Глава шестая
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЭС
6.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Необходимость определения рационального режима прохождения графика нагрузок ТЭС вызвана, в первую очередь, неравномерностью диспетчерского графика электрических нагрузок энергосистем.
Рационализация режима работы оборудования ТЭС в резкопеременном графике электрических нагрузок энергосистем позволяет достичь значительной экономии топлива практически без дополнительных капиталовложений и эксплуатационных затрат. Это приводит к снижению себестоимости производимой электроэнергии. Кроме того, сберегаются невозобновляемые топливные ресурсы, что очень важно для районов с ограниченными природными запасами топлива, уменьшается износ средств добычи, транспорта, подачи, приготовления топлива, а также теплоиспользующего оборудования [166].
Оптимизация режимов работы ТЭС способствует также сокращению выбросов вредных продуктов сгорания топлива в окружающую среду.
Таким образом, рациональное распределение нагрузок между агрегатами ТЭС является важной задачей. Решение этой задачи важно при использовании энергетических характеристик оборудования, выражающихся зависимостью расхода теплоты (топлива) от электрической нагрузки: Q = f(Wb).
В каждом конкретном случае при работе как однотипного, так и разнотипного оборудования имеется одно значение распределения нагрузок между агрегатами, при котором удельный расход топлива минимальный. Определение оптимального режима работы агрегатов ТЭС производится методом относительных удельных приростов расхода теплоты [2, 166].
Если на ТЭС установлено п энергоблоков (агрегатов) с различными энергетическими характеристиками, то оптимальное решение задачи суммарной нагрузки на ТЭС и ее распределение между агрегатами можно определить путем нахождения минимального суммарного расхода теплоты по п агрегатам, т. е.
(6.1)
В принципе решение такой задачи можно произвести, пользуясь методом условного экстремума Лагранжа. Расчеты по методу Лагранжа показывают, что для обеспечения минимального расхода теплоты на работающих агрегатах нагрузка на них должна быть такой, чтобы значение удельных приростов расходов теплоты этих агрегатов было одинаковым [2], что не всегда достижимо в условиях эксплуатации.
В реальных условиях работы ТЭС задача ставится несколько шире: оптимизация режимов работы оборудования производится с учетом обеспечения требуемой маневренности и достаточной надежности. Решение задачи экспериментальным путем ставит такую же цель, как и решение задач оптимизации режимов работы оборудования другими способами, а именно рациональный способ прохождения ТЭС графика нагрузки должен сводиться к такому распределению нагрузки между агрегатами, при котором достигается минимум непроизводительных расходов теплоты. В то же время при исследовании вариантов прохождения минимальных нагрузок возможны случаи, когда находятся несколько вариантов, примерно равноценных (существенно не отличаются по расходу топлива). В этом случае, как правило, следует выбирать вариант более простой с меньшим количеством переключений и пусковых операций.
Основные варианты прохождения минимальных нагрузок можно свести к следующему:
пропорциональное снижение нагрузки всех энергоблоков;
глубокая разгрузка отдельных энергоблоков, перевод их на минимальную нагрузку с сохранением номинальной или близкой к ней на остальных; останов части энергоблоков на время провалов с сохранением номинальной или близкой к ней нагрузки на оставшихся в работе;
останов части энергоблоков и перевод отдельных энергоблоков на минимальную нагрузку с сохранением номинальной нагрузки на остальных.
Для решения задачи по рационализации режимов работы ТЭС экспериментальным путем необходимо исследовать режимы пусков энергоблоков из различного теплового состояния, определить потери топлива на пуски энергоблоков, минимальную их нагрузку и экономичность в регулировочном диапазоне нагрузок, т. е. выполнить большой объем экспериментальных исследований. Таким образом, задачу для ТЭС наиболее рационального прохождения минимумов электрических нагрузок можно решить с достаточной точностью, сравнив следующие способы: частичное снижение нагрузки агрегатов вплоть до минимально возможной или отключение отдельных агрегатов и повышение нагрузки на оставшихся в работе до номинального значения. Известно, что если нагрузка электростанции снижается отключением агрегатов, то возникают дополнительные потери топлива дельта В, вызванные потерями на цикл останов — простой — пуск агрегата, которые являются функцией времени простоя и режима его пуска. Если провал нагрузки электростанции производить разгрузкой всех агрегатов, то возникают дополнительные потери топлива от снижения их нагрузки по сравнению с работой агрегатов при номинальной или близкой к ней нагрузках:
(6.2)
Если дополнительные потери от разгрузки агрегатов по сравнению с потерями в варианте отключения отдельных при заданной продолжительности работы и определенной нагрузке агрегатов меньше потерь на пуск, тогда следует их разгружать, и, наоборот, если эти потери больше потерь на пуск, следует останавливать агрегат. Для решения поставленной задачи необходимо в каждом конкретном случае во всем регулировочном диапазоне нагрузок определить время работы агрегатов, удовлетворяющее следующему уравнению:
(6.3)
где
Здесь Вп и Вп±к—расход топлива при работе п или n + k агрегатов; п и k — число работающих и пускаемых агрегатов; т — длительность провала нагрузки, при которой потери топлива от разгрузки п агрегатов и работе n±k агрегатов будут одинаковы; Δβ, — экономия топлива благодаря работе измененного числа агрегатов; Впуск потери топлива на цикл останов — простой — пуск агрегата при прохождении провала нагрузки электростанции.
Решая уравнение (6.3) относительно времени, получаем длительность провала нагрузки, при которой потери топлива от разгрузки всех агрегатов и отключения k будут одинаковы.
Если длительность провала нагрузки превышает время, полученное при решении уравнения, то выгоднее снижать нагрузку ТЭС отключением агрегатов. Если же длительность провала меньше полученного времени, то выгоднее снижать мощность ТЭС разгрузкой агрегатов.
