Файл: Усов С.В. Основы эксплуатации электрических станций конспект лекций.pdf

а условием, что определяемый экстремум является действи­ тельно минимумом расхода топлива, служит неравенство

дР > 0.

Здесь б,-—'Частичный удельный расход t-й станции, под кото­ рым понимают истинное значение удельного расхода топлива в каждой точке нелинейной расходной характеристики элек­ тростанции, получаемое путем дифференцирования этой характеристики:

ности; К— неопределенный множитель Лагранжа.

Из уравнения (10) следует, что наивыгоднейшее распреде­ ление нагрузок будет достигнуто в том случае, когда частич­ ные удельные расходы всех станций с поправками на потери в сети будут равны между собою:

основную трудность при решении задачи наивыгоднейшего распределения. Как указывалось, эти потери являются слож­ ной функцией многих переменных: схемы сети, ее параметров, распределения нагрузок станций и потребителей, характера изменения нагрузок в узлах потребления.

До настоящего времени не существует строгих аналитиче­ ских методов вычисления ст,-, а приближенные методы, не давая точных результатов, достаточно громоздки и трудоемки. Например, метод коэффициентов сетевых потерь [14], основан­ ный на замене реальной сети фиктивной звездой, имеющей единственный центр потребления и служащейэквивалентом действительной сети по потерям, требует много времени для вычисления этих коэффициентов, линеаризующих зависимость Oi(Pi), так как при каждом йзменении схемы сети необходимо находить соответствующие новые значения для всего комплек­ та коэффициентов.

Пока наилучшим и наиболее быстрым способом определе­ ния частичных удельных потерь остается нахождение их при помощи модели-аналога реальной сети, на которой воспроиз­ водится расчетный режим системы и которая позволяет непо­ средственное получение потерь в заданных масштабах.

Влияние сетевых потерь (точнее, той их части, которая за­ висит от распределения активных нагрузок между станциями)

107

на экономичность работы системы относительно невелико, и во' многих случаях учет их не изменяет оптимального распределе­ ния нагрузок, найденного только по характеристикам станций.

Это обстоятельство позволяет без большой погрешности, производить деление энергосистемы на районы с концентриро­ ванной нагрузкой и незначительными потерями, влиянием которых можно пренебречь, а учитывать потери только в тех элементах, где они могут существенно изменить распреде­ ление.

Значительно большее влияние сетевые потери оказываютна распределение реактивных мощностей, на выбор коэффи­ циентов трансформации трансформаторов и в других расче­ тах, связанных с оптимизацией уровней напряжения и потоков реактивной мощности. В этих случаях учет потерь обязателен, причем очевидно, что сложность и трудоемкость задачи уве­ личится, так как потребуется введение еще и других частич­ ных удельных потерь, например

Рассмотренный метод частичных удельных расходов можно легко распространить на оптимизацию суточного режима гид­ роэлектростанции с водохранилищем и ограниченным объемом воды Усут, который возможно израсходовать за сутки по усло­ виям рационального режима водохранилища.

Задача сводится к нахождению минимума функционала

min J Ц.АГД/3,)

о /

при условии

г

ср = 0; j Q rac^rac^ = ^сут*

о

Решение этой задачи дает

где Агэс — постоянный коэффициент, обеспечивающий выпол­ нение изопериметрической связи:

г_ д(?гэс

°г э с - дргэс ■

Условием, при котором экстремумы функционала, опреде­ ленные вышеуказанным способом, достигнут минимума, слу­ жат неравенства:

108

Б этой задаче трудным является не только определение ■частичных удельных потерь огэс, но и назначение суточного

расхода воды Усут, который может быть определен правильно только при рассмотрении значительно более длительного, чем сутки, периода времени Т, тем более длительного, чем больше время наполнения водохранилища. При очень больших водо­ хранилищах этот период должен быть не менее года.

Приточность воды за такой длительный период нельзя трактовать как детерминированную функцию, но следует рас­ сматривать как стохастический процесс. Это обстоятельство и осложняет прогнозирование режима реки и правильный выбор Усут, требуя обработки обширных статистических данных за много лет и создания специальной гидрологической модели для такого прогнозирования.

