47661

Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками

Книга

Энергетика

Методические указания к выполнению лабораторной работы «Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками» по дисциплине «Автоматизация энергосистем» для студентов

Русский

2013-12-13

208.5 KB

20 чел.

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

"ХАРЬКОВСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ"

МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы
«Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками»
по дисциплине
«Автоматизация энергосистем»

Харьков 2007


МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  УКРАИНЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ лабораторной РАБОТЫ
«Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками»
по дисциплине
«Автоматизация энергосистем»
для студентов специальности 7.090602 –
«Электрические системы и сети»

Утверждено

редакционно-издательским советом университета,

протокол №   от

Харьков НТУ «ХПИ» 2007


Методические указания к выполнению лабораторной работы «Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками» по дисциплине «Автоматизация энергосистем» для студентов специальности 7.090602 – «Электрические системы и сети» / Сост. Минченко А. А., Минченко А.А., Богданова И.А. – Харьков: НТУ “ХПИ”, 2007. – 12 с. – На рус. языке.

Составители: А.А. Минченко,

Анд. Анат. Минченко

И.А. Богданова

Рецензент

Кафедра “Передача электрической энергии”


Содержание

1.Задание лабораторной работы и варианты исходных данных 4

1.1. Исходные данные 4

1.2. Задание 6

2. Реализация решения задачи оптимизации режима для этапа функционирования ЭЭС с использованием математического пакета MathCAD 6

2.1. Алгоритм решения 6

2.2. Критерий оптимальной нагрузки ТЭС 8

2.3. Условия оптимизации 8

2.4. Мощность ТЭС, соответствующая точке экономического режима 9

2.5. Разгрузка неэкономично работающей электростанции 10

3. Оформление отчета по лабораторной работе 11

Список литературы 11


1. Задание лабораторной работы и варианты исходных данных

1.1. Исходные данные

Таблица 1

№ ТЭС,

j и исходные параметры

Номер энергоблока

РУj, МВт

i=1

i=2

i=3

j=1

Рном,i, МВт

a0i

a1i

a2i

300

9,2

0,23

3,310-4

300

9,9

0,25

310-4

800

22,4

0,24

710-5

1400

j=2

Рном,i, МВт

a0i

a1i

a2i

300

8,4

0,26

3,510-4

800

22,4

0,23

810-5

800

23,8

0,27

710-5

1900

j=3

Рном,i, МВт

a0i

a1i

a2i

300

8,4

0,26

2,810-4

800

23

0,3

810-5

300

9

0,24

3,210-4

1400

j=4

Рном,i, МВт

a0i

a1i

a2i

300

8,6

0,22

3,110-4

300

8,8

0,23

3,310-4

300

9,0

0,25

3,510-4

900


Таблица 2

Варианты

j 

Руст, МВт

Рн, МВт

1

1,2,3

4700

3000

2

1,2,4

4200

2700

3

2,3,4

4200

2700

4

1,3,4

3700

2500

5

1,2,3

4700

2900

6

1,2,4

4200

2600

7

2,3,4

4200

2500

8

1,3,4

3700

2200

9

1,2,3

4700

2800

10

1,2,4

4200

2500

11

2,3,4

4200

2400

12

1,3,4

3700

2100

13

2,3,4

4200

2500

14

1,2,4

4200

2200

15

1,3,4

3700

1900

16

1,2,3

4700

2700

17

1,2,3

4700

2600

18

1,3,4

3700

1800

19

1,2,3

4700

2650

20

1,2,4

4200

2200

21

2,3,4

4200

3400

22

1,2,3

4700

3200

23

1,3,4

3700

2700

24

1,2,3

4700

2800

25

1,2,4

4200

2300

26

2,3,4

4200

3400

27

1,3,4

3700

2900

28

1,2,3

4700

2900

29

1,2,4

4200

2700

30

2,3,4

4200

2700

31

1,3,4

3700

2200

32

1,2,3

4700

3000

33

1,2,4

4200

2500

34

2,3,4

4200

2500

35

1,3,4

3700

2000

36

1,2,3

4700

3900

37

1,2,4

4200

3400

38

1,2,3

4700

3100

1.2. Задание

1 Оптимизация работы электростанций

1.1 Эквивалентирование расходных характеристик электростанции с учетом характеристик энергоблоков.

1.2 Определение мощности электростанции, которая отвечает точке экономического режима.

1.3 Определение оптимальных мощностей электростанций без учета относительного прироста затрат мощности.

1.4 Разгрузка неэкономично работающей в заданном режиме электростанции и повторная оптимизация нагрузки оставшихся в работе станций.

2 Оптимизация работы энергоблоков

1.1 Эквивалентирование расходных характеристик энергоблоков.

