Об оптимальном покрытии графика нагрузки энергосистем в программе Matlab | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №11 (145) март 2017 г.

Дата публикации: 20.03.2017

Статья просмотрена: 53 раза

Библиографическое описание:

Реймов К. М., Танирбергенов Р. М. Об оптимальном покрытии графика нагрузки энергосистем в программе Matlab // Молодой ученый. — 2017. — №11. — С. 99-102. — URL https://moluch.ru/archive/145/40760/ (дата обращения: 13.12.2018).



В работе исследован критерий оптимального распределения активной нагрузки между тремя агрегатами тепловой электрической станции с использованием программного комплекса Маtlab. Рассмотрен пример оптимального покрытия нагрузки энергосистемы всех суточных интервалов, обеспечивающих минимальный расход топлива.

Одной из основных задач, решаемых при управлении режимами электроэнергетических систем (ЭЭС) на современном этапе является оптимизация режимов работы тепловых электростанции (ТЭС). Она предусматривает определения оптимальных значений мощности, в регулируемых диапазонах агрегатов обеспечивающих минимальный расход топлива. В настоящее время используемые на практике методы и алгоритмы решения этой задачи имеют некоторые недостатки, связанные с ненадёжностью сходимости итеративного расчетного процесса при оптимизации тяжелых режимов электрических сетей с учетом программной реализации [1–3].

Для тепловой электрической станции, на которой работают m энергоблоков, баланс активных мощностей запишется в виде:

,

где Рi — активная мощность, генерируемая i-ым энергоблоком;Рн — нагрузка станции; m — количество энергоблоков.

Суммарный расход топлива на электростанции составит:

.

Здесь Вi — расход топлива на генерацию мощности Рi на i-том энергоблоке.

Для получения минимального расхода топлива (В) на ТЭС с учётом соблюдения баланса мощностей воспользуемся методом Лагранжа с функцией:

L = B + W,

где  — некоторый постоянный коэффициент, называемый множителем Лагранжа.

Минимум L можно определить, взяв частные производные от L по Рi и приравняв их нулю:

.....

Отсюда:

.

Производная — это относительный прирост расхода топлива (ОПРТ) на i -ом энергоблоке ТЭС.

Тогда критерием оптимального распределения нагрузки между агрегатами ТЭС является

b1 = b2 = … = bm = idem,

то есть равенство ОПРТ всех энергоблоков станции.

Практическое решение задачи получения минимального расхода топлива на ТЭС можно осуществить по следующему алгоритму:

  1. По заданным характеристикам ОПРТ энергоблоков станции bi=f(Pi) произвести их суммирование и получить эквивалентную характеристику ТЭС bс = f(Pс).
  2. Для рассматриваемой нагрузки электростанции на эквивалентной характеристике определяется bс по значению Рс.
  3. На характеристике ОПРТ каждого энергоблока отыскиваются мощности Р1, Р2, …, Рm, соответствующие значению Рс.

Пункт 1 выполняется следующим образом (рис. 1).

Первая точка суммарной характеристики — это точка с координатами: [PCmin = P1min + P2min + P3min; bCmin], где bCmin наименьшее значение ОПРТ из всех блоков. Далее задаются значением и проводят прямую, параллельную оси абсцисс, по всем трём графикам до пересечения с ними. Полученные значения и суммируются, в результате чего определяется :

Рис. 1. Характеристики ОПРТ ТЭС

На эквивалентной характеристике ОПРТ ТЭС таким образом получена точка с координатами [;]. Повторяется эта операция, задаваясь значениями , , до получения

PCmax = P1max + P2max + P3max.

Построив суммарную характеристику ОПРТ ТЭС, можно теперь, отложив на оси активных мощностей Рс, определить bc и по нему обратным ходом получить Р1, Р2, Р3, то есть выполнить пункты 2 и 3.

На основе полученного вывода разработан программный комплекс на базе Маtlab. Программа составлена для оптимального распределения графиков суммарных активных нагрузок энергосистемы между тепловыми электрическими станциями. Она позволяет определить оптимальные графики нагрузок всех электростанций, участвующих в оптимизации, с учетом технологических ограничений. Программа предусматривает выполнения оптимизации в условиях наличия в энергосистеме множества тепловых электростанций.

