Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы между ТЭС и ГЭС с использованием программа MATLAB | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 22 августа, печатный экземпляр отправим 9 сентября.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы между ТЭС и ГЭС с использованием программа MATLAB / К. М. Реймов, А. М. Нажимова, П. Ж. Алланазарова [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 21 (207). — С. 73-76. — URL: https://moluch.ru/archive/207/50706/ (дата обращения: 08.08.2020).



В работе исследованы оптимальное распределение активной нагрузки энергосистемы между гидравлическими и тепловыми электростанциями с использованием программного комплекса Маtlab. Рассмотрен пример оптимального покрытия графика нагрузки энергосистемы всех суточных интервалов, обеспечивающих минимальный расход топлива.

Ключевые слова: энергосистема, электростанция, оптимизация, расход топлива, расход воды, график нагрузки, программирование.

В задаче краткосрочного оптимального планирования режимов гидротепловых энергосистем вместе с тепловыми электростанциями (ТЭС) расчетными станциями являются также гидроэлектростанции (ГЭС), имеющие водохранилища с регулированием расхода воды и, соответственно, мощности в рассматриваемом периоде. ГЭС, работающие на бытовом расходе рек, мощности которых определяются текущими притоками воды, заменяются соответствующими отрицательными нагрузками и не участвуют в оптимизационном процессе [1–3].

В тех случаях, когда режимы работы энергосистемы в отдельные моменты времени независимы друг от друга, задача оптимизации ее режима за цикл регулирования сводится к последовательной оптимизации режима для коротких интервалов (моментов) времени, например, для каждого часа суточного цикла регулирования, в отдельности. Задача оптимизации значительно усложняется в тех случаях, когда необходимо вводить условия, определяющие связь между режимами в отдельных интервалах времени. Такая связь возникает при наличии в энергосистеме электростанций с ограниченными запасами энергоресурсов, в частности ГЭС с водохранилищами и заданными расходами воды за цикл регулирования [2].

Условие баланса мощностей в энергосистеме без учёта потерь активной мощности в сети запишется как

W = PT + PГРС,

где PT, PГ, РС — соответственно активные мощности ТЭС, ГЭС и нагрузки ЭЭС.

Для ГЭС с суточным циклом регулирования сумма часовых расходов воды Q(t) за сутки должна быть равна заданному суточному притоку воды Qсут.прит. к водохранилищу.

.

Для определения минимума расхода условного топлива на генерируемые ТЭС и ГЭС при условии соблюдения баланса активных мощностей в сети и притока воды на ГЭС составляется функция Лагранжа в виде:

,

и, берутся частные производные от неё, приравняя их к нулю:

,

,

где

.

Отсюда

.

Тогда критерием оптимального распределения активной нагрузки энергосистемы между ТЭС и ГЭС является:

.

Величина носит название коэффициента Лагранжа и показывает какому количеству сэкономленного топлива ΔВ соответствует увеличение на 1 м3 пропускаемого через турбину ГЭС объёма воды. Таким образом, ГЭС сводится к разряду ТЭС. Значение остаётся постоянным для всех расчётных часов.

Для определения значения можно воспользоваться методом подбора.

Задавшись некоторым достоверным значением и умножив его на характеристику относительных приростов (ХОП) расхода воды ГЭС, осуществляется распределение графика нагрузки энергосистемы между ТЭС и ГЭС. Затем, опираясь на полученные мощности ГЭС, определяются часовые расходы воды Q(t), сумма которых даёт суточный расход Qсут.

Если при этом заданный суточный расход воды ГЭС Qзад равен расчетному Qсут с достаточной точностью , то дальнейшая коррекция не производится. В противном случае значение изменяется последовательно в большую сторону, если Qсут. > Qзад, и в меньшую сторону, если Qсут. < Qзад.

На основе полученного вывода разработан программный комплекс на базе Маtlab. Программа составлена для оптимального распределения графиков суммарных активных нагрузок энергосистемы между тепловыми и гидроэлектростанциями. 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 и гидроэлектростанций. Она дает возможность определить оптимальные режимы электростанций и энергосистемы с высокой точностью и надежностью [4].

