Учебное пособие Экономика энергетики Н.Д.Рогалёв МЭИ 2005 (995077), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Экстремум функционала определяется системой дифференциальных уравнений Лагранжа.Вторая группа методов основана на сравнении суммарных расходов топлива (в тоннах условного топлива) или денежных затрат приразличных вариантах распределения электрических нагрузок или составах работающего оборудования.При условии наивыгоднейшего распределения электрических нагрузок между электростанциями, входящими в энергообъединение вкачестве критерия оптимизации рассмотрим сначала минимум расхода топлива в энергообъединении.Условия допустимости оптимального режима использования электростанций в энергообъединении следующие.1. Выполнение в каждый момент времени баланса мощностейэнергообъединения, МВт:Р1 + Р2 + Р3 + … +Рп + Рп+1 + …+ Рт + Рг1 + … + Рг п ++ Ра 1 + … + Ра п = ∑Рн + ∆Р(9.21)илиW = Р1 + Р2 + Р3 + … + Рп + Рп+1 + …+ Рт + Рг1 + … + Рг п ++ Ра 1 + … + Ра п – ∑Рн – ∆Р = 0,(9.22)где Р1, Р2, …, Рп — генерируемые активные мощности тепловых электростанций, не имеющих ограничений по расходу топлива в данныймомент времени, МВт; Рп+1, …, Рт — то же для тепловых электростанций, имеющих ограничения по расходу топлива, МВт; Рг1, …, Рг п — тоже для гидростанций, МВт; Ра 1, …, Ра п — то же для атомных станций,МВт; ∑Рн — суммарная активная нагрузка потребителей этих электростанций (включая расход на собственные нужды станций и сетей),МВт; ∆Р — потери активной мощности в электрической сети, МВт.2.
Обеспечение (п + 1), …, т-й тепловыми электростанциями заданных ограничений по суточным расходам условного топлива,т у.т/сут:23∫0Bn +1dt ≤ B0( n +1) ;23∫0Bn + 2 dt ≤ B0( n + 2) ;23∫ Bm dt ≤ B0m ,0где Вп + 1, Вп + 2, …, Вт — часовые расходы условного топлива (п + 1),(п + 2), …, т-й тепловыми электростанциями, т/ч; B0 (n + 1), B0 (n + 2), …,B0т — величины ограничений по суточным расходам топлива этимиже станциями.1893. Обеспечение использования гидростанциями заданных суточных расходов воды на энергетические нужды, м3/сут:232323000∫ Qr1dt = Q0г1 ; ∫ Qr 2dt = Q0г2 ; …; ∫ Qrn dt = Q0гn ,где Qr 1, Qr 2, …, Qr n — часовые расходы воды 1, 2, …, п-й гидростанциями на энергетические нужды, м3/ч; Q0г 1, Q0г 2, …, Q0г п — заданные суточные расходы воды этими же станциями, м3/сут.4.
Обеспечение атомными электростанциями суточной экономииорганического топлива не меньше заданной, т у.т/сут:23∫0Bа1dt ≥ B0а1 ;23∫0Bа 2 dt ≥ B0а2 ; …;23∫ Bаn dt ≤ B0аn ,0где Ва1, Ва2, …, Вап — суточная экономия органического топлива за счетиспользования электроэнергии 1, 2, …, п-й атомной электростанцией,выраженная в т у.т.; B0 а1, B0 а2, …, B0 а п — величины ограничений посуточной экономии органического топлива этими же станциями.Минимум расхода условного топлива энергообъединением находитсяпри выполнении условий допустимости как экстремум функционала23∫ (B1 + В2 + … + В п + λ п + 1 Вп + 1 + λ п + 2 Вп + 2 + … + λ т Вт +0+ λ г1 Qг1 + … + λ гп Qгп + λ а1 Ва1 + … + λ ап Вап + λ t W) dt,где В1, В2, …, Вп — часовые расходы условного топлива 1, 2, …, п-йтепловыми электростанциями, т/ч; λ п + 1 , λ п + 2, …, λ т, λ г1, …, λ г п,λа1,…, λа п — некоторые постоянные множители Лагранжа; λ t — множитель, являющийся функцией времени.