Исходные данные для решения задачи.
Таблица 1. Состав и мощность оборудования, установленного на электростанциях.
| Типы электрических станций | Количество и мощность турбоагрегатов по вариантам |
| КЭС № 1 | |
| КЭС № 2 | |
| ТЭЦ № 3 | |
| ГЭС № 4 |
В качестве условия для решения задачи принимается, что все оборудование на тепловых электростанциях работает по блочной схеме: турбо-котлоагрегат.
Таблица 2. Суточные максимумы электрических и тепловых нагрузок на январь месяц
| Показатели | % | МВт |
| 1. Максимум нагрузки энергосистемы в % от установленной мощности | 87% | |
| 2.суточные максимумы нагрузки по месяцам: | ||
| январь | 95% | |
| февраль | 90% | |
| март | 80% | |
| апрель | 70% | |
| май | 65% | |
| июнь | 60% | |
| июль | 60% | |
| август | 65% | |
| сентябрь | 70% | |
| октябрь | 80% | |
| ноябрь | 90% | |
| декабрь | 100% |
Таблица 3. Энергетические характеристики турбоагрегатов.
| Типоразмеры турбин | Уравнения энергетических характеристик |
| 1. К – 200 | Вэ = 8 + 0,3Рэк + 0,366 (Р – Рэк), т.у.т./ч. |
| 2. К – 300 | Вэ = 20 + 0,25Рэк + 0,266 (Р – Рэк), т.у.т./ч. |
| 3. Т – 175 – 130 Ротб = 0,5/2,5 ата. Qт = 160 Гкал/ч. | Вэ = 8 + 0,32Рк + 0,135Рт , т.у.т./ч. Рт = 0,614Qт – 8,2 МВт |
| 4. ПТ – 80 – 130/7 Р1мтз = 7 ата. Qп = 80 Гкал/ч. Р2мтз = 1,2/2,5 ата. Qгв = 40 Гкал/ч. | Вэ = 8 + 0,32Рк + 0,135Рт , т.у.т./ч. Рт = 0,37Qп + 0,61Qгв – 8,7 МВт |
Условием задачи является выполнение следующих разделов топливно-энергетического баланса.
1. Расчет производственной мощности и составление годового графика ремонта основного оборудования электростанций.
2. Планирование режимов работы электростанций энергосистемы.
3. Планирование месячной выработки электроэнергии и отпуска тепла электростанциями энергосистемы.
4. Разработка топливного баланса энергетической системы.
1. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ И СОСТАВЛЕНИЕ ГОДОВОГО ГРАФИКА РЕМОНТА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
В данном разделе определяются следующие виды производственной мощности энергосистемы:
установленная Nу
эксплуатационная Nэ
диспетчерская потребная Nдп
диспетчерская располагаемая Nдр
рабочая Nр
Эти виды производственной мощности определяются по месяцам планового года.
 |
Установленная мощность определяется как сумма установленных мощностей, отдельных, входящих в нее электростанций.
эксплуатационная мощность представляет собой ту мощность, которая может находиться в эксплуатации. Эксплуатационная мощность отличается от установленной
 |
на величину, обусловленную различными факторами:
Эксплуатационная мощность энергосистемы представляет собой сумму эксплуатационных мощностей входящих в нее электростанций:
 |
Диспетчерская потребная мощность складывается из мощности, необходимых для покрытия максимума нагрузки энергосистемы Рмсист и мощности эксплуатационного резерва Nрезэксп:
Nдпотр = Рмсист + Nрезэксп
Величина эксплуатационного резерва должна составлять не менее величины наиболее крупного агрегата в энергосистеме.
