Основные характеристики режима работы энергосистемы

Основной характеристикой режима энергосистемы является график нагрузки. Активная мощность, потребляемая в данный момент времени всеми потребителями энергосистемы, включая собственные нужды электростанций и потери мощности в энергосетях, называется нагрузкой. Кривая изменения нагрузки во времени называется графиком нагрузки. Графики нагрузки делятся на регулярные и нерегулярные.

I зона - базовая

Полупиковая

II зона - пиковая

Р, МВт

Рmax

Рmin

Рср

Суточный график нагрузки:

Нагрузка ночью минимальная, вечером – максимальная.

– среднесуточная нагрузка.

Показатели суточного графика нагрузки:

1. Продолжительность использования максимальной нагрузки
h_max=Э_сут/P_max, час, до 24 часов

2. Продолжительность использования установленной мощности, под которой понимается суммарная номинальная активная мощность всех генераторов электростанций энергосистемы.
h_уст=Э_сут/N_уст, час

3. Коэффициент использования установленной мощности
, о.е.

4. Коэффициент заполнения (плотности) графика нагрузки – определяется отношением среднесуточной нагрузки к максимальной.

, о.е.

5. Коэффициент неравномерности суточного графика нагрузки – определяется отношением минимальной нагрузки к максимальной:

, о.е.

Бытовые графики нагрузки энергосистем

1. Продолжительность использования максимальной нагрузки
h_max=Э_год/P_max, час, до 8760 часов.

2. Коэффициент неравномерности годового графика нагрузки - определяется отношением минимального летнего максимума к максимальной нагрузке зимы:
, о.е.

 

Лекция 2. Резерв мощности и энергии

Для снабжения потребителей электроэнергией в энергосистеме необходимо иметь резерв мощности и энергии.

Резерв мощности нужен:

1. Для покрытия случайных пиков нагрузки (резерв нагрузки/нагрузочный резерв)

2. Для замены оборудования, вышедшего из строя в виду аварии (аварийный резерв)

3. Для возможности вывода части оборудования в ремонт (ремонтный резерв)

 

Под резервом мощности понимают N_рез=N_{расп(олагаемая)} – P, где Р – нагрузка с учетом всех видов потерь.

Нагрузочный резерв – это мощность необходимая для поддержания в энергосистеме заданной частоты при внеплановых случайных колебаниях нагрузки.

Особенность: Он всегда должен быть готов к использованию, его располагают на рабочих агрегатах путем их некоторой недозагрузки.

Требования к этим агрегатам: скорость набора и сброса нагрузки на этих агрегатах должна быть соизмеримой с изменением нагрузки в энергосистеме. Этот резерв колеблется от 1 до 5 % и зависит от масштабов системы, т.е. чем больше энергосистема, тем меньше нагрузочный резерв.

Резерв энергии

Резерв энергии в энергосистемах предусматривается для компенсации сниженной выработки на электростанциях с ограниченными энергоресурсами.

ГЭС и ТЭС работают на определенном виде топлива.

1. В виде запаса воды в водохранилище

2. В виде запаса (органического) топлива на ТЭС

Баланс мощностей энергосистемы

Баланс мощностей энергосистемы сводится к тому, что в каждый момент времени генерация мощности всех электростанций должна равняться суммарной нагрузке потребителей плюс потери в сети.

SN_i(t)=SP_g(t)+St_m(t)

i – номер электростанции в системе

m – номер элемента распределительной сети

Мощность генерации электростанций энергосистемы для удовлетворения спроса потребителей называется рабочей мощностью.

N_раб ^макс ≤ N_уст – ВСЕГДА

N_уст ^мин = N_раб + N _рез ^сист

Обязательно соблюдения баланса мощностей между ГЭС и ТЭС. При уменьшении рабочей мощности ГЭС должна увеличиваться рабочая мощность ТЭС. Часть установленной мощности ГЭС, которая не может быть уменьшена без соответствующего увеличения установленной мощности ТЭС или АЭС называется вытесняющей мощностью.

N_вытесн ^ГЭС = N _раб ^{ГЭС макс} + N _рез ^ГЭС

 

В некоторых случаях, оправдываемых экономией, целесообразным является установка дополнительной мощности, которая называется дублирующей мощностью.

N_уст ^ГЭС = N _вытесн ^ГЭС + N_дубл ^ГЭС = N _раб ^{ГЭС макс} + N _рез. ^ГЭС + N_дубл ^ГЭС

N _рез. ^ГЭС = N _н.р. ^ГЭС + N _а.р. ^ГЭС

 

 

Баланс энергии системы составляют для сопоставимых размеров потребности энергосистемы в электроэнергии с возможным производством ее на электростанциях и получения из других энергосистем.

Э_сист = Э _тэс + Э _ГЭС ± Э_{переток}.

 

Аварийный резерв

Обеспечивает нормальное электроснабжение при выходе из работы элементов энергосистемы (котлоагрегаты ТЭС, турбины, генераторы, сети и т.д.).

Величина аварийного резерва зависит от следующих параметров:

1. Структура энергосистемы.

2. Единичные мощности агрегатов.

3. Аварийность агрегатов.

Под аварийностью агрегатов понимают вероятность его аварии, определяемой по отношению числа часов всего простоя ко всему календарному времени работы агрегата, т.е. без учета планового простоя.

g = h_авар/(h_авар + h_раб)

 

Ремонтный резерв:

1. Аварийный

2. Планопредупредительный

a. Текущий – ремонт производится в период снижения нагрузок и не требует полной разборки агрегата.

b. Капитальный – требует разборку агрегата. Продолжительность такого ремонта: на ГЭС – 0,5 месяца, на ТЭС: 0,5 мес. – для агрегатов с поперечными связями, 1 мес. – для блочных агрегатов.

Частота выхода в ремонт.

ГЭС – 1 раз в четыре года.

Паровые котлы - 1 раз в 2 года.

Турбогенераторы (ТЭС) – 1 раз в 2-3 года.