Принципы распределения нагрузки между турбоагрегатами ТЭС.

 

Если в машинном зале станции установлены однотипные агрегаты, то нагрузка между ними распределяется равномерно при минимально необходимом числе агрегатов, что позволяет задать каждому агрегату достаточно высокую нагрузку.

Если агрегаты разнотипны по мощности, по экономичности, то следует произвести экономичное распределение электрической нагрузки между ними, в целях минимизации расхода теплоты в целом в машинном зале.

Рассмотрим простейший случай. В турбинном цехе установлены два агрегата различного типа. При этом возможны два основных случая.

I. Нагрузка ТЭС может быть покрыта полностью каждым из двух агрегатов.

Расходные характеристики турбоагрегатов:

Q₁ = Q_хх1 + r_т1* Р₁

Q₂ = Q_хх2 + r_т2* Р₂

1) Если Q_хх1 < Q_хх2 и r_т1< r_т2, то любая нагрузка ТЭС должна покрываться турбиной №1, т.к. это требует меньшего расхода топлива (рис.9.11.)

2) Если Q_хх1 < Q_хх2, r_т1 > r_т2, 0 < Р <P_mах :

в диапазоне Р<Р_эк Q_min = Q₁ следовательно надо загружать турбину №1;

в диапазоне Р>Р_эк Q_min = Q₂ следовательно надо разгружать турбину №1 и загружать турбину №2;

при Р=Р_эк турбины равноэкономичны.Если сходящиеся характеристики не пересекаются в зоне номинальной мощности, то всю нагрузки должна взять на себя турбина №1.

 

Q 2 1

1 2

α₂ α₂

Q_хх2 α₁

Q_хх1 Q_хх2 α₁

Р Р

Q_хх1 Р_эк

Рис. 9.11.

II. Нагрузка ТЭС может быть покрыта только при совместной параллельной работе обоих агрегатов. В этом случае при любом распределении нагрузки в суммарную величину расхода тепла всегда будут входить в качестве постоянной величины расходы тепла на холостой ход обеих турбин.

Уравнение математической модели:

1. Уравнение цели: Q = Q₁ + Q₂ → min.

2. Уравнение связи: Q_i = f (Р_i).

3. Уравнение ограничения: Р_ст = Р₁ + Р₂; P_{min i} ≤ P _i ≤ P_{mах i}.

4. Уравнение управления:

Q = Q₁ + Q₂ = Q_хх1 + Q_хх2 + r_т1* Р₁ + r_т2* Р₂

Q_хх1 + Q_хх2 = const

r_т1* Р₁ + r_т2* Р₂ → min.

D (r_т1* Р₁) d (r_т2* Р₂)

+ = 0

dP₁ dP₁

d (r_т2* Р₂) dP₂ dP₂

r_т1 + * = r_т1 + r_т2 * = 0

dP₂ dP₁ dP₁

Р₁ + Р₂ = Р_ст → Р₂ = Р_ст – Р₁

dP₂ d (Р_ст – Р₁) dP_ст dP₁

= = - = -1

dP₁ dP₁ dP₁ dP₁

 

Тогда условие оптимального распределения нагрузок:

r_т1 = r_т2

 

Но так как r_т1 ≠ r_т2, то выгоднее нагружать в первую очередь до предела турбину с наименьшим относительным приростом:

если r_т1 < r_т2 - то турбину №1

если r_т2 < r_т1 - то турбину №2.

Т.е. оптимальное распределение должно осуществляться в порядке возрастания относительных приростов расходов тепла.

 

R_т1 < r_т2 < r_тi

 

 

Построение режимной карты машзала.

Строится на основе ХОП турбоагрегатов и используется для оптимального распределения суммарной нагрузки ТЭС между агрегатами.

1 турбина r_т1; r´_т1; Q₁ = Q_хх1 + r_т1*Р + (r´_т1- r_т1)*(Р – Р_кр)

2 турбина r_т2; r´_т2; Q₂ = Q_хх2 + r_т2*Р + (r´_т2- r_т2)*(Р – Р_кр)

r_т1 < r_т2 < r´_т2 < r´_т1

 

Значение ОП	№ ТА	Зона нагрузки
rт1 rт2 r´т2 r´т1		Pmin1 - Pкр1 Pmin2 - Pкр2 Pкр2 - Pmах2 Pкр1 –Pmах1

 

P _{ст min} = P_min1 + P_min2

Р₁ = P_min2 + P_кр1 = P _{ст min} – P_min1 + P_кр1 = P _{ст min} + (P_кр1 - P_min1)

Р₂ = P_кр1 + P_кр2 = Р₁ – P_min2 + P_кр2 = Р₁ + (P_кр2 – P_min2)

Р₃ = P_кр1 + P_{тах 2} = Р₂ – P_кр2 + P_{тах 2} = Р₂ + (P_{тах 2} - P_кр2)

P _{ст mах} = P_mах2 + P_mах1 = Р₃ – P_кр1 + P_{тах 1} = Р₃ + (P_{тах 1} - P_кр1).

Диспетчер энергосистемы в результате оптимального распределения нагрузки между станциями в системе выдает суточный график для данной станции.

Зная Р_i и используя режимную карту, определяют оптимальный режим работы агрегатов в течение суток (суточный график работы агрегатов).

Распределение электрической нагрузки ТЭЦ зависит от того, как распределены между турбинами тепловые нагрузки (т.е. электрическая нагрузка, вырабатываемая по теплофикационному режиму, определена тепловыми нагрузками). А распределение тепловых нагрузок ТЭЦ производится в последовательности убывания удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Т.е. соблюдается принцип максимальной выработки электроэнергии на тепловом потреблении:

Р_min = Э_т * Q_час

t_н – i_отб η^пер_ген

Э_т = = (МВт*ч / ГДж)

i_отб 3,6

Поэтому для ТЭЦ распределение электрических нагрузок между турбинами заключается в определении целесообразной дополнительной нагрузки конденсационной мощности, которая может меняться:

ΔΝ = Р_тах – P _min.

И вот распределение этой конденсационной мощности производится аналогично КЭС, т.е. в порядке возрастания относительных приростов.

Если условие параллельной работы не соблюдается, и турбины ТЭС включаются последовательно по мере нагрузки станции, то при распределении нагрузки между ними надо учитывать не только величину относительного прироста, но и расход тепла на холостой ход.