Режимы работы энергетической системы

Распределение нагрузки между электростанциями в энергосистеме должно обеспечить наиболее эффективную работу станций и минимальные потери в электросетях от перетоков. Характер участия электроустановок (электростанций) в покрытии нагрузки энергосистемы зависит от особенностей технологического процесса, мощности, типа электроустановки и маневренности.

Формированием и ведением графика нагрузки занимается режимная группа ЦДС (центральная диспетчерская служба) и диспетчера энергосистемы.

Нагрузка электрической системы слагается из: нагрузок потреби­телей, присоединенных к сетям сис­темы; мощности обмена с сосед­ними системами (эта мощность мо­жет иметь переменное направление, в зависимости от условий); мощ­ности собственных производствен­ных нужд электростанций; по­терь мощности в сетях. Поскольку потребление электроэнергии нерав­номерно, нагрузка системы в целом также неравномерна. Суточный график системы для зимнего дня (рис. 8.1) имеет два максимума:

Рис. 1.5. Суточный график нагрузки энер­госистемы и графики электростанций, участвующих в выработке электроэнергии.

дневной — приблизительно от 9 до 11 ч по местному времени и вечер­ний — приблизительно от 17 до 19 ч. Коэффициент неравномерности на­грузки составляет 0,5—0,8 и коэф­фициент заполнения 0,7—0,9. В су­точном графике различают: базо­вую часть, соответствующую на­грузке Р≤Р_min,полупиковую часть, соответствующую условию Р_min≤Р≤Р_д.н._min; пиковую часть соответствующую нагрузке Р≥ Р_д.н._min.

Нагрузка электрической системы должна быть распределена между всеми электростанциями, суммар­ная установленная мощность кото­рых несколько превышает наиболь­ший максимум нагрузки системы. Покрытие базовой части суточного графика (рис. 8.1) возлагают:

- на АЭС, регулирование мощно­сти которых затруднительно и не­экономично;

- на ТЭЦ, максималь­ная экономичность которых имеет место, когда электрическая мощ­ность соответствует тепловому потреблению (пропуск пара в ступе­ни низкого давления турбин и кон­денсаторы должен быть минималь­ным);

- на ГЭС в размере, соответ­ствующем минимальному пропуску воды, необходимому по санитарным требованиям и условиям судоходст­ва. Во время паводка участие ГЭС в покрытии базовой части графика системы может быть увеличено с тем, чтобы после заполнения водо­хранилищ до расчетных отметок не сбрасывать бесполезно избыток во­ды через водосливные плотины.

По­крытие пиковой части графика воз­лагают на ГЭС и ГАЭС, агрегаты которых допускают частые включе­ния и отключения, быстрое измене­ние нагрузки. Остальная часть графика, частично выравненная на­грузкой ГАЭС при работе их в на­сосном режиме, может быть покры­та КЭС, работа которых наиболее экономична при равномерной на­грузке.

Чем неравномернее график на­грузки системы, тем большая мощ­ность ГЭС и ГАЭС необходима, что­бы обеспечить экономичную работу КЭС, без резкого снижения их на­грузки в ночные часы, а также в выходные и предпраздничные дни или отключения части агрегатов в эти часы. Таким образом, участие ГЭС и ГАЭС в покрытии графика системы при достаточной их мощно­сти позволяет выравнять графики нагрузки КЭС, ТЭЦ и АЭС и обес­печить наибольшую экономичность энергосистемы в целом.

Установленная мощность элект­ростанций энергосистемы. Чтобы обеспечить нормальную работу энер­госистемы, установленная мощность электростанции должна превышать наибольшую нагрузку системы. От­ношение Р_уст,∑ /Р_{нг, max} = К_уст называется коэффициентом установ­ленной мощности. Мощность, рав­ная разности Р_уст,∑ - Р_{нг, max,} представляет собой некоторый запас установленной мощности, необходи­мый для резервирования агрегатов электростанций в случае их повреж­дения, проведения ремонтов, а так­же для обеспечения надежности ра­боты энергосистемы и качества электроэнергии.

Резервная мощность подразделя­ется на вращающийся (или горя­чий) резерв и холодный резерв. Вра­щающийся резерв, как говорит само название, рассредоточен в агрега­тах, нагрузка которых меньше но­минальной; холодный резерв — это мощность в неработающих агрега­тах, которые в случае необходимо­сти могут быть быстро введены в работу.

С учетом резервной мощности, а также требований устойчивости и надежности работы энергосистем (энергообъединений) мощность наи­более крупного агрегата (блока) в энергосистеме, как показывает опыт эксплуатации, не должна превышать 2% установленной мощности энерго­системы (энергообъединения). Мощ­ность же наиболее крупной электро­станции не должна по тем же причинам превышать 8—12% уста­новленной мощности энергосистемы (энергообъединения). Отсюда сле­дует, что агрегаты (блоки) мощно­стью в 500, 800, 1000, 1200 МВт и выше могут быть установлены толь­ко в мощных энергосистемах (энер­гообъединениях) с надежными вну­трисистемными связями.

Практика эксплуатации энерго­систем показывает, что резервная мощность должна быть не менее 10—15% Р_уст,∑. Увеличение резервной мощности ведет к ухудшению технико-экономических показателей энергосистемы, а ее уменьшение — к понижению надежности электро­снабжения потребителей и к трудностям в обеспечении нормальной работы системы.

Ремонт основного оборудования энергосистемы должен проводиться без ущерба для ее нормальной ра­боты и электроснабжения потреби­телей. Наибольшая нагрузка энер­гетической системы увеличивает­ся из года в год. Увеличивается и установленная мощность электро­станций по мере ввода в работу но­вых агрегатов. На рис. 8.2 приведен график наибольших суточных

Рис. 1.6. График наибольших суточных максимумов нагрузки энергосистемы и графики установленной и резервной мощно­сти системы.

на­грузок энергосистемы в течение го­да, откуда видно, что наибольшая суточная нагрузка в начале года равна Р΄_нг В течение весенних и летних месяцев она уменьшается, достигает некоторого минимума, затем быстро увеличивается и к кон­цу года достигает значения Р"_нг> Р΄_нг. Установленная мощность электростанций увеличивается в те­чение года ступенями по мере уста­новки новых агрегатов. В начале года она составляет Р΄_уст, в конце года Р΄΄_уст. Разность ординат графи­ков Р_уст (t) и Р_нг(t) определяет мощность, используемую в качестве резервной мощности Р_рез, а также мощность, которая может быть использована для ремонта агрегатов, Р_рем. Последняя, как видно из рис. 8.2, непостоянна и имеет максимальное значение в те­чение летних месяцев при снижении нагрузки системы. Агрегаты КЭС, ТЭЦ и АЭС, как правило, выводят в плановый ремонт летом, агрегаты ГЭС — зимой, когда речной сток или расход воды в реке резко сни­жается и агрегаты ГЭС не могут быть полностью использованы. За­штрихованная часть графика опре­деляет время и мощность агрегатов, которые могут быть одновременно выведены в ремонт в течение года без ущерба для нормальной работы системы и электроснабжения потре­бителей.