Продифференцируем подынтегральное выражения по переменнымР1, Р2, …, Рп, Рп +1 и т.д.:⎛ ∂ΔР ⎞⎛ ∂ΔР ⎞∂Вп∂В1+ λ t ⎜1 −+ λ t ⎜1 −⎟ = 0;⎟ = 0, …,∂Рп ⎠∂Рп∂Р1∂Р1 ⎠⎝⎝⎛ ∂ΔР ⎞⎛∂Вп +1∂Вт∂ΔР ⎞+ λ t ⎜1 −+ λ t ⎜1 −λп+1⎟ = 0;⎟ = 0, …, λ т∂Рп +1∂Рт⎝ ∂Рт ⎠⎝ ∂Рп +1 ⎠⎛∂Qr n⎛ ∂ΔР ⎞∂Qr1∂ΔР ⎞λг1+ λ t ⎜1 −+ λ t ⎜1 −⎟ = 0;⎟ = 0, …, λ г п⎜ ∂Рr n ⎟∂Qr1∂Рr n⎝ ∂Рr1 ⎠⎝⎠⎛ ∂ΔР ⎞⎛∂В∂Ваn∂ΔР ⎞+ λ t ⎜1 −λ а 1 а1 + λ t ⎜1 −(9.23)⎟ = 0, …, λ а п⎟ = 0.∂Ра1∂Раn⎝ ∂Ра1 ⎠⎝ ∂Раn ⎠190Выразив производные через относительные приросты, перепишемуравнения (9.23) в видеrст 1 + λ t (1 – σ1) = 0, …, rст n + λ t (1 – σn) = 0;λ п + 1 rст (п +1) + λ t (1 – σп+1) = 0, …, λ т rст т + λ t (1 – σт) = 0;λ г 1 rг 1 + λ t (1 – σг 1) = 0, …, λ г п rг п + λ t (1 – σг п) = 0;λ а1 rа 1 + λ t (1 – σа 1) = 0, …, λ а п rа п + λ t (1 – σа п) = 0.Отсюдаrст пrст1= – λ t, …,= – λt ;1 − σ11 − σпλ п +1rст ( п +1)= – λ t, …,λ т rст т= – λt ;1 − σ п +11 − σтλ rλ г1rг1(9.24)= – λ t, …, гn гn = – λ t;1 − σ г11 − σ гnλ rλ a1ra1= – λ t, …, an an = – λ t .1 − σ a11 − σ anСледовательно, для обеспечения распределения электрической нагрузки между отдельными электростанциями (конденсационными,ТЭЦ, гидроэлектростанциями, атомными электростанциями) на минимум суммарного расхода топлива энергообъединением необходимо,чтобы в каждый момент времени выполнялось следующее условие:λ п +1rст ( п +1)λ т rст тrrст1= … = стn ==…==1 − σ11 − σп1 − σ п +11 − σтλ rλ rλ rλ r= г1 г1 = … = гn гn = a1 a1 = … = an an ,(9.25)1 − σ г11 − σ гn1 − σ a11 − σ anгде rст1, rст2, …, rст п — относительные приросты расхода условноготоплива на 1, 2, …, п-й тепловой электростанции (нетто),т у.т/(МВт·ч); rст (п+1), …, rст т — относительные приросты расходаусловного топлива на п + 1, …, т-й тепловых электростанциях, которые должны израсходовать определенное количество топлива (нетранспортабельные горючие отходы промышленного предприятия)или теплоты вторичных энергоресурсов, т у.т/(МВт·ч); rг1, …, rгп —относительные приросты расхода воды на 1, 2, …, п-й гидростанции,(м3/с)/МВт; rа 1, …, rа п — относительные приросты расхода ядерноготоплива на 1, 2, …, п-й атомной электростанции, выраженные в тоннах условного топлива, т у.т/(МВт·ч); λ п + 1, …, λ т — безразмерныекоэффициенты, используемые для обеспечения режимов на (п + 1),…, т-й тепловых электростанциях, при которых ими расходуется за191данное количество топлива или теплоты вторичных энергоресурсов;λг1, …, λгп — коэффициенты, характеризующие изменение расходаусловного топлива в энергосистеме под влиянием изменения расходаводы на 1, 2, …, п-й ГЭС, (т у.т/ч)/(м3/с); λа1,…, λап — безразмерныекоэффициенты, необходимые для обеспечения определенного (наибольшего) использования 1, 2, …, п-й атомной электростанции (с учетом ограничения по минимальной мощности реактора, вызываемогоэффектом «отравления»);σ1, …, σп ;— относительные приросты потерь мощностиσп+1, …, σт ;в электрических сетях.σг1, …, σг п ;σа1, …, σа пИзменение режима работы отдельных электростанций сказываетсяглавным образом на топливной составляющей себестоимости электроэнергии в энергосистеме.