Эффективность алгоритма, данного предложенного программного комплекса исследован на примере в оптимальном покрытии суммарного графика нагрузки энергосистемы (табл. 1) за цикл регулирования, состоящий из четырёх интервалов, одним ТЭС и ГЭС со следующими исходными данными:

  1. Расходные характеристики эквивалентных ТЭС и ГЭС, заданные в виде полиномов второй степени:

;

.

  1. Суточный расход воды на ГЭС .
  2. Регулировочный диапазон электростанций:

Таблица 1

Суммарный график нагрузки энергосистемы.

Время суток, ч

0–6

6–12

12–18

18–24

Суммарная нагрузка PН, МВт

430

650

820

490

Ниже приводится результаты данного исследования, полученные в программном комплексе Маtlab.

Суточный график нагрузки энергосистемы:

Рн= [430,000 650,000 820,000 490,000]

Оптимальные значения относительных приростов для каждого интервала нагрузки:

bopt = [1,880 2,750 3,420 2,120]

Оптимальное значение выработки мощности ГЭС для каждого часа нагрузки:

Рoпт = [149,492 225,613 284,235 170,491]

Оптимальное значение выработки мощности ТЭС для каждого часа нагрузки:

Рoпт = [280,000 425,000 536,667 320,000]

Значения расхода топлива на ТЭС для каждого часа интервала:

Bрасх = [391,200 726,875 1071,367 471,200]

Значения расхода воды на ГЭС для каждого часа интервала:

Qрасх = [274,163 428,348 586,583 310,909]

Заданное значение расхода воды для ГЭС [м3]:

Qзад = 9600,000

Расчетное значение расхода воды для ГЭС [м3]:

Qрасчет = 9600,003

Значение λ удовлетворяющее условию заданного расхода воды:

λ = 1,143.

Рис. 1. Результаты расчета в программе Маtlab.

Полученные результаты с высокой точностью совпадают с результатами, полученными методом равенства относительных приростов расхода топлива (ОПРТ) (табл. 2).

Таблица 2

Результаты равенств ОПРТ.

Интервал времени

PС

PГ

PТ

Qчас, часовой расход воды

Qинт, расход воды за каждый интервал

часы

МВт

МВт

МВт

м³/ч

м³

0–6

430

149,781

280,219

274,639

1647,831

6–12

650

225,569

424,431

428,241

2569,447

12–18

820

284,132

535,868

586,274

3517,645

18–24

490

170,450

319,5

310,834

1865,004

Суточный расход воды, Qсут

9599,927

Окончательное значение

Максимальный небаланс воды

Расход топлива на ТЭС за сутки

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. –Т.: Молия, 1999.
  2. Гайибов Т. Ш. Алгоритм оптимизации краткосрочных режимов гидротепловых энергосистем кусочно-линейной аппроксимацией нелинейных зависимостей. Электрика, 2009, № 4, с. 26–30.
  3. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике/ Под общей ред. Ю. Н. Руденко и В. А. Семенова. — М.: Изд-во МЭИ, 2000.-648 с.
  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): ГЭС, программный комплекс, активная нагрузка энергосистемы, цикл регулирования, ТЭС, высокая точность, оптимальное распределение, суммарный график нагрузки энергосистемы, суточный расход воды, суточный цикл регулирования.


Похожие статьи

Об оптимальном покрытии графика нагрузки энергосистем...

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы... Рассмотрен пример оптимального покрытия графика нагрузки энергосистемы всех суточных интервалов, обеспечивающих минимальный расход топлива.

Оптимизация краткосрочных режимов энергосистем в составе...

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы... Ключевые слова: энергосистема, электростанция, оптимизация, расход топлива

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы между ТЭС и ГЭС с использованием программа MATLAB.

Перспективы применения АСУ ТП в гидроэлектрических станциях...

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы...

Затем, опираясь на полученные мощности ГЭС, определяются часовые расходы воды Q(t)...

