Моделирование характеристики электростанции

Для оценки стоимости потоков и потерь мощности энергетическая характеристика станций должна быть представлена в виде сетевого элемента (сопротивления). Такое представление сводится к следующему преобразованию характеристики. Расходная энергетическая характеристика станции В(Р) для ТЭС или Q(P) для ГЭС вначале представляется в виде характеристики «подведенная мощность - полезная мощность» Людв(Р) или стоимости мощности S(P). В стоимостях S могут учитываться постоянные составляющие затрат и переменные (топливные затраты).

Пусть исходная энергетическая характеристика задана в координатах «расход топлива В, т, - мощность станции Р, МВт», как это обычно принято. Характеристика нелинейна и обращена выпуклостью вниз (рис. 10.2,я). Можно преобразовать расход условного топлива в подведенную мощность Людв.. Для условного топлива низшая теплотворная способность = 29330 кДж/кг и, следовательно, подведенная мощность

здесь By 1 — расход условного топлива, кг/ч.

Порядок моделирования станции

Рис. 10.2. Порядок моделирования станции

Такое преобразование дает возможность перейти к представлению энергетической характеристики станции в координатах «подведенная мощность, МВт, - полезная мощность, МВт» (рис. 10,2,6).

Станции в схеме замещения сети должны представляться сопротивлением, которое отражает потери их технологического процесса при преобразовании подведенной мощности в полезную. Сопротивление названо «электрическим эквивалентом» станции.

Процесс преобразования на станции энергии топлива в электрическую энергию сопровождается потерями

для которых (рис. 10.2,в) можно подобрать эквивалентное сопротивление в омах (рис. 10.2,г). Известно, что если рассматриваются только активные мощности, то сопротивление

где U - напряжение сети.

Таким путем можно получить энергетическую характеристику станции в виде электрического сопротивления сети. С добавлением в схему замещения электрического эквивалента граф электрической сети расширяется (рис. 10.3). Главное достоинство такого представления заключается в том, что в качестве критерия можно использовать потери мощности, а не издержки или расход топлива.

Если расходная энергетическая характеристика на электростанции представляется в виде затрат И от мощности, т. е. И(Р), то характеристика стоимости может иметь другой вид. Стоимость мощности станции - это отпускной тариф станции. Он может быть постоянным, ступенчатым либо непрерывно возрастающим (рис. 10.3). Энергетическая характеристика любого вида может быть задана электрическим эквивалентом в схеме замещения сети.

10.3. ЗАДАЧИ ОПРЕДЕАЕНИЯ СТОИМОСТИ ПОТОКОВ И ПОТЕРЬ МОШНОСТИ И ЭНЕРГИИ Щ

Вид характеристик стоимости мощности

Рис. 10.3. Вид характеристик стоимости мощности

Потери мощности при определении электрического эквивалента (активного сопротивления) могут часто представляться полиномом второй степени и тогда характеристика электрического эквивалента

Здесь а, в, с - постоянные; Р - мощность станции; U - напряжение.

При использовании электрического эквивалента можно получить полную картину стоимости потоков и потерь мощности.

Электрический эквивалент - это экономическое сопротивление, от которого зависит стоимость мощности в узлах и ветвях сети. Если мощность станции имеет определенную стоимость, то по ветвям сети протекают потоки стоимости мощностей (рис. 10.4).

Схема потоков мощности и стоимости в сети

Рис. 10.4. Схема потоков мощности и стоимости в сети:

* ...... - поток стоимости; -* - поток мощности;

I I - электрический эквивалент станции

При передаче потока стоимостей каждый узел приобретает экономический потенциал. Например, если происходит передача мощности от узла / к узлу j и стоимость мощности в узле i примем за с„ то в узле / будет экономический потенциал с, Л, а в узле j - CjPj. Стоимости учитываются постоянными множителями с/, которые соответствуют стоимостной характеристике мощностей станции.

Величины стоимостей зависят от критерия оптимизации. Это могут быть топливные затраты, или себестоимость, или стоимость потерь. Если решается задача минимизации затрат по системе, то характеристика стоимости станции - это характеристика себестоимости. В себестоимости могут учитываться различные составляющие эксплуатационных затрат: затраты на топливо Ия, условно-постоянные затраты Иу.п, затраты на оказание услуг (на поддержание качества, надежности, на резервы) и пр. Если решается задача по продаже электроэнергии, то характеристика стоимости задается как характеристика цены мощности. Цена может быть постоянной, ступенчатой, плавной. Учет стоимости сводится к масштабированию сопротивления при выполнении расчетов нормальных режимов.

Применение электрического эквивалента требует развития алгоритма расчета наивыгоднейшего распределения нагрузки. Большим достоинством

Развитие алгоритма расчета нормального режима с использованием электрических эквивалентов станиий и сетей

является то, что моделирование ЭЭС с помощью электрического эквивалента позволяет за расчетный критерий оптимизации режима принять минимум изменения переменной типа поток - минимум потерь активной мощности или стоимости потерь. Порядок преобразования показан на рис. Ю.5. На рис 10.5,я дано стандартное задание схемы замещения электрической сети в расчетах нормальных режимов с использованием критерия минимума потерь активной мощности. На рис. 10.5,6 используется критерий минимума расхода условного топлива и вводится электрический эквивалент расходных характеристик электростанций в виде Zwy, Zwm . На рис. 10.5,в электрический эквивалент соответствует уже стоимости мощности станции и вводятся сопротивления Z^ff].

Электрический эквивалент влияет на изменения собственных сопротивлений сети.

Уравнения состояния для рассматриваемых подсистем будут иметь следующий вид:

• электрическая подсистема

• энергетическая подсистема

• экономическая подсистема

где AU - вектор-столбец небалансов напряжений в узлах; Uj - диагональная матрица напряжений в узлах; S, - диагональная матрица стоимостных коэффициентов в узлах; S - вектор-столбец узловых мощностей; А - диагональная матрица коэффициентов энергетических характеристик; У - матрица узловых проводимостей сети.

Представление фрагмента ЭЭС в виде электрической (а), энергетической (б) и экономической (в) подсистем

Рис. 10.5. Представление фрагмента ЭЭС в виде электрической (а), энергетической (б) и экономической (в) подсистем

Учет энергетической и экономической подсистем обеспечивается дополнением матрицы сопротивлений блоками «энергетических» и «экономических» сопротивлений. Это позволяет модифицировать уравнения состояния ЭЭС, сохранив вычислительную схему хорошо разработанных оптимизационных алгоритмов для решения новых задач (рис. 10.6).

Сетевой тариф также может моделироваться электрическим эквивалентом и учитываться некоторым сопротивлением /?ссти или постоянными множителями в алгоритме расчета.

Распределение потерь и потоков мощностей и их стоимости между ПС при таком представлении является обычной задачей расчета нормального режима сетей. Все ПС будут иметь стоимости

где - тариф на станции; 5ССТИ - тариф на транспорт электроэнергии, учитывающий постоянную составляющую транспортных услуг.

Пример схемы зоны электроснабжения с электрическим эквивалентом стоимости мощностей станции (R) и транспортных услуг (Rem) в электрической схеме зоны электроснабжения

Рис. 10.6. Пример схемы зоны электроснабжения с электрическим эквивалентом стоимости мощностей станции (Rcr) и транспортных услуг (RCem) в электрической схеме зоны электроснабжения

Следовательно, использование модели электрического эквивалента позволяет определить стоимости по узлам и ветвям электрической системы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >