Energetikos sistemų apkrovos režimai ir optimalus apkrovos paskirstymas tarp elektrinių

Energijos suvartojimo būdas ir dėl to sistemų apkrova yra netolygi: būdingi svyravimai per dieną, taip pat sezoniniai svyravimai per metus. Šiuos svyravimus daugiausia lemia įmonių – elektros vartotojų – darbo ritmas, susijęs su šiuo gyventojų gyvenimo ritmu, kiek mažiau – geografiniai veiksniai.

Apskritai dienos ciklas visada pasižymi didesniu ar mažesniu suvartojimo sumažėjimu naktį, metiniam ciklui – vasaros mėnesiais. Šių apkrovų svyravimų gylis priklauso nuo vartotojų sudėties.

Visą parą dirbančios įmonės, ypač kuriose vyrauja nenutrūkstami technologiniai procesai (metalurgija, chemija, anglių kasybos pramonė), suvartoja beveik tą patį vartojimo būdą.

Metalo apdirbimo ir mašinų gamybos įmonėse, net ir dirbdamos trimis pamainomis, pastebimi energijos suvartojimo svyravimai, susiję su įprastu gamybinio aktyvumo mažėjimu naktinėse pamainose. Dirbant viena ar dviem pamainomis naktimis, pastebimas staigus energijos suvartojimo sumažėjimas. Pastebimas vartojimo mažėjimas pastebimas ir vasaros mėnesiais.

Dar staigesni energijos vartojimo svyravimai būdingi maisto ir lengvosios pramonės įmonėms.Didžiausias netolygus suvartojimas pastebimas namų ūkių sektoriuje.

Sistemos apkrovos režimas atspindi visus šiuos energijos suvartojimo svyravimus sumuota ir, žinoma, šiek tiek išlyginta forma. Apkrovos sąlygos dažniausiai pateikiamos apkrovos grafiko forma.

Dienos grafike valandos brėžiamos ant abscisių, o apkrovos MW arba % didžiausios apkrovos – ant ordinatės. Didžiausia apkrova dažniausiai nukrenta vakaro valandomis, kai apšvietimas dedamas ant gamybos energijos sąnaudų. Štai kodėl didžiausias taškas per metus šiek tiek pasislenka.

Ryto valandomis yra apkrovos pikas, atspindintis didžiausią gamybos aktyvumą. Po pietų krūvis mažėja, naktį smarkiai sumažėja.

Mėnesiai brėžiami ant metinių diagramų abscisių, o mėnesio kilovatvalandės sumos arba mėnesio didžiausios apkrovos – ant ordinatės. Didžiausia apkrova nukrenta metų pabaigoje – dėl natūralaus jo padidėjimo per metus.

Netolygus įkrovimo režimas, viena vertus, energijos gamybos įrenginių įvairovė ir jos eksploatacinės bei techninės-ekonominės charakteristikos, kita vertus, sistemos darbuotojams kelia kompleksinę užduotį optimaliam apkrovos paskirstymui tarp stočių ir generuojančių blokų.

Energijos gamyba turi savo kainą. Dėl šiluminės stotys — tai kuro sąnaudos, be to, aptarnaujančio personalo išlaikymas, įrangos remontas, nusidėvėjimo atskaitymai.

Skirtingose ​​stotyse, priklausomai nuo jų techninio lygio, galios, įrangos būklės, specifinė vienos Vt • h gamybos savikaina skiriasi.

Bendrasis apkrovos paskirstymo tarp stočių (ir stotyje tarp blokų) kriterijus yra minimalios bendros eksploatacinės sąnaudos gaminant tam tikrą elektros energijos kiekį.

Kiekvienos stoties (kiekvieno įrenginio) sąnaudos gali būti pateiktos funkciniu ryšiu su įkrovimo režimu.

Bendrų sąnaudų minimumo sąlyga, taigi ir optimalaus apkrovų paskirstymo sistemoje sąlyga formuluojama taip: apkrova turi būti paskirstyta taip, kad visada būtų išlaikoma stočių (agregatų) santykinių žingsnių lygybė.

Beveik santykiniai stočių ir blokų žingsniai, esant skirtingoms jų apkrovoms, yra iš anksto apskaičiuojami dispečerinių tarnybų ir rodomi kaip kreivės (žr. paveikslėlį).

Santykinės augimo kreivės

Horizontali linija atspindi šios apkrovos pasiskirstymą, atitinkantį optimalią būklę.

