Lastemåter for kraftsystemer og optimal lastfordeling mellom kraftverk

Måten energi forbrukes og derfor belastningen på systemene er ujevn: den har karakteristiske svingninger i løpet av en dag, så vel som sesongmessige svingninger i løpet av et år. Disse svingningene bestemmes hovedsakelig av arbeidsrytmen til bedriftene - forbrukere av elektrisitet, relatert til denne livsrytmen til befolkningen, i mindre grad - av geografiske faktorer.

Generelt er den daglige syklusen alltid preget av en større eller mindre reduksjon i forbruket om natten, for årssyklusen — i sommermånedene. Dybden av disse lastsvingningene avhenger av brukersammensetningen.

Bedrifter som jobber døgnet rundt, spesielt med en overvekt av kontinuerlige teknologiske prosesser (metallurgi, kjemi, kullgruveindustri), har nesten samme forbruksmåte.

Bedrifter fra metall- og maskinbyggingsindustrien har, selv med treskiftsarbeid, merkbare svingninger i energiforbruket knyttet til den vanlige nedgangen i produksjonsaktiviteten i nattskift. Når du jobber i ett eller to skift om natten, observeres en kraftig nedgang i energiforbruket. En merkbar nedgang i forbruket er også observert i sommermånedene.

Enda skarpere svingninger i energiforbruket er karakteristisk for næringsmiddel- og lettindustribedrifter.Det største ujevne forbruket er observert i husholdningssektoren.

Systemets belastningsmodus gjenspeiler alle disse svingningene i energiforbruket i en summert og, selvfølgelig, noe jevnet form. Lastforhold presenteres vanligvis i form av en lastplan.

På dagsgrafen er timer plottet på abscissen, og laster i MW eller % av maksimal last er plottet på ordinaten. Maksimal belastning faller oftest i kveldstimene, når belysningen er lagt på produksjonsenergiforbruket. Det er derfor makspunktet forskyver seg noe i løpet av året.

Det er en belastningstopp i morgentimene, noe som gjenspeiler maksimal produksjonsaktivitet. Om ettermiddagen minker belastningen, om natten minker den kraftig.

Måneder er plottet på abscissen til årlige diagrammer, og månedlige kilowatt-timer eller månedlige toppbelastninger er plottet på ordinaten. Maksimal belastning faller på slutten av året — på grunn av dens naturlige økning i løpet av året.

Ujevn lademodus, på den ene siden, mangfoldet av energiproduksjonsutstyr og dets operasjonelle og teknisk-økonomiske egenskaper, utgjør på den annen side en kompleks oppgave for systempersonalet for optimal lastfordeling mellom stasjoner og generasjonsenheter.

Kraftproduksjon har en pris. Til termiske stasjoner — dette er drivstoffkostnader, i tillegg til vedlikehold av servicepersonell, utstyrsreparasjoner, avskrivningsfradrag.

På forskjellige stasjoner, avhengig av deres tekniske nivå, effekt, utstyrstilstand, er den spesifikke produksjonskostnaden for én Vt • h forskjellig.

Det generelle kriteriet for lastfordeling mellom stasjoner (og innenfor en stasjon mellom blokker) er minimum totale driftskostnader for produksjon av en gitt mengde elektrisitet.

For hver stasjon (hver enhet) kan kostnader presenteres i funksjonelt forhold til lademodus.

Betingelsen for minimum av de totale kostnadene og derfor betingelsen for optimal fordeling av belastninger i systemet er formulert som følger: belastningen skal fordeles slik at likheten i de relative trinnene til stasjonene (enhetene) alltid opprettholdes.

Nesten relative trinn for stasjoner og enheter ved forskjellige verdier av belastningen beregnes på forhånd av ekspedisjonstjenester og vises som kurver (se bilde).

Relative vekstkurver

Den horisontale linjen gjenspeiler fordelingen av denne lasten som tilsvarer den optimale tilstanden.