Она дает возможность определить оптимальные режимы электростанций и энергосистемы с высокой точностью и надежностью [4].

Эффективность данного алгоритма исследовано на примере в оптимальном покрытии суммарного графика нагрузки энергосистемы (табл. 1) за цикл регулирования, состоящий из пяти интервалов, тремя ТЭС со следующими расходными характеристиками:

Таблица 1

Суммарный график нагрузки энергосистемы

Время суток, ч

0–6

6–14

14–20

20–22

22–24

Суммарная нагрузка PН, МВт

330

520

580

540

420

Таблица 2

Оптимальное покрытие исходного графика нагрузки

Время суток, ч

0–6

6–14

14–20

20–22

22–24

РС, МВт

330

520

580

540

420

1 ТЭС

Р1, МВт

85,0000

126,6630

159,1287

137,4849

85,0000

В1, т.у.т./ч

35,3807

53,9547

70,0408

59,1598

35,3807

2 ТЭС

Р2, МВт

90,0000

112,4863

140,0205

121,6644

90,0000

В2, т.у.т./ч

37,8690

48,1219

61,7646

52,5364

37,8690

3 ТЭС

Р3, МВт

155,0000

280,0000

280,0000

280,0000

245,0000

В3, т.у.т./ч

58,1255

107,5880

107,5880

107,5880

93,0455

Результаты оптимального покрытия исходного графика нагрузки энергосистемы тремя расчетными ТЭС приведены на рисунке и табл. 2.

В результате оптимального покрытия графика нагрузки суммарный расход условного топлива в расчетных ТЭС за цикл регулирования составляет 4673,087 т.у.т.

Рис. 2. Результаты расчета в программе Маtlab

Вывод

Данная программа может быть использована диспетчерскими пунктами энергосистем для оптимального управления их режимами, также при проведении лабораторных и практических занятий по курсам «Электрические сети и системы», «АСУ и оптимизация режимов электрических станций и систем».

Литература:

  1. Фазылов Х. Ф., Насыров Т. Х. Установившиеся режимы электроэнергетических систем и их оптимизация. Ташкент. Изд-во Молия, 1999. С.370
  2. C. K. Panigrahi, P. K. Chattopadhyay and U. Prasad, “Linear Programming Approach for Bidding of Generators in Restructured Power Industry, ”International Electrical Engineering Journal, 2012, vol. 3, no. 1, pp. 589–594.
  3. Ю. Н. Руденко., В. А. Семенова. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике. Москва. Изд-во МЭИ, 2000. С.648.
  4. Гайибов Т. Ш., Реймов К. М. Программа «TESGES» для оптимального покрытия графиков нагрузок энергосистемы тепловыми и гидравлическими электрическими станциями. /Программа для ЭВМ/ № DGU 03033. 10.02.2015 г. Агентство по интеллектуальной собственности Республики Узбекистан.
Основные термины (генерируются автоматически): минимальный расход топлива, ТЭС, оптимальное покрытие, время суток, суммарный график нагрузки энергосистемы, эквивалентная характеристика, тепловая электрическая станция, суммарная характеристика, программный комплекс, цикл регулирования.


Похожие статьи

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы...

Рассмотрен пример оптимального покрытия графика нагрузки энергосистемы всех суточных интервалов, обеспечивающих минимальный расход топлива. Ключевые слова: энергосистема, электростанция, оптимизация, расход топлива, расход воды...

Графики регулирования тепловой нагрузки централизованных...

Графики центрального регулирования тепловой нагрузки, применяемые на ТЭЦ и районных котельных, разрабатывались

8, [9]. 1) График температур закрытой системы теплоснабжения при центральном регулировании суммарной нагрузки отопления и горячего водоснабжения.

Оптимизация краткосрочных режимов энергосистем в составе...

3) осуществляется оптимальное покрытие графика нагрузки энергосистемы расчетными и фиктивными станциями по характеристикам топливных издержек внутрисистемных расчетных станций и зависимостям стоимости от поставляемой мощности по межгосударственным...

