 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Принципы и методы обоснования необходимых резервов мощности в ЭЭС на перспективу
|
|
Как отмечалось выше, важной составляющей потребности ЭЭС в мощности являются резервы мощности, наличие которых необходимо для обеспечения надежного энергоснабжения потребителей.
В электроэнергетике требования к высокому уровню надежности поставок мощности электроэнергии потребителям связаны со значительными различиями в стоимости производства электроэнергии и возможных экономических потерь у потребителей при возможных недопоставкам им мощности и электроэнергии. Можно укрупненно считать, что цена поставки электроэнергии с шин генерирующего источника составляет порядка 0,05- 0,06 у.е. /кВтч (1 у.е. = 30 руб), тогда как экономический ущерб у потребителей от недопоставки 1 кВтч, связанный с потерями продукции, порчей оборудования, сырья и материалов, может находиться диапазоне 0.5 – 3,0 у.е./кВтч [ ].
Необходимо различать следующие два общих вида резерва:
1. Эксплуатационный резерв, который должен существовать в ЭЭС в каждый момент времени при текущем управлении режимами работы ЭЭС, и находиться в распоряжении диспетчерских служб подразделений системного оператора (РДУ, ОДУ и ЦДУ ЕЭС) для регулирования частоты тока и уровней напряжения в сетях и обеспечения в соответствии с нормативными требованиями устойчивости работы ЭЭС при аварийных выходах из работы генерирующих мощностей и сетевых объектов и при непредвиденных отклонениях электрической нагрузки в ЭЭС от планируемых значений.
Возможный к использованию эксплуатационный резерв представляет собой разность между суммарной рабочей мощностью электростанций и электрической нагрузкой энергообъединения в рассматриваемый момент времени.
Pрез.экспл. = Рраб t - Pмакс. t
где Рраб t - рабочая мощность электростанций в момент t, определяемая как располагаемая мощность за вычетом мощностей, находящихся в плановом и в аварийном ремонтах.
Эксплуатационный резерв может находиться во вращающемся, либо в холодном состоянии. Как правило, вращающийся резерв в энергообъединении (ОЭС) должен быть не менее мощности крупнейшего агрегата, либо 2-3% от годового максимума нагрузки. Прежде всего, вращающийся резерв размещается на ГЭС и ГАЭС, агрегаты которых обладают высокими маневренными возможностями изменения их нагрузки в течение суток.
В границах ОЭС резервирование региональных ЭЭС, действующих в границах субъектов РФ, обеспечивается как за счет эксплуатационного резерва мощности, размещенного на генерирующих источниках в данной ЭЭС, так и за счет получения резервной мощности по сетевым связям из других ЭЭС.
2. Перспективный балансовый резерв мощности включается в состав потребности в мощности при разработке балансов мощности ЭЭС на перспективу с целью:
- создания возможности проведения в перспективе плановых ремонтов оборудования электростанций;
- обеспечения нормативной надежности энергоснабжения потребителей при аварийном выходе из работы, как существующего, так и вновь вводимого оборудования электростанций и объектов межсистемных связей, а также при возможных отклонениях нагрузки, от прогнозируемых максимальных нагрузок ЭЭС;
- создания «запаса» мощности на возможные отклонения темпов строительства и ввода мощностей от планируемых объемов и сроков.
Исходя из функционального назначения, перспективный балансовый резерв разделяется на следующие виды:
- ремонтный резерв;
- оперативный (аварийный) резерв;
- стратегический (народнохозяйственный) резерв.
При расчете необходимого на перспективу ремонтного резерва мощности необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации генерирующих источников в соответствии с действующими в отрасли нормативными документами [ ], как правило, должны осуществляться три вида плановых ремонтов (применительно к ремонту турбинного оборудования):
Для ПГУ показатели плановых ремонтов рекомендуется принимать по показателям соответствующего парового блока, увеличенные на 10%. Значения аварийности рекомендуется принимать в зависимости от схемы ПГУ – 3% при наличии байпасного газохода и 4% - его отсутствия. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Резерв для текущих ремонтов рассчитывается по выражению (6.1) из условия, что в энергообъединениях вывод оборудования в текущие ремонты на разных электростанциях равномерно распределен в течение года. Р рез.т.р. = Е Ред.i * qтр i / 100 (6.1) i где Ред.i - единичная мощность агрегата типа i; qтр i –среднегодовой показатель текущих ремонтов агрегата типа i в %% от продолжительности года; | 
|
При расчете потребности в резерве мощности для капитальных и средних ремонтов учитывается, что в связи с достаточно большой продолжительностью данных видов ремонта их проведение в течение года, как показано на рис. 6.1, преимущественно осуществляется в периоды сезонного снижения месячных нагрузок (в «провале» годового графика месячных максимумов нагрузки).
Ррасп.
Рмес,МВт
 |  |
Sпров .
Янв. месяцы года Дек.
