Распределение активной разгрузки между генераторами
РАБОТА №1
Цель: по заданным нагрузкам энергосистемы и расходным характеристикам энергоблоков вычислить оптимальные значения активной мощности каждой станции и каждого генератора, в соответствии с критерием равенства ОПРТ, обеспечивающим минимум суммарного расхода топлива в энергосистеме.
Реактивные нагрузки и потери мощности в сети не учитываются. Расчетная схема приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Расчетная схема
Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные
Параметр
1 станция
2 станция
3 станция
nyi
3
5
6
Pгmaxi=Pгномi
75
50
25
Pгmini, МВт
40
25
10
a0i, т/ч
10
7,5
3
a1i, т/чМВт
0,14
0,2
0,3
a2i, т/чМВт2
0,0036
0,006
0,01
ymini
0,519
0,624
0,646
Qгномi, Мвар
40
27
15
Qгmini, Мвар
6
4
2
b0i, руб/ч
0
0
0
b1i, руб/Мварч
0,012
0,014
0,018
b2i, руб/Мвар2ч
0,00055
0,00068
0,00204
Номер узла
4
5
6
7
60/30
30/20
120/55
90/45
Определяем суммарную активную нагрузку энергосистемы по узловым нагрузкам:
МВт.
Вычисляем мощность станции по выражению:
где
Результаты расчета представлены в таблице 2.
Проверка условий недогрузки и перегрузки выполняется следующим условиям.
Таблица 2 - Выбор состава энергоблоков и распределение нагрузки между станциями пропорционально их номинальным мощностям
Номер итерации
Номер станции
ni нач.
, МВт
Pгi, МВт
Нарушено условие
ni конеч.
недогрузки
перегрузки
1
1
2
3
1
1
1
75
50
25
150
100
50
нет
нет
нет
да
да
да
2
1
1
2
1
2
3
2
1
1
150
50
25
200
66.667
33.333
нет
нет
нет
да
да
да
3
1
1
3
1
2
3
3
1
1
225
50
25
225
50
25
нет
нет
нет
нет
нет
нет
3
1
1
4
1
2
3
3
2
1
225
100
25
192,86
85,71
21,43
нет
нет
нет
нет
нет
нет
3
2
1
Проверка экономичности полученного состава агрегатов проводится по формуле:
Граничная мощность определяется по формуле:
Проверка экономичности состава энергоблоков приведена в таблице 3.
Таблица 3- Проверка экономичности состава энергоблоков
Номер итерации
Номер станции
ni нач
Pгi, МВт
n`Э
, МВт
nЭi
1
1
2
3
3
1
1
225
50
25
4,27
1,41
1,44
182,57
50
24,495
3
1
1
2
1
2
3
3
2
1
192,86
85,71
21,43
3,66
2,42
1,24
235,7
86,6
24,5
3
2
1
На первой и второй итерации граничная мощность генераторов меньше расчетной, добавляем по одному генератору на вторую станцию. Количество генераторов на третьей итерации остается без изменения.
Вывод: Наиболее экономичной работа будет при соотношении агрегатов 3/4/1.
Расчет расхода топлива на станциях по формуле:
Результаты расчета сводим в таблицу 4.
Таблица 4 - Расчет расхода топлива на станциях и в системе
Номер расчета
Способ распределения нагрузки
Номер станции
ni
Pгi, МВт
Bni
1
Пропорционально мощностям станции, но без оптимизации состава оборудования
1
2
3
3
1
1
225
50
25
122,25
32,5
16,75
5
300
171,5
2
Пропорционально мощностям станции, но с оптимизацией состава оборудования
1
2
3
3
2
1
170
151,1
18,89
101,6
54,2
14
6
300
169,8
3
По равенству ОПРТ для состава блоков 3/2/1
1
2
3
3
2
1
209,16
73,67
17,1
111,78
46
11,1
6
300
168,85
4
По равенству ОПРТ для состава блоков 3/3/1
1
2
3
3
3
1
187,9
97,75
14,55
98,7
61,2
9,5
7
300
169,316
Произведем распределение активной нагрузки между станциями по равенству ОПРТ. Результаты расчета сведем в таблицу 5.