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

В статье дан анализ основных параметров регулирования и характеристики надежности работы

Однако в настоящее время не все взаимосвязи параметров ГТУ и их влияние на

Продолжается также обсуждение вопроса об определении доли расходов топлива на...

Снижение затрат энергии в теплохладоснабжении...

Задача о минимуме суммарных затрат энергии при использовании тепловых насосов

Рис.3. График изменений теплопритоков в период хранения в холодильной камере.

Расход топлива на ТЭС для выработки электроэнергии для привода компрессора теплонасосной установки.

Оценка эффективности основных элементов оборудования...

Авторами данного сообщения выполнена расчетная эксергетическая оценка характеристик основного энергетического оборудования паросилового цикла тепловой конденсационной электростанции (ТЭС) с котлом...

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях...

Расчетные тепловые нагрузки систем отопления жилых и общественных зданий, объемы которых известны, систем вентиляции и горячего

Таблица 1. Удельная материальная характеристика тепловой сети.

где ∑l — суммарная длина всех трубопроводов сети, м

Интеллектуализация как основа повышения роли тепловых...

Целесообразность привлечения в участии первичного регулирования частоты тепловых станций еще более

При организации синхронной параллельной работы энергосистем разных стран, образующих

80 %; – малый расход топлива; – несение пиковых нагрузок

Особенности использования парогазовых установок на ТЭС

Во втором — паросиловом цикле используется еще около 20 % энергии сгоревшего топлива.

Уменьшения суммарного расхода уходящих газов.

Рис. 4. Прогноз фирмы Siemens по ежегодным заказам на оборудование для ТЭС.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы...

Рассмотрен пример оптимального покрытия графика нагрузки энергосистемы всех суточных интервалов, обеспечивающих минимальный расход топлива. Ключевые слова: энергосистема, электростанция, оптимизация, расход топлива, расход воды...

Графики регулирования тепловой нагрузки централизованных...

Графики центрального регулирования тепловой нагрузки, применяемые на ТЭЦ и районных котельных, разрабатывались

8, [9]. 1) График температур закрытой системы теплоснабжения при центральном регулировании суммарной нагрузки отопления и горячего водоснабжения.

Оптимизация краткосрочных режимов энергосистем в составе...

3) осуществляется оптимальное покрытие графика нагрузки энергосистемы расчетными и фиктивными станциями по характеристикам топливных издержек внутрисистемных расчетных станций и зависимостям стоимости от поставляемой мощности по межгосударственным...

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

В статье дан анализ основных параметров регулирования и характеристики надежности работы

Однако в настоящее время не все взаимосвязи параметров ГТУ и их влияние на

Продолжается также обсуждение вопроса об определении доли расходов топлива на...

Снижение затрат энергии в теплохладоснабжении...

Задача о минимуме суммарных затрат энергии при использовании тепловых насосов

Рис.3. График изменений теплопритоков в период хранения в холодильной камере.

Расход топлива на ТЭС для выработки электроэнергии для привода компрессора теплонасосной установки.

Оценка эффективности основных элементов оборудования...

Авторами данного сообщения выполнена расчетная эксергетическая оценка характеристик основного энергетического оборудования паросилового цикла тепловой конденсационной электростанции (ТЭС) с котлом...

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях...

Расчетные тепловые нагрузки систем отопления жилых и общественных зданий, объемы которых известны, систем вентиляции и горячего

Таблица 1. Удельная материальная характеристика тепловой сети.

где ∑l — суммарная длина всех трубопроводов сети, м

Интеллектуализация как основа повышения роли тепловых...

Целесообразность привлечения в участии первичного регулирования частоты тепловых станций еще более

При организации синхронной параллельной работы энергосистем разных стран, образующих

80 %; – малый расход топлива; – несение пиковых нагрузок

Особенности использования парогазовых установок на ТЭС

Во втором — паросиловом цикле используется еще около 20 % энергии сгоревшего топлива.

Уменьшения суммарного расхода уходящих газов.

Рис. 4. Прогноз фирмы Siemens по ежегодным заказам на оборудование для ТЭС.

Задать вопрос