Рис. 6.1. Использование сезонного снижения годового графика месячных нагрузок ЭЭС для проведения плановых капитальных и средних ремонтов
Потребность в резервной мощности для обеспечения возможности проведения капитальных и средних ремонтов возникает в случае, если площадь сезонного провала Sпров. меньше требуемой ремонтной площади S реми определяется по выражению:
S рем - Sпров
Ррез.к.р. = ----------------- (6.2)
S рем = E Pi.ед * qi к.р . – необходимая ремонтная площадь;
i
Sпров = Е (Рмакс t - Ррасп.t )
t
Рмакс t -максимум нагрузки ЭЭС в месяц t;
Ррасп. t -располагаемая мощность электростанций в месяц t.
Резерв мощности для покрытия дефицитов мощности, возникающих при аварийном выходе из работы агрегатов электростанций и межсистемных связей, а также при случайных отклонениях нагрузки от планируемой – оперативный (аварийный)
резерв, рассчитывается с использованием вероятностных методов, поскольку выход в аварию агрегатов электростанций и межсистемных связей и случайные колебания нагрузки являются вероятностными событиями.
Вероятность выхода из работы одновременно n агрегатов из общего количества работающих агрегатов m может быть определена по выражению (6.3) [ ]
pm n = С m n (1 - qав) n –m qав m (6.3)
n!
где С m n = ----------------
m! (n - m)!
qав - среднестатистическая относительная длительность или вероятность аварийного простоя (аварийность) агрегата в течение года
Появление недоотпуска электроэнергии потребителю зависит от количества агрегатов, вышедших в аварию, с учетом вероятности данного события и вероятности совпадения аварии с максимальными нагрузками энергосистем в графиках нагрузки. Очевидно, как показано на рис. 6.4., о вероятность выхода в аварию n из m агрегатов уменьшается по мере увеличения количества выходящих в аварию агрегатов n. Соответственно, при росте величины общей мощности агрегатов, находящихся в аварии, снижается темп роста величины аварийного недоотпуска электроэнергии потребителям ЭЭС, и кривая зависимости величины недоотпуска от аварийной мощности имеет асимптотический характер.
Необходимая величина аварийного резерва мощности в ЭЭС подлежит экономическому обоснованию на основе сопоставления затрат на установку резервных агрегатов и на компенсацию экономического ущерба у потребителей от аварийного недоотпуска электроэнергии.
Jав Jав
Wнед,,
млн.кВтч Wнед
Рав . МВт
Где Jав - интегральная вероятность выхода в аварию мощности в объеме Рав
(n агрегатов);
Wнед ,, - величина аварийного недоотпуска электроэнергии потребителям
при выхода в аварию мощности агрегатов в объеме Рав с учетом
вероятности данного события.
В рыночных условиях такой подход предполагает существование договорных отношений между генерирующими компаниями и потребителями электроэнергии по механизмам компенсации экономического ущерба у потребителей от аварийного недоотпуска электроэнергии. Однако, при работе генерирующих компаний в составе крупных энергетических объединений организация и на оптовых рынках электроэнергии и мощности организация указанных договорных отношений практически не реализуема в связи с исключительной сложностью задачи.
В связи с этим для обоснования необходимых величин аварийных резервов мощности в ЭЭС в мировой практике используется принцип обоснования и регламентации нормативного уровня надежности электроснабжения потребителей в энергообъединениях и отдельных ЭЭС, под которым понимается интегральная вероятность бездефицитной работы ЭЭС в течение года. Необходимая величина аварийного резерва мощности должна обеспечивать указанный нормативный уровень надежности электроснабжения потребителей
Оптимальная величина уровня надежности аварийного резерва мощности в ЭЭС при ее эквивалентном представлении в качестве одноузловой может быть определена на основе минимизации суммарных затрат как на резервирование, так и на компенсацию ущербов от недоотпуска электроэнергии потребителям, представленных в виде функции (6.4) [ ].
Зсум. = срез* Ррез.ав +сущ * Wнед = срез * Ррез.ав + сущ * Ррез.ав *Тгод * Jав (6.4)
Где срез - удельная стоимость резервной мощности, руб./кВт;
сущ - стоимость 1 кВтч недоотпущенной электроэнергии, руб./кВтч;
Тгод = 8760 кВтч;
Jав - интегральная вероятностьвыхода в аварию мощности в объеме не более Ррез.ав
Оптимальной величине Ррез.ав соответствует нулевое значение частной производной от функции (6.4) по Ррез.ав., представляемой в виде выражения (6.5)
срез + сущ * Тгод * Jав = 0 (6.5.)
Из 6.5. следует, что минимальные затраты на резервирование и на компенсацию ущербов у потребителей в аварийных ситуациях будут достигаться при интегральной вероятности появления аварийных ситуаций (появления дефицитов мощности и электроэнергии в ЭЭС) Jав, равной
срез
Jав = ---------- (6.6.)