Диспетчерская располагаемая мощность равна эксплуатационной мощности за вычетом величины мощности, которая будет находиться в ремонте в данном месяце Nрем:
Nдр = Nэ - Nрем
Необходимым условием баланса производственной мощности энергосистемы должно быть равенство или превышение диспетчерской располагаемой мощности по сравнению с диспетчерской потребной:
Nдр ≥ Nдп
Следовательно, годовой график ремонта основного оборудования энергосистемы должен быть составлен таким образом, чтобы в каждом месяце планового года снижение мощности в результате вывода в ремонт агрегатов не превышало располагаемого ремонтного резерва энергосистемы Nрезрем:
Nрем ≤ Nрезрем
Ремонтный резерв мощности энергосистемы в основном образуется за счет сезонного снижения максимума нагрузки энергосистем в весенне-летний и осенний периоды года.
Ремонтный резерв определяется как разность эксплуатационной мощности и диспетчерской потребной мощности:
Nрезрем = Nэ - Nдп
Рабочая мощность определяется как разность располагаемой диспетчерской мощности и расчетного эксплуатационного резерва энергосистемы:
Nр = Nдр - Nрезрем
Подтверждением правильности составления годового графика ремонта оборудования в пределах располагаемого ремонтного резерва энергосистемы будет являться следующее уравнение:
Nр ≥ Рмсист
При условии, если
Nр > Рмсист
или
Nдр > Nдп
то образуется дополнительный эксплуатационный резерв мощности энергосистемы ΔNрезэксп который равен:
ΔNрезэксп = Nр - Рмсист
Дополнительный эксплуатационный резерв может быть использован для покрытия дополнительной нагрузки потребителей, а также для повышения надежности электроснабжения или в качестве ремонтного резерва мощности.
Располагаемый эксплуатационный резерв мощности энергосистемы равен сумме расчетного эксплуатационного резерва и дополнительного эксплуатационного резерва мощности:
Nрез.экспрасп = Nрез.экспрасч + ΔNрезэксп
При расчете эксплуатационной мощности в данном случае учитывается снижение мощности конденсационных турбоагрегатов в летние месяцы (июнь-август) в связи с повышением температуры охлаждающей воды и за счет этого ухудшение вакуума в конденсаторе. Величина снижения мощности за счет этого фактора в задании принимается 2% для чисто конденсационных турбин типа К.
В условии задачи также принято, что мощность ГЭС в маловодный период года январь-февраль и ноябрь-декабрь будет снижена на 50 МВт.
В летние месяцы, величина эксплуатационной мощности будет составлять по отдельный электростанциям:
для КЭС № 1
Nэ = Nуст*[(100 – 2)/100];
Nэ = _____*[(100 – 2)/100] = _____МВт,
для КЭС № 2
Nэ = _____*[(100 – 2)/100] = _____ МВт,
Величина эксплуатационной мощности теплофикационных турбоагрегатов с конденсацией в течение года принимается неизменной и равной установленной мощности.
Таким образом, величина эксплуатационной мощности энергосистемы с учетом ее снижения в летний период на конденсационных электростанциях и в зимний период на ГЭС по месяцам планового года будет составлять:
январь, февраль, ноябрь, декабрь Nэ = ____+ ____ + ____ + ____ = ____ МВт.
март, май, сентябрь, октябрь Nэ = ____ + ____ + ____ + ____ = ____ МВТ.
июнь - август Nэ = ____ + ____ + ____ + ____ = ____ МВт.
Диспетчерская потребная мощность определяется для каждого месяца планового года, исходя из величины суточного максимума электрической нагрузки для данного месяца.
Величина эксплуатационного резерва принимается равной мощности наиболее крупного агрегата:
Nрезэксп = 300 МВт.
Расчет диспетчерской располагаемой мощности производится в следующей последовательности:
1. определяется ремонтный резерв для каждого месяца как разность эксплуатационной и диспетчерской потребной мощностей энергосистемы;
2. планируется график вывода в ремонт агрегатов в пределах располагаемого ремонтного резерва энергосистемы;
3. рассчитывается величина диспетчерской располагаемой мощности энергосистемы по месяцам планового года.