Optimalus sistemos apkrovos paskirstymas tarp stočių turi ir techninę pusę.Agregatai, apimantys kintamą apkrovos kreivės dalį, ypač staigias viršutines smailes, yra eksploatuojami greitai kintančiomis apkrovos sąlygomis, kartais su kasdieniu sustabdymu-paleidimu.

Šiuolaikinis galingas garo turbinų blokai nėra pritaikyti tokiam veikimo režimui: paleidžiama daug valandų, veikia kintamos apkrovos režimu, ypač dažnai sustojus, padaugėja nelaimingų atsitikimų ir pagreitėja nusidėvėjimas, taip pat yra susijęs su papildomu gana jautriu pertekliniu suvartojimu. degalų.

Todėl apkrovos „pikams“ sistemose padengti naudojami kito tipo agregatai, kurie techniškai ir ekonomiškai puikiai pritaikyti darbo režimui su smarkiai kintama apkrova.

Jie idealiai tinka šiam tikslui hidroelektrinės: hidraulinio agregato paleidimas ir pilna apkrova trunka nuo vienos iki dviejų minučių, nesusiję su papildomais nuostoliais ir yra techniškai gana patikimi.

Hidroelektrinės, skirtos padengti didžiausias apkrovas, statomos smarkiai padidintos galios: tai sumažina kapitalines investicijas 1 kW, todėl ją galima palyginti su konkrečia investicija į galingas šilumines elektrines ir užtikrina visapusiškesnį vandens išteklių naudojimą.

Kadangi daugelyje vietovių yra ribotos galimybės statyti hidroelektrines, kur teritorijos topografija leidžia gauti pakankamai didelius aukščius, apkrovos smailėms padengti statomos hidroakumuliacinės hidroelektrinės (HAE).

Tokios stoties blokai dažniausiai yra grįžtami: sistemos gedimo valandomis naktimis jie dirba kaip siurbimo agregatai, pakeliantys vandenį aukštai pastatytame rezervuare. Pilnos apkrovos valandomis jie veikia elektros generavimo režimu, maitindami rezervuare sukauptą vandenį.

Jie plačiai naudojami dujų turbinų jėgainių apkrovos smailėms padengti. Jų paleidimas užtrunka tik 20-30 minučių, reguliuoti apkrovą paprasta ir ekonomiška. Didžiausių GTPP sąnaudų skaičiai taip pat yra palankūs.

Elektros energijos kokybės rodikliai yra dažnio ir įtampos pastovumo laipsnis. Labai svarbu išlaikyti pastovų dažnį ir įtampą tam tikrame lygyje. Mažėjant dažniui, proporcingai mažėja variklių sūkiai, todėl mažėja jais varomų mechanizmų našumas.

Nereikėtų manyti, kad dažnio ir įtampos didinimas turi teigiamą poveikį. Didėjant dažniui ir įtampai, staigiai didėja nuostoliai visų elektros mašinų ir prietaisų magnetinėse grandinėse ir ritėse, didėja jų įkaitimas, greitėja dilimas. Be to, pasikeitus variklių dažniui, taigi ir apsisukimų skaičiui, dažnai kyla grėsmė produkto atmetimui.

Dažnio pastovumas užtikrinamas išlaikant lygybę tarp pirminių sistemos variklių efektyvios galios ir bendro priešingo mechaninio momento, atsirandančio generatoriuose dėl magnetinių srautų ir srovių sąveikos. Šis sukimo momentas yra proporcingas sistemos elektrinei apkrovai.

Sistemos apkrova kinta nuolatos Didėjant apkrovai stabdymo momentas generatoriuose tampa didesnis už pagrindinių variklių efektyvųjį sukimo momentą, kyla grėsmė sukimosi greičio ir dažnio mažinimui. Apkrovos sumažinimas turi priešingą efektą.

Norint išlaikyti dažnį, reikia atitinkamai keisti bendrą efektyviąją pagrindinių variklių galią: pirmuoju atveju padidinti, antruoju sumažinti. Todėl norint nuolat palaikyti dažnį tam tikrame lygyje, sistema turi turėti pakankamai itin mobilios budėjimo energijos.

Dažnio reguliavimo užduotis priskirta tam skirtoms stotims, veikiančioms su pakankamu laisvos, greitai mobilizuojamos galios kiekiu. Hidroelektrinės geriausiai gali atlikti šias pareigas.

Daugiau informacijos apie dažnio valdymo funkcijas ir metodus rasite čia: Dažnio reguliavimas elektros sistemoje