Підвищення ефективності роботи гідроакумулюючої електростанції

,

де zв - діагональна матриця комплексних опорів віток схеми електричної мережі.

Якщо схема і параметри електричних мереж ЕЕС є відносно незмінними, то застосування методу визначення струмів у вітках за допомогою матриці струморозподілу С є доцільнішим.

Підставивши останній вираз у (5.3), отримаємо:

. (6.4)

З врахуванням того, що

,

(5.4) можна переписати:

, (6.5)

де - вектор вузлових навантажень, включаючи і балансувальні;

Позначимо в (5.5)

, (6.6)

де - діагональна матриця напруг у вузлах без балансувальних вузлів;

Вектор-рядок складається з коефіцієнтів, які показують, яку частку в сумарних втратах і-тої вітки складає протікання по ній потужності до кожного вузла.

На підставі (5.5) і (5.6) можна записати:

, (6.7)

де - вектор сумарних втрат у вітках схеми;

- матриця коефіцієнтів розподілу втрат потужності у вітках схеми в залежності від потужності у вузлах схеми, кожний рядок якої складається з (5.6).

Зауважимо, що коефіцієнти розподілу втрат залежать від параметрів схеми, які за певних допущень можна вважати постійними, а також від значень напруги у вузлах, які обумовлені навантаженням і генеруванням у вузлах схеми. Таким чином, нелінійність залежності втрат від параметрів режиму зберігається. Визначення коефіцієнтів матриці через поточні значення вузлових напруг по суті означає перехід до лінійної моделі нормального режиму електричної мережі при зафіксованих потужностях та напругах у вузлах.

Істотним недоліком пропонованої методики визначення коефіцієнтів матриці є те, що параметри електричної мережі приводяться до однієї напруги, тобто трансформаторні зв'язки враховуються у неявному вигляді. Застосування останніх у явному вигляді дозволить використовувати розроблену методику при визначенні додаткових втрат від взаємовпливу для мереж з трансформаціями, де суттєву роль відіграють е.р.с., зумовлені неоднаковістю коефіцієнтів трансформації.

Рисунок 11 - Відносні прирости втрат активної потужності від зміни потужності у вузлі 300

Рисунок 12 - Відносні прирости втрат активної потужності від зміни потужності у вузлі 200

7. ОПТИМАЛЬНИЙ РОЗПОДІЛ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ МІЖ СТАНЦІЯМИ ЗА КРИТЕРІЄМ РІВНОСТІ ВІДНОСНИХ ПРИРОСТІВ ВИТРАТИ УМОВНОГО ПАЛИВА

Для змішаної (гідротеплової) системи задача розподілу навантаження між ГЕС та АЕС ділиться на дві різні підзадачі.

Перша - оптимізація довготривалих режимів системи. Тут для всього циклу регулювання ГЕС знаходиться найвигідніший розподіл навантаження між станціями системи та визначається режим використання водно - енергетичних ресурсів водосховищ, що і є основною метою розрахунків. На базі цих розрахунків визначаються обмеження по стоку на місяць, тиждень, добу.

Друга - оптимізація короткотривалих режимів чи найвигідніших розподілів навантажень у змішаній системі для добового чи меншого періоду оптимізації.

Зрозуміло, що довготривалі та короткотривалі режими ГЕС тісно пов'язані і ці задачі слід було б розв'язувати у єдиному алгоритмі. Однак із-за імовірнісної та невизначеної форми вихідної інформації, труднощів алгоритмічного та обчислювального характеру змушені йти на певні допустимі спрощення при розрахунках режимів.

Розподіл навантаження при постійності напору ГЕС. Приймаємо допущення, що на ГЕС на протязі всього періоду оптимізації напір не змінюється незалежно від режиму її роботи, хоча при строгому підході це може бути справедливо лише для високо- та середньонапірних ГЕС. Але таке допущення суттєво спрощує алгоритм розв'язання задачі, бо тут вважається, що один кубометр води має однакову енергію для всього періоду оптимізації. Нагадаємо, що енергія ГЕС рівна і при Н =const, , де к = (враховуємо тут також те, що близький до 1 і не може суттєво змінювати її енергію при регулюванні. Суттєво енергію може змінювати напір, але його ми приймаємо незмінним).

Розглянемо найпростіший випадок - в енергосистемі працює одна еквівалентна теплова та одна гідравлічна електростанції. Гідростанція за період Т може витратити певну кількість енергоресурсу (стоку). Задача полягає в тому, щоб в кожному розрахунковому інтервалі і всього періоду Т отримати найвигідніший розподіл навантаження між станціями. Таким чином, рівняння цілі мало б вид:

Спростимо задачу ще раз, прийнявши розрахунковий інтервал і рівним Т, тоді рівняння цілі матиме вигляд:

Витрати палива на АЕС зрозуміло залежать від потужності, з якою працює ГЕС, а витрати води відповідно, від потужності АЕС. Врахуємо це рівняннями зв'язку.

B і Q.