При составлении графика ремонта принимаются следующие условия:
· периодичность капитального ремонта всех энергоблоков 2 года;
· длительность капитального ремонта энергоблока 300 МВт 60 дней а для остальных 30 дней
· длительность расширенного текущего ремонта принимается 20 дней;
· количество и продолжительность обычных текущих ремонтов для всех агрегатов принимается два по 10 дней каждый.
Все расчеты представлены в табл. 1.
Табл. 1.
| Показатели мощности в МВт | Месяцы планового года | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
| Установленная мощность Nу | ||||||||||||
| Эксплуатационная мощность Nэ | ||||||||||||
| Максимум электрической нагрузки Рм | ||||||||||||
| Расчетный эксплуатационный резерв Nрез.экспл | ||||||||||||
| Потребная диспетчерская мощность NДП | ||||||||||||
| Располагаемый ремонтный резерв энергосистемы Nрез.эксплрасп | ||||||||||||
| Снижение мощности энергосистемы в результате вывода в ремонт агрегатов Nрем | ||||||||||||
| Располагаемая диспетчерская мощность NДР | ||||||||||||
| Рабочая мощность NР | ||||||||||||
| Дополнительный эксплуатационный резерв мощности ΔNремрез | ||||||||||||
| Общая величина эксплуатационного резерва мощности Nрез.эксплрасп |
Предполагается, что вся ремонтная кампания будет проведена в период март-октябрь. Ремонт оборудования ГЭС будет проводиться за счет местного ремонтного резерва ГЭС в маловодные период года.
Как видно из таблицы 4, график ремонта оборудования правильно размещен в ремонтном резерве энергосистемы, так как для каждого месяца планового года:
Nрем < Nрезрем
Nдп > Nдр
что удовлетворяет требованиям баланса мощности. В течение ремонтного периода величина располагаемого эксплуатационного резерва мощности мало различается по месяцам и превышает расчетный эксплуатационный резерв, принимаемый равным мощности наиболее крупного агрегата энергосистемы - 300 МВт.
2. ПЛАНИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ.
Планирование режимов работы электростанций энергосистемы производится на основании распределения электрической нагрузки энергосистемы в суточных графиках для каждого месяца планового года.
Электрическая нагрузка энергосистемы распределяется с учетом величины производственной мощности, эксплуатационных свойств и экономичности отдельных электростанций, входящих в энергосистему. В качестве критерия экономического распределения электрической нагрузки принимается тепловая экономичность, обеспечивающая минимальный расход условного топлива по энергосистеме в целом при покрытии заданного графика нагрузки. Тепловая экономичность энергосистемы достигается распределением электрической нагрузки по методу относительных приростов, условием которого является равенство относительных приростов энергетических характеристик отдельных электростанций, входящих в энергосистему, некоторой минимальной величине для каждого определенного диапазона нагрузки энергосистемы:
b1' = b2' = … = bn' = bсист'
Область применения метода относительных приростов распространяется на мощность электростанций с чисто конденсационными агрегатами, а также на свободную конденсационную мощность ТЭС, где установлены конденсационные агрегаты с отборами пара.
В настоящем примере распределение электрической нагрузки энергосистемы производится в заданном суточном графике на январь месяц планового года.
Для экономического распределения электрической нагрузки составляется характеристика относительных приростов отдельных тепловых электростанций и энергосистемы в целом, которая показывает диапазон нагрузки отдельных электростанций и энергосистемы, соответствующий данной величине относительного прироста.
В экономическом распределении нагрузки, условием котором является обеспечение минимального расхода топлива по энергосистеме при покрытии заданного графика нагрузки, участвует также ГЭС. Участие ГЭС в покрытии нагрузки энергосистемы должно обеспечивать:
· заданный циклом регулирования пропуск воды через турбины ГЭС;
· максимальное участие ГЭС в покрытии пика электрической нагрузки энергосистемы; .
· заданный постоянный пропуск воды в нижний бьеф по условиям водоиспользования гидрокомплекса.
