5.2.Участие станций в энергетических балансах системы

Участие станций в балансе определяется их техническими, режимными и экономическими возможностями. При составлении балансов задаются:

• функции станций,

• их параметры и характеристики,

• ограничения.

Функции станций в балансах.

Функции станций в системе различны и они зависят от технических возможностей станций. При создании станции уже предполагается ее роль в системе, и в соответствие с этим, выбираются ее параметры и технические решения. Если в системе требуются пиковые мощности, то станция должна обладать большими регулирующими возможностями, если базовые – то это может быть крупноблочная КЭС с экономичным производством, но не обладающая высокой маневренностью и регулирующими возможностями.

Следующие функции станций являются основными.

1. Выдача рабочей мощности и энергии в режиме, который требуется балансом системы. В суточном графике нагрузке имеются три зоны: пиковая, полупиковая и базовая. Соответственно и рабочая мощность может быть базовой и не меняться в течение определенного времени, скажем, за сутки, полупиковой, т.е. рабочая мощность меняется примерно до 20-% и пиковой, когда мощность регулируется в соответствии с переменным режимом нагрузки потребителей. Способность станций к регулированию рабочей мощности определяется ее техническими особенностями.

2. Обеспечение резервных мощностей для надежного и бесперебойного электроснабжения. Резерв может быть горячий и холодный. Горячий резерв это недогруженные агрегаты, находящиеся в работе. Холодный резерв – агрегаты, которые могут быть при необходимости включены в работу. Для покрытия случайных нагрузок предназначен специаальный резерв. Его называют нагрузочным резервом или частотным резервом. Это горячий резерв. Аварийный резерв может быть частично горячим, частично холодным. Ремонтный резерв устанавливается в том случае, если нельзя провести ремонты без ограничения мощностей у потребителей. Необходимо иметь также резерв реактивной мощности.

3. Поддержание качества электроэнергии по частоте;

4. Выдача реактивной мощности для обеспечения баланса реактивных мощностей. Практически все станции могут выполнять эту функцию;

5. Регулирование напряжения на шинах станции. Все станции выполняют эту функцию.

Рисунок 5.1 - Схема сальдо – перетока

Р₁,Р₂,Р₃- покупная мощность с оптового рынка по разным ЛЭП связывающих ЭЭС с сетями оптового рынка ха период расчетов.

Все названные функции должны выполняться наиболее экономичным способом.

Схематично представим систему, включающую станции различного типа и рассмотрим их функции в системе. Состав системы:

• ГЭС или ГТС, обладающие высокими регулирующими качествами.

• КЭС трех видов. Первый вид КЭС₁ с достаточно хорошими регулирующими свойствами. Второй – КЭС₂ с возможность регулировать мощность в пределах до 20 % рабочей мощности. Третий – КЭС_{3 ,} регулирование мощности для которой нежелательно и может осуществляться в небольших пределах, скажем, 10 %.

• ТЭЦ, работающие по тепловому графику с регулированием мощности 10 – 15 %.

• АЭС не приспособленные к регулированию мощности.

График нагрузки энергосистемы представим по зонам: пик, полупик, база. Резервы системы включают: нагрузочный (частотный), аварийный (горячий и холодный), ремонтный. Для этого условного примера распределение функций в системе представлено в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Возможные функций различных станций системы

Тип станции	Рабочая мощность в различных зонах графика нагрузки			Нагр. резерв	Аварийный резерв		Ремонт. резерв	Реактивная. мощность
	пик	полупик	база		горяч	хол		Рабочая.	Резервная
ГЭС	******	******	*****	*****	******	*****	*****	*****	*****
ГТС	***			*	**	*****		**
КЭС1	**	*****	*****	**	****	*****	*****	*****	*****
КЭС2		*****	*****		***	*****	*****	*****	*****
КЭС3		**	*****		*	*****	*****	*****	*****
ТЭЦ		*	*****			*****	*****	*****	*****
АЭС			*****					**

В таблице количество знаков* определяет степень возможности выполнения функции.

В приведенном примере показано, что универсальным объектом для обеспечения различных функций является ГЭС. Вместе с тем, ее выработка электроэнергии имеет меньшую гарантию, чем у ТЭС и АЭС.

Видно, что самой сложной задачей является выбор рабочих мощностей в переменной части графика нагрузки. Наилучшие возможности имеет ГЭС. Однако много ЭЭС не имеют гидростанций и пиковые нагрузки покрывают КЭС.

Резервные функции различны. Регулируют частоту чаще всего ГЭС. Аварийный резерв может размещаться на всех станциях.

Допустимых вариантов энергетического баланса много. Наилучше решение может быть получено только при оптимизации энергетического баланса, когда будет определяться роль и мощности каждой из станций по определенному критерию оптимизации.

Факторы и параметры, определяющие участие станций в энергетических балансах.

Участие станций определяется:

• _{функциями в системе,}

• _{располагаемой мощностью,}

• _{нагрузочным диапазоном,}

• _{ограничениями по энергоресурсам,}

• _{регулирующими способностями,}

• _{маневренностью,}

• _{экономичностью,}

• _{надежностью,}

• _{средствами и системами управления.}

Располагаемая мощность и ее нагрузочный диапазон влияют на рабочие мощности станции, которые не могут быть больше располагаемых (рисунок 5.2). Мощности должны меняться в допустимых пределах. Ограничения по ресурсам определяют возможную выработку электроэнергии (рисунок 5.3). Регулирующие способности влияют на функции станций в системе. Средства и системы управления определяют оперативно-диспетчерские и автоматические возможности поддержания режимных параметров и выполнения различных функций.

Ограничения по ресурсам – «интегральные ограничения». В том случае, если имеются ограничения по ресурсам, то они задаются в виде интегральных ограничений. Для ТЭС интегральные ограничения по топливу могут задаваться в исключительных случаях при недостатке топлива. Интегральные ограничения для определенного периода времени Т

В_тэсDt. (5.10)

Где t-номер расчетного интервала времени длительностью Dt для периода Т.

Рисунок 5.2 - Вид мощностей станции на графике нагрузки

Р_рас - располагаемая мощность, Р_св - связаная,

Р_рем - ремонтная, Р_рез - резервная, Р_раб - рабочая

Интегральные ограничения для ГЭС задаются по стоку, который может использоваться из водохранилища за определенный период Т. Это ограничение почти всегда имеет место. Его может не быть только в период паводка или в каких – то особых случаях. Они имеют вид:

W_зад._гэс = , (5.11)

Графическое представление интегральных ограничений показано на рисунке 5.3.