Рівняння обмежень запишемо у вигляді:

Тут Q - задане обмеження стоку; - витрати води на ГЕС при її роботі; - потужності електростанції, відповідно АЕС та ГЕС.

4.Функція Лагранжа матиме вигляд

Для виводу рівняння оптимізації візьмемо часткові похідні від Ф по невідомих та прирівняємо їх до нуля,тобто:

5. Умови оптимального розподілу

Звідси витікає,що

Прийнявши: та , отримаємо рівняння оптимального розподілу навантаження між АЕС та ГЕС

Тут b - відносний приріст витрат палива теплової станції; q - відносний приріст витрат води гідростанції; , - відносні прирости втрат активної потужності в електричних мережах при зміні потужностей АЕС та ГЕС відповідно.

Якщо еквівалентна теплова станція працює паралельно з декількома ГЕС (а їх не можна еквіваленту вати в одну із-за різних напорів), то рівняння оптимізації буде таким:

де ,,…, - множники Лагранжа 1,2,…n-тої ГЕС; відносні прирости витрат води кожної ГЕС відповідно; , - відносні прирости втрат активної потужності в мережі при зміні потужностей 1,2,…, n-тої ГЕС; .

Отже, для найвигіднішого розподілу навантаження необхідно для всього періоду оптимізації зберігати постійне співвідношення між АЕС та окремими гідростанціями, а саме: між АЕС і ГЕС навантаження повинно розподілятись за співвідношенням

Між АЕС і ГЕС2 за співвідношенням

і т.д. Зрозуміло, що при цьому повинен витримуватись баланс (18).

Розмірність та фізичний зміст множників Лагранжа. Для вищезгаданого випадку (одна АЕС і одна ГЕС) нехтуємо втратами у мережі . Тоді умова найвигіднішого розподілу навантаження у системі має вид:

або

Відомо, що b=а тоді

Приймемо рівними прирости потужностей на електростанціях,тобто =, тоді

Тут виступає мірою ефективності використання гідроресурсів у системі, тобто цей коефіцієнт показує,яку економію палива можна буде отримати на тепловій станції при використанні на ГЕС стоку Q. І зрозуміло, що найвигідніший буде такий режим, при якому ресурси кожної ГЕС будуть використані з однаковою ефективністю на протязі всього періоду оптимізації, тобто . Ще раз нагадаємо, що наведені міркування стосуються ГЕС з H=const. При змінних напорах розв'язання цієї задачі значно ускладнюється.

л=idem

без врахування втрат в мережі

з врахуванням втрат в мережі

Максимальний небаланс води:

Рисунок 11 - Оптимальний розподіл активної потужності між станціями

ВИСНОВОК

В роботі розглянуто основні оптимізаційні задачі, які покладені на АСУ ЕС.

Проведено підготовку вихідних даних, де проведено аналіз графіка навантажень за активною, реактивною та повною потужністю. Виконано розрахунок основних техніко-економічних показників за добовим графіком активної потужності. Побудовано витратні характеристики та характеристики відносних приростів.

Виконано оптимальний розподіл навантаження між агрегетами станції розташованої у вузлі 300 (при чом не враховувались прирости втрат активної потужності та обмежень за згенерованою потужністю).

Побудовано еквівалентні харатктеристики станції розташованої у вузлі 200 методом динамічного програмування та рівності відносних присротів.

Визначено зміну приростів втрати активної потужності від зміни активної потужності генерації у вузлах 300 та 200.

Виконано оптимізацію розподілу активного навантаження між станціями у вузлах 300 та 200 з врахуванням втрат активної потужності та обмежень по генерації.

Результатом даної курсової роботи є оптимізація розподілу навантаження як між електричними станціями в системі, так і між блоками окремо взятої станції. Використання сучасних засобів обробки інформації дозволило мені достатньо швидко й ефективно зробити всі необхідні розрахунки. Таким чином, необхідність наявності комп'ютерної техніки, а також необхідних програмних розробок про які писалося в першому розділі очевидна.

Особливо необхідна точна і швидка оптимізація розподілу навантажень у нашій важкій економічній ситуації, коли настільки необхідна економія енергоресурсів.

Література:

1. Баркан Я.О. Эксплуатация энергосистем. - М.: Высшая школа, 1990. - 304 с.

2. Совалов С.А. Режимы единой энергосистемы. - М.: Энергия, 1983. - 384 с.

3. Маркович И.М. Режимы энергетических систем. - М.: Энергия, 1969. - 352 с.

4. Веников В.А., Журавлева В.Г., Филиппова Т.А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1981.

5. Идельчик В.И. Расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем. - М.: Энергоатомиздат,1988.

6. Взаємовплив електричних мереж і систем в процесі оптимального керування їх режимами.: моногр. / Лежнюк П. Д. , Кулик В. В., Бурикін О.Б.- Вінниця: ВНТУ, 2008. - 122 с.

7. Оцінка чутливості втрат потужності в електричних мережах.: моногр. / Лежнюк П. Д. , Лесько В. О.- Вінниця: ВНТУ, 2010. - 120 с.

Размещено на Allbest.ru