Распределение нагрузки в энергосистеме с гидроэлектростанцией (ГЭС)

Энергетическая характеристика гидроагрегета (ГА) – это зависимость расхода воды ГА от мощности ГА и величины напора столба воды. Соответственно ХОП ГА: q=f(P,H) – это относительный прирост расхода воды  от изменения мощности ГА при фиксированном напоре столба воды.

Существуют ситуации, при которых режим электрическая нагрузка ГЭС определяется однозначно:

1.На ГЭС нет суточного регулирования (нет водохранилища).

2.При наличии водохранилища ГЭС рассчитана на работу в период пиковых нагрузок энергосистемы.

3. И, наконец, работа ГЭС в период паводка, когда не хватает ёмкости водохранилища, либо в период маловодного года, когда режим работы определяется требованиями судоходства, нереста рыбы и т.д. 

Для всех остальных ситуаций рассмотрим задачу распределения электрической нагрузки между энергосистемой и ГЭС на примере системы, состоящей из одной ГЭС и одной ТЭС.

Критерием распределения электрической нагрузки между станциями выступает минимум расхода топлива на ТЭС за период Т – цикл регулирования ГЭС (год):

 

min

В качестве ограничений выступают баланс стока воды в реке за цикл регулирования ГЭС (год) и балансы электрической нагрузки в энергосистеме для каждого момента времени в течение года

;             P_i^∑ + ∆P_i = P_i^ТЭС +  P_i^ГЭС;

где  - расход воды на ГЭС в i -й момент времени; - расход воды на ГЭС за цикл регулирования (год); P_i^∑, ∆P_i, P_i^ТЭС, P_i^ГЭС – соответственно, нагрузка энергосистемы, потери мощности в энергосистеме, нагрузка ТЭС и нагрузка ГЭС в i -й момент времени.

Формула Лагранжа:

 

Ф = +  ( ) +

Для каждого момента времени цикла регулирования ГЭС берётся частная производная по нагрузке ТЭС и ГЭС и приравнивается к нулю. Для момента времени i:

 

Из обоих уравнений выражаем и длямомента времени i получаем соотношение:

 

То   i при распределении электрической нагрузки должно выполняться условие:

 

где  – относительный прирост расхода топлива на ТЭС;   - относительный прирост расхода воды на ГЭС; ,  - соответственно, относительные приросты потерь сощности в сетях энергосистемы при изменении нагрузки на ТЭС и ГЭС;  - коэффициент, выражающий топливную эффективность расхода воды на ГЭС, имеющий размерность:

 

По аналогии, если энергосистема состоит из m ТЭС и n ГЭС, то условие оптимальности оптимального распределения нагрузки для любого момента времени будет иметь вид:

 

Величина   для каждой ГЭС определяется подбором. Алгоритм:

1.Прогнозируется нагрузка для каждого интервала времени цикла регулирования ГЭС.

2.Задаётся величина   для каждой ГЭС и рассчитывается значение  для всех моментов времени цикла регулирования ГЭС.

3.Распределяется нагрузка между станциями энергосистемы. Зная прогнозируемую электрическую нагрузку ГЭС определяется расход воды за цикл регулирования.

4. Сопоставляется рассчитанный расход воды с заданным. Если они совпадают, то задача решена. Если нет, то корректируется значение и задача решается сначала, начиная с п.2.