Такие модели усложняются в том случае, когда на одной и той же реке расположено несколько гидростанций с различны­ ми характеристиками: водохранилищами большими и малыми (шлюзами), без водохранилищ (работающие на бытовой приточности); вода, израсходованная на одной станции, является приточностыо на другой и т. д. Здесь на помощь приходит статистика: можно установить коэффициенты взаимной связи (так называемые коэффициенты корреляции) между энергией, вырабатываемой на гидроэлектростанциях различных типов, или даже совсем не оперировать расходами воды, но эквива­ лентными им количествами энергии, что значительно упростит расчеты.

Следует отметить особенности построения характеристик частичных удельных расходов гидроэлектростанций, имеющих различные расходные характеристики.

Различают два типа расходных характеристик ГЭС.

К первому типу относятся те станции, у которых работа одной машины с точки зрения расхода воды экономичней ра­ боты двух машин на всем диапазоне изменения нагрузок ма­ шины от нуля до номинальной. В этом случае пуск дополни­ тельных машин производится лишь после того, как работаю­ щие машины нагружаются до номинальной мощности и рас­ ходная характеристика таких станций в точках пуска новых (добавочных) машин будет изменяться скачком (прибавля­ ется расход холостого хода).

На других станциях машины имеют такие характеристики, что при работе в диапазоне от 60 до 100% номинальной натрузкн с точки зрения расхода воды выгодней включить две машины, и, таким образом, пуск каждой последующей маши­ ны не вызывает скачка суммарной характеристики, так как со­ провождается некоторым понижением общего расхода. Харак­ теристики таких станции имеют в точках пуска машины из­ ломы, а не скачки.

109

Два типа расходных характеристик показаны на рис. 74. Спрямление соответствующих характеристик частичных

удельных расходов изображено на рис. 75.

Расходные характеристики гидротурбин должны учиты­ вать колебания напора, которые допускаются на гидростан­ циях в зависимости от обстоятельств в довольно широких пре­ делах (0,6—1,0 Нп). Поэтому и экономические характеристики станций должны строиться для всего диапазона допустимых изменений напора и обычно представляют семейство кривых,.

ограниченных предельно допускаемыми по напору режимами

(рис. 76).

Так как зависимость между напорами и расходами через сооружения неодинакова летом и зимой, пограничные кривые на характеристиках станций указываются для обоих сезонов. Обычно эти кривые строят с помощью так называемых кривых связи (рис. 77).

На семействе кривых частичных удельных расходов, по­ строенных по расходным характеристикам, указываются еще зоны нежелательной нагрузки (кавитация), и полученные та­ ким образом рабочие характеристики применяются для опти­ мизации режимов гидроэлектростанций (рис. 78).

В гидротепловых энергетических системах возникает необ­ ходимость эквивалентировать характеристики частичных удельных расходов тепловых и гидроэлектрических станций. Пересчет характеристики частичных удельных расходов гидро-

110

станций производят перемножением ее ординат на коэффи­ циент к, равный:

цтэс кг/м3

8ГЭС

где °тэс — частичный удельный расход тепловых электростанций системы, кг/кВт-ч; Фэс — частичный удельный расход гидростанции, м3/кВт • ч.

При ограниченном за сутки расходе воды характеристика частичных удельных расходов гидростанции корректируется

Рис. 76

точно таким же образом, как характеристики тепловых элек­ тростанций при ограничениях в топливе. Поправочный коэф­ фициент 12 в случае гидростанции равен отношению расходов воды за сутки по свободному графику <2Сутзад и ограничен­ ному бытовым расходом или другими причинами Qcyт огр:

Поправочный коэффициент к2 зависит от допустимогосуточного расхода воды в реке, который в свою очередь опре­ деляется гидрологической обстановкой. Так как эта обста­ новка может довольно существенно изменяться, необходимо периодически пересчитывать коэффициент Х2 в соответствии с изменившейся обстановкой.

Основным недостатком метода частичных удельных расхо­ дов является однозначное определение всех мощностей Pj, по­

111