В условии задачи принимается, что мощность ГЭС, развиваемая за счет постоянного пропуска воды в нижний бьеф, исходя из требований водоиспользования гидрокомплекса, составляет 50 МВт. Остальная мощность ГЭС используется для покрытия максимума нагрузки и частотного резерва энергосистемы. Технический минимум нагрузки агрегатов КЭС № 1 и КЭС № 2, принимается равным 30% их номинальной мощности.
Таким образом, в базисной части графика нагрузки размещается вынужденная мощность электростанций, определяемая:
· для КЭС - величиной технического минимума нагрузки их агрегатов;
· для ТЭЦ - величиной вынужденной мощности, которая состоит из теплофикационной мощности, определяемой величиной тепловой нагрузки, и вынужденной конденсационной мощности, определяемой величиной вентиляционного пропуска пара в цилиндр низкого давления;
· для ГЭС величиной мощности, определяемой постоянным пропуском воды в нижний бьеф.
Производится расчет вынужденной мощности ТЭЦ № 3.
Теплофикационная мощность Рт определяется по заданным тепловым нагрузкам. Тепловая технологическая нагрузка может быть покрыта из первого отбора турбоагрегата ПТ-___-____. (При наличии нескольких турбоагрегатов ПТ-___-____ тепловая нагрузка между ними распределяется поровну).
ТЭЦ
РВ = Рmin + Рт;
0-8 ч РВ = ____ + ____ = ____ МВт
8-24 ч РВ = ____ + ____ = ____ МВт
Свободная конденсационная мощность Ркс определяется как разность номинальной (для агрегата) или установленной (для электростанции) при условии, что вся эта мощность может быть использована в эксплуатации, и вынужденной мощности:
Ркс = Nн (у) - РВ
0 – 8 ч Ркс = ____ МВт,
0 – 24 ч Ркс = ____ МВт.
Экономическая нагрузка конденсационных агрегатов принимается равной 75% их номинальной мощности. При составлении характеристики относительных приростов учитывается состав агрегатов, находящихся в работе. В январе все агрегаты находятся в работе.
Табл. 6
| Часы суток | Относительный прирост в тут/МВт*ч | Диапазон нагрузки, МВт | ||||
| КЭС 1 | КЭС 2 | ТЭЦ 3 | ГЭС | Энергосистема | ||
| 0 – 8 | - 0,25 0,266 0,3 0,32 0,336 - | |||||
| 8 – 24 | - 0,25 0,266 0,3 0,32 0,336 - |
Тепловая нагрузка 1,2 ата (в горячей воде) может быть покрыта из отбора турбины Т – ___– ___ и из второго отбора турбины ПТ – ___ – ___. При распределении этой нагрузки, исходя из большой величины частичной удельной выработки электроэнергии на теплопотребление, максимально загружается по отпуску тепла турбоагрегат Т – ___ – ___, оставшаяся часть тепловой нагрузки передается на турбину ПТ – ___ – ___. Тепловая нагрузка в паре 7 ата покрывается из первого отбора турбины ПТ – ___-___.
Табл.7
| Показатели | пар | гор. вода | ||
| 0-8 | 8-24 | 0-8 | 8-24 | |
| тепловая нагрузка ТЭЦ по графику | ||||
| Т - ___ - ___ | ||||
| Т - ___ - ___ | ||||
| Т - ___ - ___ | ||||
| ПТ - ___ - ___ | ||||
| ПТ - ___ - ___ | ||||
| ПТ - ___ - ___ |
Минимальная (Рmin) и теплофикационная (Рт) нагрузка определяется следующим образом:
Для турбин типа Т - ___ - ___:
Рmin = Рном – с*Qг.в.ном – Рo;
Рт = с*Qг.в.факт – Рo;
Рк доп = Рном – Рmin – Рт;
Табл.8
| Показатели | 0-8 | 8-24 |
| Сумм ТЭЦ Рmin Рт Рк доп | ||
| Т - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп | ||
| Т - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп | ||
| Т - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп | ||
| ПТ - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп | ||
| ПТ - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп | ||
| ПТ - ___ - ___ Рmin Рт Рк доп |
На основании характеристики относительных приростов производится распределении электрической нагрузки энергосистемы, и планируются режимы работы отдельных электростанций.