Поэтому достижение минимума затратна топливо означает и минимум затрат на производство электроэнергии. При одинаковых удельных затратах на одну тонну условного топлива на всех тепловых электростанциях оптимальный режим работыэлектростанций энергосистемы соответствует минимальным затратамна это топливо.При различных удельных затратах на топливо, присущих отдельным электростанциям данной энергосистемы, для достижения минимума себестоимости электроэнергии необходимо, чтобы в каждыймомент времени существовало равенство:λ п +1rст ( п +1) Ц т ( п +1)rст1Ц т1r Ц= … = стn тn ==…1 − σ11 − σп1 − σ п +1λ г 1rг 1Ц т срλ гn rгn Ц т.срλ r Ц=…==… = т стт тт =1 − σт1 − σ г11 − σ гnλ r Цλ r Ц= a1 a1 а1 = … = an an ап ,(9.26)1 − σ a11 − σ anгде Цт1, …, Цтп, Цт(п+1), …, Цтт — удельные затраты (цены) на условное топливо на 1, 2, ..., п, (п+1), …, т-й тепловой электростанции, руб/т у.т.; Цт.ср — средние удельные затраты на условное топливо на тепловых электростанциях, нагрузка которых меняется сизменением нагрузки гидростанций, руб/т у.т.; Ца1, …, Цап — удельные затраты на ядерное горючее, выраженное в тоннах условноготоплива, руб/т у.т.Если принять удельные затраты на топливо одной из электростанций за базисные, то, разделив равенство (9.26) на Цт i, получим:192rст п Цλ п +1rст ( п +1) Ц т( n +1)rст1 Ц т1тn=…===…1 − σ п Ц тi1 − σ п +1Ц тi1 − σ1 Ц тi…=λ г 1rг 1 Ц т.срλ г n rг n Ц т.срλ т rст.т Ц т.т==…==1 − σ т Ц тi1 − σ г1 Ц тi1 − σ г n Ц тiλ a1ra1 Ц а1λ r Ц= … = an an аn .(9.27)1 − σ a1 Ц тi1 − σ an Ц тiТаким образом, для перехода от критерия минимума расхода топлива к критерию минимума себестоимости электроэнергии в энергосистеме или объединении энергосистем необходимо значения относительных приростов расхода топлива умножить на отношение удельных затрат на топливо на данной станции к аналогичному показателюна базовой электростанции.
Причем если (Цт/Цт i) > 1, то на даннойэлектростанции для обеспечения минимума себестоимости электроэнергии необходимо снизить нагрузку сравнительно с ее режимом наминимум расхода топлива. Если (Цт/Цт i) < 1, то на данной станциинеобходимо повысить нагрузку по сравнению с режимом, обеспечивающим минимум расхода топлива.
Коэффициенты λг, λт, λа устанавливаются итеративным или иным методом исходя из условия полногоиспользования заданного суточного расхода воды на ГЭС, определенного количества топлива на ТЭС, имеющей ограничения по расходутоплива, обеспечения определенного (наибольшего) использованияядерного топлива атомной электростанции.Перераспределение электрической нагрузки между электростанциями ведет к изменению потерь электроэнергии в электрическихсетях, связывающих эти станции между собой, и, следовательно, кизменению расхода топлива (затрат на топливо) в энергосистеме.Учет изменения потерь в электрических сетях приводит к необходимости умножения относительных приростов расхода топлива электростанций на поправочный коэффициент 1/ (1 – σ).Суммируя нагрузки отдельных станций при одинаковых значенияхотносительных приростов расхода топлива, найдем электрическиенагрузки энергосистемы, соответствующие этим относительным приростам.
Так устанавливается связь между нагрузкой энергосистемы инагрузкой каждой станции.Сложность оптимизации использования производственных мощностей электростанций и потребность в учете меняющихся условий иограничений приводят к необходимости применения ЭВМ. Определение оптимальных режимов использования производственных мощностей выполняется не только в эксплуатационных условиях, но ипри проектировании развития энергетики.=193Вопросы для повторения1. Раскройте содержание энергетической характеристики и характеристикиотносительных приростов расхода топлива тепловой электростанцией.2. Укажите исходные материалы для разработки характеристик тепловыхэлектростанций.3.
Сформулируйте условие использования котельных агрегатов, при которомдостигаются минимум расхода топлива и минимум затрат на топливо.4. Изложите способы построения характеристик машинного зала ТЭС и ее назначение.5. Изложите способы построения энергетической расходной характеристики ихарактеристики относительного приростов расхода воды ГЭС (АЭС).6. Изложите принцип изменения потерь мощности в электрической сети.7. Изложите основные положения по рациональному использованию производственных мощностей электростанции в энергообъединении.194Глава 10ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ РЕМОНТНОГООБСЛУЖИВАНИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ10.1.
Организация ремонтного обслуживанияэнергетических предприятийМашины подвергаются физическому и моральному износу, вследствие чего они перестают соответствовать предъявляемым к ним требованиям и выполнять заданные функции.Средством устранения физического износа является ремонт илизамена детали или узла, а средством устранения морального износа —реконструкция, модернизация, замена оборудования на более совершенное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