Таблица 5 - Распределение активной нагрузки между станциями по равенству ОПРТ
Номер итерации
е-а1
е
ni
Номер станции
Pгi, МВт
Нарушено условие
недогрузки
перегрузки
1
0,569
0,509
0,409
3
1
1
1
2
3
237,08
42,4
20,45
нет
нет
нет
да
нет
нет
0,709
5
300
2
0,502
0,442
0,342
3
2
1
1
2
3
209,16
73,67
17,1
нет
нет
нет
нет
нет
нет
0,642
6
300
3
0,451
0,391
0,291
3
3
1
1
2
3
187,9
97,75
14,55
нет
нет
нет
нет
нет
нет
0,591
300
Расход топлива в системе при распределении нагрузки:
- Пропорционально мощностям станции, но без оптимизации состава оборудования - 171,5;
- Пропорционально мощностям станции, но с оптимизацией состава оборудования - 169,8;
- По равенству ОПРТ для состава 3/2/1 - 168,85;
- По равенству ОПРТ для состава 3/3/1 - 169,3.
РАБОТА №2
Цель: вычислить абсолютный минимум потерь мощности в сети, возможный минимум потерь при ограничениях на выработку мощности электростанциями.
Для данной работы выберем соотношения агрегатов найденные в работе 1 3/3/1.
МВАр.
Определяем распределение реактивной мощности на генераторах.
МВА
МВА
МВА
На рисунке 2 приведена расчетная схема.
Рисунок 2 - Расчетная схема.
Расчет потерь приведем в таблице 6.
Таблица 6 - Расчет потерь мощности
Способ распределения нагрузки между станциями
Номер участка сети j
Rj, Ом
Переток на участке
Pi, МВт
Pj, МВт
Qj, Мвар
По минимуму расхода топлива
1
2
3
4
5
6
8,1
6,4
5,6
4,9
7,3
4,1
73,67
13,67
120
89,16
119,16
90
42,657
12,657
55
30,238
50,238
45
1,213
0,046
2,016
0,897
2,52
0,858
7,552
По минимуму потерь мощности без учета ограничений
1
2
3
4
5
6
8,1
6,4
5,6
4,9
7,3
4,1
26,483
33,517
120
17,951
12,049
90
13,24
16,759
55
11,967
8,033
45
0,147
0,186
2,016
0,047
0,032
0,858
3,285
По минимуму потерь мощности, но с учетом ограничений
1
2
3
4
5
6
8,1
6,4
5,6
4,9
7,3
4,1
26,48
33,5
120
3,517
33,517
90
13,24
16,76
55
-11,97
8,03
45
0,147
0,186
2,016
0,016
0,179
0,858
3,402
Определим перетоки по минимуму потерь по формулам и заносим в таблицу 6:
На рисунке 3 показана схема с потокораспределением мощности по равенству потерь без учета ограничений.
Рисунок 3 - Потокораспределение мощности по равенству потерь без учета ограничений.
Проверяем допустимость распределения нагрузки между станциями по критериям абсолютного минимума потерь мощности:
(1)
(2)
(3)
(4)
Таблица 7 - Мощность генераторов, без учета ограничений
Номер станции
PГi
QГi
Нарушено условие
1
2
3
4
1
2
3
102,05
26,483
171,47
53,03
13,241
83,726
нет
нет
нет
нет
нет
да
нет
нет
нет
нет
нет
нет
Вводим в узле 3: PГ=150 МВт.
На рисунке 4 показана схема с потокораспределением мощности по равенству потерь с учетом ограничений.
Рисунок 4 - Потокораспределение мощности по равенству потерь с учетом ограничений.
Проверяем допустимость распределения нагрузки между станциями по критериям абсолютного минимума потерь мощности с учетом ограничений.
Таблица 8 - Мощность генераторов, с учетом ограничений
Номер станции
PГi
QГi
Нарушено условие
1
2
3
4
1
2
3
123,57
26,48
150
53,03
13,24
83,73
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
Проверяем допустимость распределения нагрузки между станциями по критериям абсолютного минимума потерь мощности с учетом ограничений.
Рассчитанные потери мощности заносим в таблицу 6. Определяем расход топлива на станциях и количество работающих агрегатов. Результаты расчета заносим в таблицу 9.
Таблица 9 - Расход топлива по минимуму потерь, с учетом ограничений
Номер станции
PГi
n`Эi
ni
Bni
1
2
3
225
100
25
2,344
0,749
8,66
2
1
6
64,754
17
100,5
Сравним расходы топлива и потерь мощности в системе при разных способах распределения нагрузок между станциями (Таблица 11).
Таблица 11 - Расчет расхода топлива при различных способах распределения нагрузки
Способ распределения нагрузки
, МВт
, т/МВт
, т
, т
, т
По минимуму расхода топлива
7,525
0,59
4,445
168,859
173,642
По минимуму потерь
3,402
0,67
2,29
182,259
184,55
Вывод: Из полученных расчетов видно, что целесообразней использовать способ распределения нагрузки между станциями по минимуму расхода топлива.