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.

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.