§ 61. Покрытие суточных графиков нагрузки и определение необходимой мощности резерва
Место, отводимое гидростанции при покрытии графиков нагрузки энергосистемы, зависит от ряда условий. Из них наибольшее влияние оказывают: состав энергетической системы; гидравлический режим реки и степень зарегулированности стока; мощности, типы и характеристики агрегатов электростанций, входящих в систему, и характер графиков нагрузки.
В энергосистеме, состоящей из гидростанции и тепловой станции, место ГЭС в графике нагрузки определяется степенью зарегулированности стока. При ограниченном суточном регулировании использование ГЭС в пиковой части графика возможно постольку, поскольку это позволяет емкость водохранилища.
При неограниченном суточном регулировании гидростанция может быть полностью использована в пиковой части суточного графика нагрузки.
Вообще размещение гидростанции на графике нагрузки должно производиться, исходя из условий получения наибольшей возможной выработки энергии при полном использовании установленной мощности ГЭС.
В связи с неравномерным распределением стока в течение года может быть принят следующий порядок работы ГЭС и ТЭС: в период малых расходов в реке, например зимой, нижняя часть графика нагрузки обеспечивается тепловой станцией, а верх графика покрывается гидростанцией. В период больших расходов в реке, за исключением периода половодья, гидростанцию целесообразно загружать полностью при данных возможностях водотока, а недостаток энергии, если таковой будет иметь место, покрывать за счет работы тепловой станции.
При наличии в энергосистеме гидростанции с сезонным регулированием стока задача размещения ее в графике решается в направлении оптимального использования энергии водотока.
В маловодные годы ГЭС используется в пиковой части графика нагрузки, чем достигается наибольшее использование установленной мощности. В многоводные годы целесообразным является использование ГЭС в полупиковой или базисной частях графика, в зависимости от выработки энергии и конфигурации суточного графика нагрузки.
В системе, состоящей из ряда гидростанций, распределение отдельных станций в покрытии графика нагрузки системы всецело зависит от физико-географических условий водотоков и типа регулирования стока. Когда гидростанции расположены на водотоках, находящихся в одинаковых физико-географических условиях, и все располагают суточным регулированием стока, размещение их на графике нагрузки производится в зависимости от условий суточного регулирования. Гидростанции, располагающие худшими условиями регулирования стока, т. е. имеющие меньший объем водохранилища, размещаются, исходя из полного использования суточной выработки энергии, т. е. в базисной и полупиковой частях графика. Станциям, имеющим хорошие условия регулирования, лучше предоставлять пиковую и, если возможно, среднюю часть графика нагрузки; ГЭС, не имеющие суточного регулирования, располагаются в нижней части графика. Гидростанциям с сезонным регулированием стока целесообразно отводить нижнюю и среднюю части графика нагрузки, а ГЭС с суточным регулированием покрывать пиковую часть.
Размещение на графике нагрузки гидростанций, расположенных на разных реках, производится примерно следующим образом: гидростанциям на реках с относительно равномерным стоком рациональнее предоставлять покрытие базисной части графика; станциям на водотоках с значительными колебаниями стока предоставляется средняя и верхняя части графика в зависимости от вида регулирования стока и водности года.
При работе ГЭС совместно с крупной энергосистемой режим работы ее зависит от возможностей выработки энергии гидростанцией и требований, предъявляемых к ней крупной энергосистемой. Параллельная работа ГЭС с крупной энергосистемой позволяет увеличить выработку энергии гидростанцией, так как при отсутствии потребления энергия может передаваться в систему; при увеличенном спросе дефицит покрывается за счет энергосистемы.
Распределение нагрузок между гидростанциями и тепловыми станциями для покрытия расчетного графика нагрузок удобно производить с помощью анализирующей кривой. Построение анализирующей кривой производится по графику нагрузки точно так же, как и построение кривой использования стока по графику притока. По оси абсцисс откладываются величины выработки энергии в кВт-ч. а по оси ординат — мощности. Таким образом, каждая точка анализирующей кривой показывает выработку энергии при работе электростанции по графику нагрузки с мощностью, определяемой ординатой данной точки. Очевидно, что разность абсцисс двух точек анализирующей кривой будет показывать величину выработки энергии при мощности ГЭС, определяемой разностью ординат этих точек. Отсюда следует, что в пределах анализирующей кривой заданную мощность ГЭС можно расположить в масштабе по оси ординат так, чтобы получилась требуемая выработка энергии. Пользуясь этим свойством анализирующей кривой, подбирают наиболее выгодное размещение ГЭС на графике нагрузки, т. е. с возможно наибольшей выработкой при наибольшей используемой мощности.
Расчет покрытия суточных графиков нагрузки гидростанциями производят для четырех сезонов расчетных лет. При этом рассматривается работа ГЭС в энергосистеме и ее изолированная работа до момента включения в систему. На рис. 116 показан суточный зимний график нагрузки энергосистемы и его покрытие гидростанциями и тепловым резервом при помощи анализирующей кривой.
Аналогичным образом с помощью анализирующей кривой оценивается покрытие весеннего, летнего и осеннего графиков нагрузки для всех расчетных годов.
Из всех расчетных вариантов выбирается наихудший для назначения мощности резерва. В данном случае таковым является покрытие январского графика в маловодный год обеспеченностью 90%.
Pис.116. Покрытия графика нагрузки с помощью анализирующей кривой.
Учитывая то обстоятельство, что дефицит пиковой мощности графика нагрузки в размере 2165—1910=225 кВт имеет продолжительность один час и то в маловодный год обеспеченностью 90%, вырабатываемой и потребляемой энергии, а также баланса мощности, развиваемой гидростанцией и потребляемой по графику.
Рис. 117. Годовой график нагрузки энергосистемы.
1 — максимальная потребляемая мощность, 2 — максимальная мощность ГЭС, 3 — потребляемая энергия, 4 — избыток энергии ГЭС, 5 — требуемая энергия резерва.
Энергобаланс составляется для каждого расчетного года заданной обеспеченности на основе водноэнергетических расчетов и графиков потребления. Энергобаланс составляется в табличной форме, и основные величины: максимальные суточные и среднесуточные мощности ГЭС и потребителей энергии — наносятся на график. Наличие энергобаланса позволяет установить требуемый резерв мощности и выработки в течение года и определить наличие избытков мощности и энергии в отдельные месяцы в течение года.
Для примера на рис. 117 показан годовой график нагрузки энергосистемы и его покрытие гидростанциями в средневодном году. Этот график построен по данным табл. 120, составленной на основании водноэнергетических расчетов ГЭС. Выработка энергии по месяцам принималась равной выработке по водотоку, ограниченной по установленному оборудованию и по потреблению. Выработка резерва определена как разность между требуемой выработкой и выработкой ГЭС.
Таблица 137
Как видно из табл. 137, при общей потребной энергии системы в 7491 тыс. кВт-ч выработка гидростанциями в среднем году составляет 7398 тыс. кВт-ч; на долю резерва приходится 93 тыс. кВт-ч. Дефицит мощности и энергии падает на февраль, когда имеет место наибольшая сработка водохранилища ГЭС № 2. Наряду с этим в другие месяцы года наблюдается избыток мощности и энергии на гидростанциях. Так, за период половодья (III, IV, V) при работе гидростанций на общий график энергосистемы не используется возможная выработка ГЭС в количестве 747 тыс. кВт-ч. Разность координат графика между располагаемой мощностью гидростанций и требуемой показывает величину свободной мощности в системе в течение каждого месяца.