1.2 Определение мощности энергоблоков, которая отвечает точке экономического режима.

1.3 Определение оптимальных мощностей энергоблоков электростанций без учета относительного прироста затрат мощности.

1.4 Разгрузка неэкономично работающего в заданном режиме энергоблока и повторная оптимизация нагрузки оставшихся в работе энергоблоков.

2. Реализация решения задачи оптимизации режима для этапа функционирования ЭЭС с использованием математического пакета MathCAD

2.1. Алгоритм решения

Рассмотрим упрощенную задачу определения оптимальной нагрузки электростанций (ЭС) для энергосистемы, представленной на рис. 1

Пренебрегаем потерями активной мощности в сетях. Распределению подлежит активная нагрузка, равная . Все ЭС тепловые.

Расходные характеристики энергоблоков каждой ТЭС представим в виде квадратичного полинома:

,

где  – часовые затраты i-го энергоблока ТЭС в зависимости от его активной мощности ;

  коэффициенты квадратичного полинома.

Рисунок 1 – Схема энергосистемы

Эквивалентная расходная характеристика j-ой ТЭС, сформированная с учетом характеристик энергоблоков, имеет вид:

.

Если принять , то суммарные часовые затраты на j-ой ТЭС будут равны:

,

где установленная мощность электростанции j;

m – число энергоблоков на  j-й ТЭС.

Тогда с учетом того, что , имеем:

;

;

.

2.2. Критерий оптимальной нагрузки ТЭС

Математическая модель задачи оптимизации нагрузок ТЭС может быть представлена составляющими:

а) целевая функция

б) функция связи в виде баланса мощности

в) ограничение по мощности

Для нахождения оптимальных нагрузок ТЭС по минимальным суммарным затратам используется функция Лагранжа

Для нахождения минимума S(P,λ)      

Таким образом, из n уравнений с n+1 неизвестными величинами Pj , λ получаем уравнение баланса

2.3. Условия оптимизации

Для определения оптимальных нагрузок ТЭС применим критерий Лагранжа и балансом мощности

которую можно преобразить к такому виду:

.

Отсюда

или

.

Окончательно

                                          (1)

Таким образом, используя коэффициенты расходных характеристик ТЭС  по предыдущей формуле определяем оптимальные нагрузки ТЭС с номерами .

2.4. Мощность ТЭС, соответствующая точке экономического режима

Рисунок 2 – Расходная характеристика агрегата

Определение мощности ТЭС, соответствующей точке экономического режима,  (определяется из условия равенства  (рис.2).

            

.

Отсюда:

2.5. Разгрузка неэкономично работающей электростанции

Если из числа n несколько ТЭС (блоков) имеют определенные по соотношению (1) оптимальные нагрузки меньше экономических мощностей Pjопт<Pjэ, тогда необходимо одну из этих ТЭС (блоков) разгрузить, т.е. принять Pj=0 для этой ТЭС и найти новое оптимальное распределение мощностей для (n-1) ТЭС без учета этой станции, но для прежней общей нагрузки Pн . При этом в соотношении (1) новое значение n на одну станцию меньше. После расчета новых значений оптимальных нагрузок оставшихся ТЭС необходимо повторно проверить соотношение между Pjопт и Pjэ. Если при этом снова появится для каких-либо ТЭС соотношение Pjопт<Pjэ, необходимо выполнить процедуру разгрузки одной из таких ТЭС и снова определить новое значение Pjопт.

Для обоснования целесообразности разгрузки (отключения) ТЭС, для которой в результате оптимизации получено соотношение Pjопт<Pjэ, выполним анализ.

Согласно критерию Лагранжа

При малых вариациях мощности системы ΔРс

,

где μ—удельный прирост ЭЭС с учетом потерь в сетях

.

Для системы большой мощности можно принять     ΔPc=Pj<<Pн.

В этом случае можно принять             .

Откуда  ΔTcj*Pj . С другой стороны      или    Tjj*Pj.

Если в результате отключения ТЭС с Pj опт, которому соответствует расход затрат Tj(Pj) окажется, что за счет догрузки оставшихся ТЭС на величину Pj опт величина дополнительных затрат ΔTc  на этих ТЭС меньше, то такое отключение целесообразно. Это условие можно записать так:

ΔTc <Tj.

Тогда, учитывая приведенные соотношения, получим:

ΔTcj*Pj <Tjj*Pj   тогда   εjj

По этому алгоритму решается и задача оптимизации распределения активной мощности между энергоблоками ТЭС. В частности, когда активная мощность ТЭС оказывается меньше мощности, соответствующей точке экономического режима, можно разгрузить один из блоков  данной ТЭС, т.е. принять его мощность , и по рассмотренному алгоритму распределить активную мощность между оставшимися в работе энергоблоками с учетом их номинальных мощностей.

