Стартовая >> Архив >> Резервы мощности в электроэнергетических системах

Оперативный резерв и дефицит мощности в энергосистеме - Резервы мощности в электроэнергетических системах

Оглавление
Резервы мощности в электроэнергетических системах
Введение
Классификация надежности
Оперативный резерв и дефицит мощности в энергосистеме
Отказ генерирующих блоков
Ремонтный резерв мощности
Народнохозяйственный ущерб от недоотпуска электроэнергии
Режимная надежность энергосистем
Оптимальная стратегия ограничения нагрузки при выборе трансформаторов

Глава 2. ОПЕРАТИВНЫЙ РЕЗЕРВ И ДЕФИЦИТ МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
Надежность любой системы, в том числе и электроэнергетической, определяется характером и степенью резервирования. Система не может работать длительное время на пределе своих технических и функциональных возможностей, поскольку любые случайные возмущения ее параметров или условий функционирования неизбежно приведут к нарушению работоспособности. Каждый элемент, агрегат, узел, подсистема системы должны быть нечувствительными в определенных пределах к внешним возмущениям, т. е. они должны обладать некоторым резервом технического ресурса, мощности, энергии, структуры и т. д. В частности, располагаемая мощность ЭЭС должна быть больше максимальной мощности нагрузки, иначе любой отказ, связанный с отключением генерирующей мощности, приведет к дисбалансу генерации и потребления, а следовательно, и к снижению частоты, отклонение которой от номинального значения рассматривается как отказ функционирования. При предельной загрузке электропередачи случайное увеличение мощности может привести к нарушению термической стойкости или статической устойчивости. Отсутствие трансформаторного резерва на понизительной подстанции связано с отключением нагрузки при аварийном или плановом отключении трансформатора. Число примеров необходимости резерва в ЭЭС может быть многократно умножено.
Численное обоснование резерва базируется на технико-экономическом анализе. С одной стороны, увеличение резерва приводит к увеличению безотказности, а следовательно, и к уменьшению математического ожидания ущерба от ненадежности системы, а с другой стороны, увеличение резерва связано с дополнительными капитальными вложениями и увеличением годовых эксплуатационных расходов. Оптимальный резерв определяется минимумом приведенных затрат [4]. В то же время многократные расчеты, опыт проектирования и эксплуатации позволяют ввести некоторые нормативы, удовлетворение которых позволяет избежать громоздких оптимизационных расчетов [5].
Одной из наиболее важных задач резервирования в ЭЭС является обоснование резерва, предназначенного для компенсации случайных событий, приводящих к дефициту мощности (спрос превышает предложение). Дефицит мощности может возникнуть по двум причинам. Во-первых, возможно случайное отключение генерирующей мощности, а во-вторых,— незапланированное повышение спроса мощности Рн нагрузки.

Резервы мощности в энергосистеме
Рис. 5. Резервы мощности в энергосистеме

Для последующего изложения важны следующие определения мощностей узла или системы в целом (рис. 5):
—      установленная мощность Ру — сумма номинальных мощностей всех агрегатов узла (системы);

  1. располагаемая мощность Рр — установленная мощность, уменьшенная из-за несоответствия реальных мощностей номинальным (зашлаковка котла), невозможности использования генерации в полном объеме (недостаточная пропускная способность системы последовательно включенных элементов), а также из-за вынужденных режимов генерации электрической энергии (ТЭЦ);

—      рабочая мощность — располагаемая мощность системы, уменьшенная на располагаемую мощность агрегатов, находящихся в состоянии планового (Рпл) и аварийного (Рав) простоев (ремонтный и аварийный резервы);
— оперативный резерв мощности Роп предназначен для покрытия нерегулярных колебаний нагрузки и возможного отключения генерирующей мощности

Он состоит из отключенного резерва Роткл — суммарной мощности всех отключенных агрегатов, которые могут быть введены в работу за время, ограниченное условиями их пуска, и вращающегося резерва — генерирующей мощности, которую можно использовать практически мгновенно при увеличении нагрузки системы;
полный резерв генерирующей мощности — разность между располагаемой мощностью энергосистемы и ее нагрузкой. Полный резерв можно представить как сумму ремонтного (предназначенного для проведения капитального, среднего и текущего ремонта и реконструкции оборудования электростанций), аварийного (предназначенного для ремонта аварийно отключенных агрегатов) и оперативного резервов.

На надежность ЭЭС непосредственно влияет размер оперативного резерва. В условиях эксплуатации заданы значения располагаемой мощности ЭЭС или значения полного резерва мощности, поэтому изменить оперативный резерв в течение рассматриваемого периода времени и, следовательно, воздействовать на надежность системы можно только изменением плана ремонта генерирующего оборудования, а также оборудования электропередач, ограничивающих обмен мощностью между смежными районами энергосистемы.

Рис. 6. График мощности по продолжительности

Задача, таким образом, заключается в распределении полного резерва мощности между его ремонтной и оперативной составляющими как во времени, так и между подсистемами.
По своей математической сущности рассматриваемые величины подразделяются на два класса: детерминированные и случайные (вероятностные).
К детерминированным можно отнести установленную мощность и ремонтный резерв. Безусловно, и здесь существуют случайные отклонения (сорван план ввода нового оборудования или ремонт агрегата переносится на другой срок из-за отсутствия запасных частей и др.), однако при оценке надежности ЭЭС этими факторами можно пренебречь. В наибольшей степени вероятностную сущность проявляют нагрузка и аварийно-отключенная мощность ЭЭС.
Мощность нагрузки. Наиболее характерной вероятностной величиной является нагрузка ЭЭС, поскольку она определяется большим числом случайных факторов: моменты включения или отключения электроприемников, степень их загруженности по технологии производства, желание или нежелание обслуживающего персонала интенсивно поработать и др. Нагрузка меняется как в течение суток (суточный цикл), так и в течение года (сезонное колебание нагрузки). Временная нерегулярность нагрузки имеет также случайный характер и, безусловно, должна приниматься во внимание при анализе надежности электроснабжения потребителей. В задачах оценки резервов нагрузка достаточно хорошо характеризуется графиком по продолжительности (рис. 6).

Точка с координатами Р, t указывает на то, что в течение 1 часов в году нагрузка системы будет не меньше Р. Если время выразить в о. е., то данный график можно рассматривать как функцию распределения Ф (DPC) случайной величины DPс=Рмакс— Рн (сезонное изменение нагрузки).
Максимальная мощность нагрузки (максимальный спрос) Рмакс является также случайной величиной с математическим ожиданием Рмакс. Это прогнозируемая величина. Отсюда возможна ошибка прогноза ∆РН =Рмакс— Рмакс, которая достаточно хорошо описывается нормальным распределением с нулевым математическим ожиданием и средним квадратическим отклонением σн [6]. С учетом введенных величин оперативный резерв (в дальнейшем просто резерв) мощности может быть представлен в виде
(2.1)



 
« Расчет ресурсов для ремонта энергооборудования с использованием вычислительной техники   Ремонт электрооборудования на судах »
электрические сети