Оптимизация активной нагрузки между генераторами

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.

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

Pг maxi =Pгном i

75

50

25

Pг mini , МВт

40

25

10

a0i , т/ч

10

7,5

3

a1i , т/ч×МВт

0,14

0,2

0,3

a2i , т/ч×МВт2

0,0036

0,006

0,01

ymini

0,519

0,624

0,646

Qгном i , Мвар

40

27

15

Qг mini , Мвар

6

4

2

b0i , руб/ч

0

0

0

b1i , руб/Мвар×ч

0,012

0,014

0,018

b2i , руб/Мвар2 ×ч

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

Pг i , 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

Pг i , МВт

n`Э

, МВт

nЭ i

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

Pг i , 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

ε-а1

ε

ni

Номер станции

Pг i , 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

DPi , 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

PГ i

QГ i

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

PГ i

QГ i

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

PГ i

n`Э i

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.