3. Оформление отчета по лабораторной работе

Отчет должен содержать исходные данные, текст программы и результаты расчета, распечатанные на листах формата А4.

Список литературы

  1.  Веников В.А., Журавлев В.Г., Филлинова Т.А., Оптимизация режимов электростанций. — М.: Энергоатомиздат, 1990.


Навчальне видання

Методичні вказівки для виконання лабораторної роботи
“Оптимізація розподілу навантаження електроенергетичної системи між пр
ацюючими в ній електростанціями і їхніми енергоблоками”
з дисципліни “Автоматизація енергетики” для студентів спеціальності 7.090602
“Електричні системи та мережі”.

Російською мовою

Упорядники: МІНЧЕНКО Анатолій Андрійович,

МІНЧЕНКО Андрій Анатолійович,

Богданова Ірина Олексіївна

Відповідальний за випуск В.О. Бондаренко

Роботу до видання рекомендував Ю.М. Вепрік

В авторській редакції

План 200  р., поз.   /

Підп. до друку    .   .   . Формат 60х84  1/16. Папір офсетний.

Друк – ризографія. Гарнітура Times New Roman. Ум. друк. арк. 1,0.

Обл.-вид. арк. 1,2. Наклад 50 прим. Зам. №                 . Ціна договірна.

Видавничий центр НТУ “ХПІ”.

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК №116 від 10.07.2000 р.

61002, Харків, вул. Фрунзе, 21

Друкарня НТУ “ХПІ”.

61002, Харків, вул. Фрунзе, 21


ЭС3

ЭС1

Р1

Р2

Р3

РН

ЭС2

i = i

Ti

Рi

i  i

i  i

b

Рi, э


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82707. Природа навколо нас 245 KB
  Діти сьогодні у нас особливий урок урок краси доброти і милосердя. Діти читають вірші про довкілля 1 учень. Запрошую вас діти на театральну стежинку до театру. учні тричі дзвонять у дзвіночок Бажаю вам діти веселої гри та вдячних глядачів.
82708. М.Трублаїні «Про дівчинку Наталочку і сріблясту рибку» 439 KB
  Мета: вчити правильно висловлювати свої думки, характеризувати героїв казки; удосконалювати діалогічне мовлення; розвивати увагу, пам’ять, спостережливість, уміння переказувати за малюнковим планом виховувати моральні принципи, дружбу, товариськості і взаємодопомоги.
82709. Мандрівка у творчість Наталі Забіли 57.5 KB
  Мета: формування ключових компетентностей: вміння вчитися – самоорганізовуватися до навчальної діяльності у взаємодії; загальнокультурної – дотримуватися норм мовленнєвої культури, зв’язно висловлюватися в контексті змісту, вникати в суть прочитаного; соціальної – здатність працювати в групі...
82710. Чорна кішка, або магічне число сім 59 KB
  Мета: вдосконалювати вміння орієнтуватися в структурі тексту, аналізувати й виділяти головне у творі, формувати вміння висловлювати власні судження, оцінювати свої висловлювання та думки інших, аналізувати їх і робити висновки; розвивати критичне мислення, зв’язне мовлення, техніку читання...
82711. Хоч не пишно, аби затишно. Українська народна казка «Рукавичка» 169 KB
  Мета: поглиблювати знання учнів про казку як вид усної народної творчості вчити виділяти в тексті дійових осіб спостерігати за структурою і сюжетом казки; розвивати навички діалогічного мовлення правильно інтонувати речення; вдосконалювати техніку читання учнів використовуючи різні види робіт над текстом...
82712. Безпека в школі. Правила поведінки в школі 95 KB
  Мета: вчити учнів аргументувати необхідність безпечної поведінки в школі для збереження життя й здоровя вирішувати конфліктні ситуації мирним шляхом; спонукати школярів до виконання правил безпечної поведінки в школі; виховувати відповідальність за свої вчинки.
82713. Добро все переможе 89.5 KB
  Мета. Розширити, уточнити, закріпити уявлення учнів про добро, дружбу, товаришування, розвивати товариські почуття, готовність бути доброзичливим, формувати у дітей соціальну компетентність, високу духовність, моральну чистоту, орієнтувати учнів на цінності особистості, виховувати добрі та поважні...
82714. Зв’язок слів у реченні. Поширення речень 82.5 KB
  Мета. Учити учнів встановлювати зв’язок між словами в реченні за питаннями, поширювати речення; розвивати мовлення дітей; збагачувати словниковий запас, удосконалювати вміння добирати влучні слова для побудови висловлювань; виховувати культуру спілкування, любов до художньої літератури.
82715. Микроклимат производственных помещений 82 KB
  Микроклимат производственных помещений – метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения.