа;

- число генераторов (блоков) -го типа;

- количество типов генераторов (блоков).

В качестве расчетной ступени принимают мощность эквивалентного агрегата .

Вычисление вероятностей различных значений нагрузки ЭЭС.

Определение дискретного ряда вероятностей снижения нагрузки по отношению к максимуму основано на использовании годового графика нагрузки по продолжительности (рис.21).

З аменим плавную кривую ступенчатой линией с шириной вертикальной ступени . При этом необходимо сохранить площадь графика нагрузки, т. е. 06еспечить равное потребление энергии (рис. 22). Число часов работы с максимальной: нагрузкой - час, с нагрузкой на меньше - , на 2 : меньше - и т .д. Тогда относительная длительность (вероятность) максимальной нагрузки

,

вероятность снижения на

и т .д.

Для учета погрешности прогнозирования нагрузки (отклонения от планового значения) можно использовать нормальное распределение.

Рис. 21. Построение графика нагрузки

по продолжительности

Ошибки прогноза в процентах принимают одними и теми же для любых абсолютных значений прогнозируемой нагрузки.

Вероятность того, что ошибка прогнозирования лежит в пределах от до при условии, что её математическое ожидание равно нулю, составляет:

,

где - среднеквадратичное отклонение (МВт) от прогнозируемой нагрузки (рис. 22 );

- интеграл вероятностей, определяемый по таблицам.

Рис. 22. Среднеквадратичное отклонение нагрузки

Вероятность того, что ошибка прогнозирования лежит в пределах от. до равна:

,

в пределах от. до

.

В общем виде:

Так как нормальное распределение является симметричным (рис. 23), то

и т. д.

Рис. 23. Ряд вероятностей ошибок прогнозирования нагрузок при

определение вероятностей дефицитов мощности.

Так как сумма вероятностей всех возможных событий равна единице, то

.

Произведение любых трех элементов этого выражения определяет вероятность наложения независимых событий. Например: означает одновременное аварийное снижение рабочей мощности на 3 МВт, снижение нагрузки по сравнению с максимумом на МВт, повышение нагрузки из-за ошибки прогнозирования: на 2 МВт.

Определим величину дефицита в этом случае при условии, что . Дефицит мощности можно определить суммированием всех нижних индексов произведения трех вероятностей. При вероятность дефицита в размере МВт определим по формуле:

,

Если превосходит на величину резерва МВт, то дефицит мощности возможен только при . Вероятность дефицита в размере при наличии резерва равна

или

Математическое ожидание недоотпуска электроэнергии за год составит:

.

Математическое ожидание ущерба за год .