Интеграция виртуальных электростанций с национальной...

Энергосистема.

Оптимизация регулирования нагрузки и режимов сети; интеграция ВИЭ в систему с сохранением ее стабильности. Управление потреблением электроэнергии (ЭЭ) (совмещение графиков нагрузки потребителей и источников ЭЭ).

Графики регулирования тепловой нагрузки централизованных...

Графики центрального регулирования тепловой нагрузки, применяемые на ТЭЦ и районных котельных, разрабатывались с целью оптимизации таких параметров, как расход и температура сетевой воды при обеспечении тепловыми сетями нагрузок на отопление...

Интеллектуализация как основа повышения роли тепловых...

В нашей стране электроэнергия производится на электростанциях трех основных типов: тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС) и атомных (АЭС).

– скорость изменения нагрузки агрегатов; – обеспечение устойчивости процесса регулирования

Зависимость электропотребления от влияния различных факторов.

Анализ потребления электроэнергии по ОЭС и энергосистемам 2012–2014 гг.

Они во многом определяют сезонные колебания и суточную неравномерность, а

Электроэнергетический комплекс объединения образуют 102 тепловые и гидравлические электростанции суммарной...

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

Оно обеспечивает восстановление спустя некоторое время частоты в энергосистеме, а также диапазонов первичного

Возмущающими воздействиями на уровень воды ПГ являются: а) расход пара (нагрузка).

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Библиографическое описание: Усмонов Н. О., Ахматова С. Р. Оптимальные параметры регулирования режимов работы

оксидов азота применяется впрыск воды в зону активного горения (при этом вода одновременно охлаждает форсунку, продлевая ее жизненный цикл).

Похожие статьи

Об оптимальном покрытии графика нагрузки энергосистем...

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы... Рассмотрен пример оптимального покрытия графика нагрузки энергосистемы всех суточных интервалов, обеспечивающих минимальный расход топлива.

Оптимизация краткосрочных режимов энергосистем в составе...

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы... Ключевые слова: энергосистема, электростанция, оптимизация, расход топлива

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы между ТЭС и ГЭС с использованием программа MATLAB.

Перспективы применения АСУ ТП в гидроэлектрических станциях...

Оптимизация распределения активной нагрузки энергосистемы...

Затем, опираясь на полученные мощности ГЭС, определяются часовые расходы воды Q(t)...

Интеграция виртуальных электростанций с национальной...

Энергосистема.

Оптимизация регулирования нагрузки и режимов сети; интеграция ВИЭ в систему с сохранением ее стабильности. Управление потреблением электроэнергии (ЭЭ) (совмещение графиков нагрузки потребителей и источников ЭЭ).

Графики регулирования тепловой нагрузки централизованных...

Графики центрального регулирования тепловой нагрузки, применяемые на ТЭЦ и районных котельных, разрабатывались с целью оптимизации таких параметров, как расход и температура сетевой воды при обеспечении тепловыми сетями нагрузок на отопление...

Интеллектуализация как основа повышения роли тепловых...

В нашей стране электроэнергия производится на электростанциях трех основных типов: тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС) и атомных (АЭС).

– скорость изменения нагрузки агрегатов; – обеспечение устойчивости процесса регулирования

Зависимость электропотребления от влияния различных факторов.

Анализ потребления электроэнергии по ОЭС и энергосистемам 2012–2014 гг.

Они во многом определяют сезонные колебания и суточную неравномерность, а

Электроэнергетический комплекс объединения образуют 102 тепловые и гидравлические электростанции суммарной...

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

Оно обеспечивает восстановление спустя некоторое время частоты в энергосистеме, а также диапазонов первичного

Возмущающими воздействиями на уровень воды ПГ являются: а) расход пара (нагрузка).

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Библиографическое описание: Усмонов Н. О., Ахматова С. Р. Оптимальные параметры регулирования режимов работы

оксидов азота применяется впрыск воды в зону активного горения (при этом вода одновременно охлаждает форсунку, продлевая ее жизненный цикл).

Задать вопрос