ГЛАВА 6
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ,
ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ГРАФИКОВ НАГРУЗОК
ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
Режим работы отдельных звеньев ЭЭС (электростанций, НЭ, подстанций, ЛЭП, котлов, турбин) должен быть подчинен общим требованиям, предъявляемым к режиму работы ЭЭС в целом, при условии его безопасности для оборудования отдельного звена.
Однако для выполнения этих общих требований к режиму каждого звена предъявляются требования: 1) надежности и безопасности работы каждого звена для обслуживающего персонала и оборудования; 2) максимальной экономичности его работы при загрузке, заданной условиями наибольшей экономичности режима работы системы; 3) возможности полного использования всей располагаемой мощности каждого звена.
Применение НЭ для выравнивания графиков электрических нагрузок ЭЭС способствует выполнению второго и третьего требований.
Установление правильного режима работы каждой электростанции ЭЭС связано с проблемой создания оптимального режима как для ЭС в целом, так и для каждого агрегата в отдельности. Требование максимальной надежности и экономичности режима ЭС в целом является определяющим в вопросах распределения нагрузок между отдельными агрегатами.
Особенностью режима работы электрических сетей является его зависимость от режима ЭС и потребителей. Режим работы электрических сетей определяется схемой соединений, установкой ответвлений трансформаторов и режимом работы ЭС и потребительских установок. Таким образом, его регулирование сводится к изменению схемы соединений сетей путем включения или отключения отдельных линий и трансформаторов, перевода их с одной системы шин на другую и т. д. Режим работы НЭ также определяется режимом работы ЭС и потребителей электроэнергии и, в свою очередь, оказывает влияние на режимы работы ЭС и электрических сетей.
В общем случае задача заключается в том, чтобы для каждого расчетного интервала времени общего периода оптимизации Т определить: состав агрегатов и распределение нагрузки между ними; мощность, выдаваемую (в режиме разряда) или потребляемую (в режиме заряда) НЭ, обеспечивающие минимум эксплуатационных затрат и выполнение всех ограничений по надежности. На решение задачи влияют тип применяемого НЭ, место его установки, энергетические характеристики, расходы на пуск и останов агрегатов, вид, сорт и стоимость топлива на ТЭС, потери мощности, ограничения (по стоку на ГЭС, в электрических сетях, на комбинации работающих агрегатов) и т. д.
Данная задача является нелинейной, целочисленной и многоэкстремальной, кроме того, она многопараметрическая. Чтобы получить ее решение, приходится сравнивать множество возможных вариантов.
Эксплуатационные расходы на производство, накопление, передачу и распределение электрической энергии (И) зависят от: 1) внешних факторов (И0), главными из которых, являются характеристики подключенной нагрузки; 2) режима ЭЭС [И(Р)], на который можно воздействовать через систему управления. Эксплуатационные расходы И определяются следующей формулой:
И=И0+И(Р). (6.1)
Первая составляющая И0 не зависит от режима ЭЭС и ею можно пренебречь при решении задач оптимизации. В нее входят приведенные капиталовложения в сооружение ЭЭС и амортизационные отчисления от них. Вторая составляющая И(Р) характеризует эксплуатационные расходы на выработку заданного количества энергии и зависит от режима ЭЭС, состава и загрузки включенного в работу оборудования.
Решение задачи управления режимами НЭ заключается в определении управляющих воздействий, обеспечивающих минимум расходов на производство, накопление, передачу и распределение электроэнергии. Выражение для определения ежегодных эксплуатационных расходов может быть получено из выражения (3.22) исключением составляющих, учитывающих капиталовложения на сооружение ЭЭС:
Задачу оптимизации режимов ЭЭС необходимо решать, учитывая ряд ограничений. К ним в первую очередь относятся ограничения: по применению отдельных видов топлива, связанные с топливной конъюнктурой; по использованию гидроресурсов, обусловленные необходимостью обеспечить нужды неэнергетических водопользователей; по условиям надежности (бесперебойности) энергоснабжения; нормативы по качеству энергии. В то же время проводятся исследования по их оптимизации на основе сопоставления влияния на экономичность работы ЭЭС и смежных отраслей народного хозяйства. Более подробно они будут рассмотрены ниже.
Таким образом, регулирование межсистемных перетоков, управление режимами устройств аккумулирования энергии и ЭС различных типов подчинены единой цели — обеспечению наиболее экономичной работы ЕЭС СССР при рациональном расходовании энергетических ресурсов и удовлетворении требований надежности энергоснабжения и качества энергии. Исходя из этого ставится задача выбора оптимального режима работы НЭ в ЭЭС. В § 6.2 рассматриваются методы, применяемые для решения поставленной задачи.
