Критерий выгодности отключения

Критерий основан на сравнении удельного расхода топлива агрегата с относительным приростом расхода топлива системы и позволяет выбирать рациональную очередность пуска (останова) агрегатов без определения суммарной экономии топлива в системе.

Пусть нагрузка систем Р распределена наивыгоднейшим образом между агрегатами, при этом относительные приросты системы и агрегатов равны Ьр. Отключим j -й агрегат, который работал с мощностью P_j и расходом топлива В_j. Допустим, что мощность агрегата мала по сравнению с мощностью системы и при отключении агрегата относительный прирост b _с не изменится. Тогда оставшиеся в работе агрегаты загрузятся дополнительно на P_j и расход топлива на них возрастет на

Если , то отключение j -го агрегата выгодно. Граница выгодности b _с P_j = В_j. Разделим обе части на P_j и, поскольку удельный расход топлива b _уд= B_j / Pj, агрегат выгодно отключать, если его удельный расход топлива больше или равен относительному приросту системы, т.е.

(5)

Стратегия останова (пуска) агрегатов по критерию выгодности следующая. На расходной характеристике агрегата легко найти мощность, при которой выполняется это условие (смотрите рис.). Для этого проведем касательную из начала координат к расходной характеристике. В этой точке b _с = b _уд.

К определению экономической мощности агрегата

По определению производной tga = D B /D Р, т.е. тангенс угла касательной равен относительному приросту b _с. В той же точке tga равен удельному расходу топлива, т.е. tga = B ₀ / Р ₀ = b _уд.

Выбирая на характеристике точки справа и слева от а, можно увидеть, что на участке мощностей 0 – Р ₀ будет b _уд > b _с, а при мощностях от Р ₀ до Р_max будет b _уд £ b _с. Таким образом, критерий (5) выполняется при мощностях Р £ Р ₀. Отсюда следует, что если мощность агрегата снижается до значения Р £ Р ₀, то целесообразно этот агрегат отключать. Граничная мощность Р ₀ называется экономической мощностью агрегата.

Руководствуясь этим положением, легко наметить стратегию отключения и подключения агрегатов при известной нагрузке системы. На рисунке показан пример управления тремя агрегатами.

Рис. 8.3. Определение состава агрегатов с использованием критерия

выгодности отключения:

1-3 -характеристики отдельных агрегатов; Р _{Э, 1} - Р _{Э, 3}- экономические мощности

Пусть система имела вначале нагрузку P ₁ и относительный прирост b _с1. При наивыгоднейшем распределении мощностей система имеет баланс

Р ₁ == Р _{1, 3} + Р _{2, 3} + Р _{3, 3}.

При снижении нагрузки системы до Р ₂ относительный прирост уменьшается до b _с1. Поскольку для агрегата 3 его нагрузка Р _{3, 2} показывается меньше, чем. экономическая мощность Р _{Э, 3} то этот агрегат выгодно отключить. Следовательно, в работе целесообразно оставить агрегаты 1 и 2. При дальнейшем снижении нагрузки до Р ₃ с относительным приростом b _с3 целесообразно отключить и агрегат 2.

Из этого простого примера видны и недостатки найденного критерия (5). Он получен при допущении о том, что отключение агрегата не приведет к заметному изменению относительного прироста системы. Для очень крупных энергетических систем это допущение справедливо. В нашем же примере относительный прирост системы при нагрузках Р ₂ и Р ₃ резко меняется в зависимости от состава работающих агрегатов. А в этом случае точки выгодности работы смещаются и не соответствуют экономическим мощностям Р _{Э, 1}, Р _{Э, 2}, Р _{Э, 3}. Последнее заранее учесть невозможно, и определенность критерия (5) значительно уменьшается. Для устранения этого недостатка предлагается относительные приросты находить как среднеарифметическую для начального состава b _с.н и состава без отключаемого агрегата b _с.к, т.е.

Тогда критерий выгодности будет иметь вид

(6)

Использование критерия (6) вместо (5) усложняет алгоритм и требует вариантных расчетов. Критерии (5) и (6) не учитывают также потери мощности в электрических сетях, а вместе с тем от изменения состава агрегатов может измениться режим системы. В большинстве случаев изменение потерь мощности в сетях не может заметно повлиять на состав агрегатов ввиду несопоставимости экономического эффекта от этих двух задач, но в отдельных случаях проявляется влияние режима электрических сетей на состав агрегатов системы. В этом случае относительные приросты отдельных электростанций должны учитывать относительные приросты потерь мощности в сетях и критерий выгодности в общем случае имеет вид

(7)

Условие (7) требует анализа режимов электрических сетей и, так же как и (6), приводит к смещению точек выгодности отключения.

Несмотря на указанные недостатки, условия (5) - (7) нашли применение в алгоритмах управления составом агрегатов. Чаще всего они применяются на стадии планирования режимов. Однако ввиду недостаточной корректности этих условий остается проблема дальнейшего совершенствования методов и алгоритмов оптимизации состава агрегатов энергетических систем.

Вопрос для самостоятельного изучения: Маневренные и эквивалентные характеристики ТЭС.

Вопросы: 1) В чем заключается принципиальная сложность вопроса выбора оптимального состава агрегатов энергосистемы?

2) Как влияние оказывают на критерий выгодности отключения увеличение а) пусковых расходов на запуск агрегата; б) времени простоя агрегата?