Основы оптимизации распределения активной нагрузки системы между электростанциями

При распределении активной нагрузки возникают следующие задачи:

1) распределение нагрузки между тепловыми станциями при неизменном составе включенного оборудования;

2) выбор оптимального состава включенного оборудования, определение целесообразности периодических остановов и пусков отдельных агрегатов при изменении нагрузки в системе;

3) при наличии в системе гидростанций, имеющих возможность регулирования, выбор оптимальных графиков сработки и наполнения водохранилищ.

Указанные задачи должны решаться с учетом изменения потерь мощности в электрических сетях при перераспределении нагрузок между станциями.

Рассмотрим здесь один из вопросов — основы экономичного распределения нагрузки между тепловыми -станциями при неизменном составе включенного оборудования .

Рис. 5.7. Расходные характеристики тепловых станций: а — в виде прямой линии; б — в виде ломаной линии.

Расход топлива на станции В в зависимости от ее мощности Р определяется по расходной характеристике B = f (Р), В простейшем случае ее представляют прямой линией (рис. 5.7, а): В=В₀ + bР, (5.20)

где В₀ — часовой расход условного топлива в режиме холостого хода станции, идущий на поддержание нормальных параметров пара (температуры и давления);

b — относительный прирост расхода топлива при изменении нагрузки станции на 1 Мвт. Дифференцируя выражение (5.20) по Р, получим b= dB/dP

Расходная характеристика может также представляться ломаной линией (рис. 5.7, б). Очевидно, что в пределах каждого участка ломаной линии (0 —1 и 1— 2) относительный прирост остается неизменным, а при переходе с участка 0 —1 на участок 1— 2 он увеличивается. Зная расходные характеристики, можно построить характеристики относительных приростов b = f(Р). Так, для характеристик, представленных на рис. 5.7, а и 5.7, б, они будут иметь вид, показанный соответственно на рис. 5.8, а и 5.8, б.

Критерий наивыгоднейшего распределения нагрузки получим из условия минимума расхода топлива. На первый взгляд может показаться, что при снижении нагрузки энергосистемы в первую очередь должна разгружаться станция с меньшим к.п.д. Однако это не всегда верно.

Для получения обоснованного критерия предположим, что надо нагрузку системы Р распределить между двумя станциями. Нагрузку станций после распределения обозначим через p₁ и Р₂. Примем одну из этих нагрузок (например, p₁) за независимую переменную. Тогда другая нагрузка определится как P₂=P-P₁.Обозначив расход топлива на станциях соответственно через В₁ и В₂, а в системе — через В, получим В-В₁ + В₂ Тогда можно записать, что В есть функция от Р₁ B=f(P₁).

Распределение нагрузки будет в том случае наивыгоднейшим, когда суммарный расход топлива в системе В минимален. Для нахождения этого условия возьмем производную В по р₁ и приравняем нулю: dB/dP=0

Подставив значение В, получим

(1)

Найдем производную P₂ по P₁ (2)

Подставив это значение в выражение (2), получим

Следовательно, минимум расхода топлива будет иметь место при таком распределении нагрузки, которое соответствует равенству относительных приростов станций. Поэтому при увеличении нагрузки системы следует в первую очередь загружать станции с меньшим относительным приростом.