В соответствии с заданием величина нагрузки, покрываемой тепловыми электростанциями и ГЭС, работающей, в базисной части нагрузки, составляет:
С 0 до 8ч – ____ МВт
С 8 до 24ч – ____ МВт
Остальная часть пиковой нагрузки покрывается ГЭС.
Согласно характеристике относительных приростов нагрузка с 0 до 8ч 1000 МВт распределяется следующим образом:
КЭС №1 – ____ МВт;
ТЭЦ №3 – ____ МВт;
КЭС №2 – ____ МВт;
ГЭС – в базисной части графика нагрузки используется мощность, равная ___ МВт, остальная мощность используется для покрытия пиковой части нагрузки и частотного резерва энергосистемы.
Нагрузка от 8 до 24ч распределяется
КЭС №1 – ____ МВт
ТЭЦ №3 – ____ МВт
КЭС №2 – ____ МВт
ГЭС (в базовой части) – ____ МВт.
Планирование месячной выработки электроэнергии и отпуска тепловой энергии электростанциям энергосистемы.
Планирование выработки электроэнергии и отпуска тепла каждой электростанций энергосистемы производится на основании распределения электрической и тепловой энергии энергосистемы и в соответствии с этими заданными режимами нагрузок каждой электростанции. Выработка электроэнергии и отпуска тепла всей энергосистемы определяется как сумма соответствующих выработок и отпуска отдельными электростанциями.
На основании распределения нагрузки энергосистемы между электростанциями в суточных графиках энергосистемы и в соответствующих режимах нагрузки каждой электростанции суточная
 |
выработка электроэнергии и отпуска тепла определяются:
Суточная выработка электроэнергии равна:
КЭС №1 Эсут = ____*8 + ____*16 = _____ МВт*ч
КЭС №2 Эсут = ____*8 + ____*16 = ______ МВт*ч
ТЭЦ №3 Эсут = ____*8 + ____*16 = ______ МВт*ч
По ГЭС суточная выработка электроэнергии задана и составляет _____ МВт*ч.
Суточная выработка электроэнергии энергосистемой равна:
ЭсистСУТ = _____ + _____ + _____+ _____ = _____ МВт*ч
Суточный отпуск тепла ТЭЦ №3 равен:
В горячей воде (1,2 ата) Qсут1,2 ата = _____*8 + _____*16 = _____ ГКал
В паре (7 ата) Qсут7 ата = _____*8 + _____*16 = _____ ГКал
При определении месячной выработки электроэнергии и отпуск тепла электростанциями энергосистемы для упрощения расчетов принимается, что суточные графики электрической и тепловой нагрузок для всех дней данного месяца остаются без изменений.
Месячная выработка электроэнергии равна:
Эмес = Эсут*31*10-3;
КЭС №2 Эмес = _____*31*10-3 = _____млн.кВт*ч
ТЭЦ №3 Эмес = _____*31*10-3 = _____млн.кВт*ч
КЭС №1 Эмес = _____*31*10-3 = _____млн.кВт*ч
ГЭС Эмес = _____*31*10-3 = _____млн.кВт*ч
Энергосистемы Эмес = _____+ _____+ _____+ _____= _____млн.кВт*ч
Месячный отпуск тепла:
Qмес1,2 ата = Qсут*31;
В горячей воде (1,2 ата) Qмес1,2 ата = _____*31 = _____ тыс.ГКал
В паре (7 ата) Qмес7 ата = _____*31 = _____тыс.ГКал
Всего Qмес = _____ тыс.Гкал