Маневренные возможности ТЭС в настоящее время ограничиваются неготовностью технологической автоматики котлоагрегатов действующих ТЭС к работе в режиме непрерывного автоматического регулирования при изменении нагрузки по диспетчерскому графику и при знакопеременных возмущающих воздействиях.
Существующее состояние технологической автоматики ТЭС. Эксплуатация систем технологической автоматики котлоагрегатов в переменных режимах производится сейчас, как правило, в полуавтоматическом режиме при участии оперативного персонала в ведении режима в связи с необходимостью изменения с помощью персонала состава вспомогательного оборудования, состава, структуры, настроек регуляторов и др.
В отрасли отсутствует опыт эксплуатации систем ПР блочных ТЭС и систем автоматического управления мощностью (САУМ) ТЭС любого типа в режиме непрерывного автоматического регулирования.
Причиной отсутствия опыта работы ТЭС в режиме непрерывного автоматического регулирования является несовершенство используемых технических средств автоматизации, арматуры, датчиков, не устраняемая типовыми штатными системами регулирования взаимосвязь контуров регулирования расходов питательной воды, воздуха и топлива, низкий запас устойчивости регулирования давления острого пара и мощности энергоустановки и др.
Состояние штатных регуляторов котлоагрегатов ТЭС различно. Часть из них по указанным причинам или не введена в эксплуатацию, или используется только в качестве стабилизаторов технологических параметров при работе энергоустановки с неизменной нагрузкой и выводится из действия на время изменения нагрузки по диспетчерскому графику, или не может обеспечить требуемого запаса устойчивости в нормальной эксплуатации.
Тем не менее, существующая технологическая автоматика ТЭС, пригодная для эксплуатации в полуавтоматическом режиме, при наличии предупредительной сигнализации о происходящем управляющем воздействии ПР или ВР позволяет привлекать ТЭС к участию в работе спорадически действующих ПР и ВР.
В настоящее время совершенствование действующей технологической автоматики ТЭС с целью выполнения требований ПТЭ по регулированию частоты [1,2] регламентируется Приказами РАО “ЕЭС России” № 368 от 3/VII 2000 г. “О мероприятиях по выполнению на электростанциях требований ПТЭ по регулированию частоты” и № 553 от 15/Х 2001 г. “О первичном регулировании частоты в ЮС России” и обеспечивается соответствующими методическими материалами [3,4] и действующими требованиями к автоматизации [5] и маневренности оборудования [6 - 9].
Совершенствование действующей технологической автоматики с целью обеспечения полноценного участия ТЭС в ПР и ВР предусматривает необходимость:
перевода режима эксплуатации технологической автоматики из полуавтоматического в автоматический с внедрением штатной автоматики котлоагрегата в полном объеме;
минимизации колебательности переходных процессов на ТЭС, привлекаемых к участию в ПР и ВР, определяемой индивидуальными динамическими особенностями и взаимодействием различных контуров регулирования параметров режима котлоагрегата [10];
согласования резонансной частоты контура регулирования мощности энергоустановок [11 - 13] с частотными характеристиками возмущающих воздействий ПР и ВР, отображаемым их спектральными плотностями [14].
Реконструкция технологической автоматики ТЭС.
По данным ЗАО Интеравтоматика возможности эксплуатации технологической автоматики в непрерывном переменном режиме при изменении нагрузки энергоблока по диспетчерскому графику или при скачкообразных возмущениях можно достичь в рамках реконструкции средств контроля и управления энергоустановками на базе микропроцессорного комплекса программно-технических средств в объеме, обеспечивающем решение штатных задач автоматического регулирования АСУ ТП энергоустановки.
Однако вопросы эксплуатации технологической автоматики в режиме автоматического непрерывного регулирования при возмущениях случайного характера и вопросы согласования резонансной частоты ПР энергоустановки с частотной характеристикой возмущений по частоте электрической сети в нормальных режимах энергосистемы Интеравтоматикой не исследовались.
Поэтому предложение Интеравтоматики использовать ее технические решения по комплексной автоматизации энергоблоков для обеспечения возможности участия энергоблоков в ПР и ВР, как и результаты новых разработок САУМ энергоблоков, выполненных “Фирмой ОРГРЭС” и УралОРГРЭС на базе современной вычислительной техники “Прософт” и “Квинт”, требуют экспериментальной проверки при воздействии знакопеременных непрерывных возмущений.
Специальной проверки требует также функциональная готовность предлагаемых САУМ энергоблоков к участию в ВР, поскольку САУМ энергоблоков в качестве объектов управления ВР должны обеспечивать возможность решения ряда специфических задач, например, ввода ограничений по величине и скорости изменения мощности энергоблока в соответствии с нормами маневренности, обеспечения безударности включения - отключения САУМ и др. Кроме того, на ТЭС должен быть создан и общестанционный уровень управления мощностью ТЭС.
Газотурбинные и парогазовые установки.
В настоящее время отсутствуют данные о располагаемых характеристиках маневренности ГТУ и ПГУ при их участии в ПР.
Анализ материалов совместного заседания НТС РАО “ЕЭС России”, НС РАН по проблемам надежности и безопасности больших систем энергетики и Комиссии по газовым турбинам РАН по теме: “О готовности ГТЭ-110 к промышленному освоению. Перспективы использования турбины, в том числе при создании одновального модуля ПГУ-170” (28ЯП 2001 г.) показывает, что при разработке перспектив внедрения ГТУ и ПГУ и оценке их экономичности не учитывается располагаемая маневренность оборудования, несмотря на наличие действующих “Технических требований к маневренности энергетических парогазовых установок блочных тепловых электростанций” [15].
При обсуждении вопросов о готовности к освоению и перспективах использования ГТУ и ПГУ, несмотря на наличие требований к маневренности этого оборудования [15], не фигурируют данные о достигаемых характеристиках маневренности рассматриваемого оборудования: заводских, теоретических и/или экспериментальных. Выполненное сопоставление основных характеристик газовых турбин проведено без оценки их маневренности и определения влияния достигаемой маневренности на экономичность оборудования. Ранее выданные заводам отраслевые технические условия на изготовление ГТУ и ПГУ не проверены на соответствие современным требованиям к маневренности оборудования.
Отсутствуют технические требования к маневренности ГТУ и ПГУ, предназначаемых для использования в малой энергетике.
Важность вопроса возрастает в связи с тем, что в отношении ГТУ и ПГУ ставится задача замещения ими паротурбинных установок, сжигающих газ.
С целью ликвидации неопределенности в отношении характеристик маневренности ГТУ и ПГУ техническим совещанием организаций отрасли в Департаменте научно-технической политики и стратегии развития РАО “ЮС России” разработана программа действий, предусматривающая:
внесение необходимых дополнений в действующие “Технические требования к маневренности энергетических парогазовых установок блочных тепловых электростанций”;
проверку отраслевых технических условий, ранее выданных заводам на изготовление ГТУ и ПГУ, на соответствие современным требованиям к маневренности оборудования;
подготовку предложений по техническим требованиям к маневренности ГТУ и ПГУ, планируемых для использования в малой энергетике;
получение от заводов-изготовителей данных о гарантируемых ими характеристиках маневренности ГТУ и ПГУ различного типа;
физическое и математическое моделирование динамических процессов головных образцов ГТУ и ПГУ с учетом системных вопросов;
испытания маневренных возможностей ПГУ-450 на Северо-Западной ТЭЦ;
испытания ГТУ на стенде с учетом их функционирования в составе ПГУ и необходимости решения системных вопросов.
Однако начало работ по указанной программе задерживается в связи с отсутствием их финансирования.