Den optimale fordelingen av systembelastningen mellom stasjonene har også en teknisk side.Enhetene som dekker den variable delen av lastkurven, spesielt de skarpe øvre toppene, drives under raskt skiftende lastforhold, noen ganger med daglige stopp-starter.

Moderne kraftig dampturbinenheter er ikke tilpasset en slik driftsmodus: de tar mange timer å starte, drift i variabel belastningsmodus, spesielt ved hyppige stopp, fører til en økning i ulykker og akselerert slitasje, og er også forbundet med et ekstra ganske følsomt overforbruk av drivstoff.

For å dekke "toppene" av lasten i systemene brukes derfor enheter av en annen type, som er teknisk og økonomisk godt tilpasset en driftsform med skarp variabel last.

De er ideelle for dette formålet vannkraftverk: Oppstart av hydraulikkenheten og full belastning krever ett til to minutter, er ikke forbundet med ytterligere tap og er teknisk sett ganske pålitelige.

Vannkraftverk designet for å dekke topplast bygges med dramatisk økt kapasitet: Dette reduserer kapitalinvesteringen med 1 kW, noe som gjør den sammenlignbar med den spesifikke investeringen i kraftige termiske kraftverk og sikrer en mer fullstendig bruk av vannressurser.

Siden mulighetene for å bygge vannkraftverk i mange områder er begrenset, der områdets topografi gjør det mulig å oppnå store nok fallhøyder, bygges pumpelagre vannkraftverk (PSPP) for å dekke lasttoppene.

Enhetene til en slik stasjon er vanligvis reversible: i løpet av systemfeiltimer om natten, fungerer de som pumpeenheter, og hever vann i et høyt plassert reservoar. Under fullasttimer opererer de i elektrisitetsproduksjonsmodus ved å gi energi til vannet som er lagret i tanken.

De er mye brukt for å dekke belastningstoppene til gassturbinkraftverk. Å starte dem opp tar bare 20-30 minutter, justering av lasten er enkel og økonomisk. Kostnadstallene for topp-GTPP-er er også gunstige.

Indikatorer for kvaliteten på elektrisk energi er graden av konstans av frekvens og spenning. Å opprettholde en konstant frekvens og spenning på et gitt nivå er av stor betydning. Når frekvensen synker, reduseres hastigheten til motorene proporsjonalt, derfor reduseres ytelsen til mekanismene som drives av dem.

Det skal ikke tenkes at økning av frekvens og spenning har en gunstig effekt. Når frekvensen og spenningen øker, øker tapene i magnetiske kretser og spoler til alle elektriske maskiner og enheter kraftig, oppvarmingen øker og slitasjen akselererer. I tillegg truer endringen i frekvensen og derfor i antall omdreininger av motorene ofte med å avvise produktet.

Frekvenskonstans sikres ved å opprettholde likhet mellom den effektive kraften til primærmotorene i systemet og det totale motsatte mekaniske momentet som oppstår i generatorene fra samspillet mellom magnetiske flukser og strømmer. Dette dreiemomentet er proporsjonalt med den elektriske belastningen til systemet.

Belastningen på anlegget endrer seg hele tiden Hvis belastningen øker, blir bremsemomentet i generatorene større enn det effektive dreiemomentet til hovedmotorene, det er en trussel om turtallsreduksjon og frekvensreduksjon. Å redusere belastningen har motsatt effekt.

For å opprettholde frekvensen er det nødvendig å endre den totale effektive kraften til hovedmotorene tilsvarende: en økning i det første tilfellet, en reduksjon i det andre. Derfor, for kontinuerlig å opprettholde frekvensen på et gitt nivå, må systemet ha tilstrekkelig tilførsel av ekstremt mobil standby-strøm.

Oppgaven med frekvensregulering er tildelt utpekte stasjoner som opererer med en tilstrekkelig mengde gratis, raskt mobilisert kraft. Vannkraftverk er best i stand til å håndtere dette ansvaret.

For mer informasjon om frekvenskontrollfunksjoner og metoder, se her: Frekvensregulering i kraftsystemet