сущ * Тгод
Зная величину Jав по кривой на рис. 6.4. можно найти величину необходимого аварийного резерва мощности.
В практике прогнозирования и планирования перспективного развития при разработке перспективных балансов мощности многоузловых ЭЭС, прежде всего ЕЭС и ОЭС страны, в расчетах потребности в аварийном резерве и требований к пропускной способности межсистемных связей используется величина интегральной вероятность бездефицитной работы в ЭЭС (индекса балансовой надежности) Jнад = 1 - Jав, равной 0,996, допускающей появление ситуаций с дефицитами мощности в ЭЭС порядка 0,4% продолжительности года или 30 часов. Данная нормативная величина предполагает, что резервирование осуществляется за счет установки мощностей на ГТУ, а величина стоимости ущерба находится в диапазоне 0,5 – 1,0 у.е на кВтч. (1 у.е. = 30 руб).
При заданной величине нормативного индекса надежности непосредственное определение необходимого аварийного (оперативного) резерва мощности осуществляется с помощью специальных вероятностных математических моделей [ ], в которых расчеты интегральных вероятностей появления различных объемов дефицитов мощности и электроэнергии осуществляются на основе моделирования:
- ситуаций с аварийным выходом из работы различных сочетаний агрегатов электростанций в ЭЭС в составе ОЭС и ЕЭС и объектов межсистемных связей с оценкой вероятностей появления таких аварийных ситуаций;
- вероятностей появления различных по объему дефицитов мощности и электроэнергии в ЭЭС и энергообъединениях в целом в зонах годовых графиков нагрузки ЭЭС по продолжительности с учетом возможности взаимопомощи ЭЭС в аварийных ситуациях за счет передачи избыточных мощностей по межсистемным связям.
Необходимо подчеркнуть, что осуществление взаимопомощи ЭЭС в аварийных ситуациях за счет сооружения межсистемных связей является эффективным способом сокращения аварийного резерва мощности в энергообъединениях по сравнению с суммарной потребностью ЭЭС в резерве при их изолированной работе. Реализация эффекта взаиморезервирования обусловлена двумя факторами:
- малой вероятностью одновременного появления в смежных ЭЭС расчетной максимальной аварии, с интегральной вероятностью появления дефицита мощности Jав, равного 1 – 0,996 = 0,004;
- относительно низкой стоимостью сооружения межсистемных связей между ЭЭС по сравнению с вводом в них генерирующих мощностей для целей резервирования, имея в виду, что каждый киловатт пропускной способности межсистемной связи может обеспечить сокращение потребности в аварийном резерве на 1 кВт в каждой из объединяемых ЭЭС.
Именно возможность реализации эффекта взаиморезервирования является важнейшей предпосылкой экономической и технической эффективности создания крупных энергетических объединений, примером которых являются ЕЭС России, энергообъединения на территории США, стран Западной и Северной Европы.
С учетом возможностей взаиморезервирования ЭЭС за счет использования пропускной способности межсистемных связей оптимальная величина необходимого аварийного резерва мощности в энергообъединении и соответствующая величина показателя индекса балансовой надежности электроснабжения в общем случае должны соответствовать минимуму функции суммарных затрат на резервирование, на обеспечение пропускной способности межсистемных связей для аварийной взаимопомощи ЭЭС и на компенсацию ущербов у потребителей от аварийного недоотпуска электроэнергии в соответствии с выражением (6.7)
Зсум. = срез* Ррез.ав + с вл* Р вл + сущ * Wнед = срез * Ррез.ав + свл* Рвл +
сущ * Ррез.ав *Тгод * Jав (6.7)
Где
свл - удельные затраты на 1 МВт пропускной способности межсистемных связей;
Рвл - пропускная способность межсистемных связей для целей взаиморезервирования ЭЭС.
Расчеты показывают, что в ЕЭС страны сооружение межсистемных связей для обеспечения взаиморезервирования ЭЭС экономически целесообразно при удалении ЭЭС друг от друга на 400-600 км.
В ЕЭС страны уровень необходимого общего резерва мощности в ОЭС в %% от их максимума нагрузки (аварийного, ремонтного и стратегического) может существенно различаться в зависимости от величина максимума нагрузки ОЭС, структуры и единичных мощностей агрегатов электростанций и возможностей получения резервных мощностей в аварийных ситуациях и других ОЭС (возможности больше у ОЭС в центре ЕЭС и меньше на границах ЕЭС). Ниже приведены примерные величины необходимых резервов мощности по ОЭС и ЕЭС в целом по данным [ ].
Таблица 6.2.
Рекомендуемые процентные значения резерва мощности ЕЭС и ОЭС при различном соотношении удельных затрат в развитие кВт мощности пропускной способности связей (свл) и резерва генерации (срез).
Дата публикования: 2015-02-28; Прочитано: 623 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
