1.2 Графики нагрузки эс.
Основной характеристикой режима работы энергосистемы являются графики нагрузки. Активная мощность, потребляемая в данный момент времени всеми потребителями энергосистемы, включая собственные нужды электростанций и потери мощности в электрических сетях, называется её нагрузкой. Кривая изменения нагрузки во времени P(t) называется графиком нагрузки (рис 2).
Рис. 2 Типичный суточный график нагрузки ЭС.
Характерные показатели суточного графика нагрузки это:
-максимальная суточная нагрузка Рмакс;
- минимальная суточная нагрузка Р мин;
- среднесуточная нагрузка Р сут. Среднесуточная мощность равна суточной выработке деленой на 24 часа.
Различают три зоны графика нагрузки:
1. Между осью абсцисс и Рмин. - базовая (базисная) нагрузка
2. Между среднесуточной нагрузкой Рср.сут. и Р макс. - пиковая.
3. Между Рмин и Рср.сут.
Показатели суточного графика нагрузки
1. Продолжительность использования максимума нагрузки в часах
Эсут. - полная потребляемая электроэнергия за 1 сутки.
2. Продолжительность использования установленной мощности, под которой понимается суммарная номинальная активная мощность всех генераторов электростанций энергосистемы:
3. Коэффициент использования установленной мощности
4. Коэффициент заполнения (полноты, плотности) графика нагрузки – отношение среднесуточной нагрузки к максимальной
Коэффициент заполнения колеблется от 0.5 для крупных энергосистем до 0.95-0.97 для энергосистем с преобладанием энергоемких промышленных предприятий.
Коэффициент заполнения переменная величина: в субботу и воскресенье он возрастает. Летом тоже.
При одном и том же составе потребителей энергии графики нагрузки будут различны в зависимости от времени года. Для большинства районов России в зимнее время за счет возрастания бытовой нагрузки общая за сутки нагрузка системы будет выше, чем летняя. Аналогичная картина будет и для экстремальных значений нагрузки (максимальная нагрузка будет в зимние сутки, а минимальная — в летние). В годовом разрезе можно построить графики максимальной, средней и минимальной нагрузок (рис 3).
Рис.3 Годовые графики нагрузки энергосистем
1.3 Интегральная кривая нагрузки
Из
хронологического графика может
быть получен график продолжительности
и интегральная кривая нагрузки.
Интегральной
кривой
суточного графика нагрузки называется
зависимость суточной выработки энергии
от мощности. Эта зависимость выражается
формулой:
или
конкретнее
.Обратите внимание при построении ИКН
ось ординат перевернута и направлена
сверху вниз.
Рис. 4 Интегральная кривая нагрузки
Интегральная кривая характеризует зависимость прироста суточной выработки энергии DЭ от прироста нагрузки энергосистемы DР и строится методом графического интегрирования суточной кривой продолжительности нагрузки или непосредственным подсчетом соответствующих элементарных выработок энергии по площади суточного (хронологического) графика нагрузки энергосистемы.
Рассмотрим порядок построения ИКН одним из методов.
1. Переменная часть суточного графика нагрузки системы делится на несколько (например, 10) равных частей, характеризующих элементарные приращения нагрузки DР. Каждому приращению нагрузки DР соответствует элементарное приращение суточной выработки DЭ, количественно равное площади элемента графика нагрузки между двумя горизонталями, ограничивающими элементарное приращение нагрузки DР.
2. Подсчитываются элементарные приращения суточной выработки электроэнергии DЭ (по площади соответствующих элементов графика нагрузки по графику, либо табличным способом).
3. Выбираем масштаб по оси абсцисс: предельная суточная выработка энергии системой – это средняя мощность умноженная на 24 часа.
4. На горизонтальной оси Э справа налево откладываются последовательно элементарные приращения суточной выработки DЭ1, DЭ2 и т.д. в линейном масштабе, выбранном в п.3
5. Каждая точка интегральной кривой, отвечающая какому-либо элементарному приросту нагрузки (например, DР1) и выработки (например, DЭ1), определяется пересечением горизонтали, ограничивающий элементарный прирост нагрузки, с вертикалью, проведенной через точку горизонтальной оси координат (оси Э), ограничивающую соответствующую величину приращения выработки.
Применение ИКН
Построенная кривая может быть использована и для расчета Эс при задании Nc от 0 до Р макс.
Пусть, например, задана максимальная рабочая мощность l-й ГЭС Nl и ее суточная выработка Э/. Для определенности пусть Эl = Э2—Э1, a Nl = N.2—N1. Тогда решением задачи будет зона графика нагрузки, размещенная между горизонтальными линиями, соответствующими пиковым мощностям N2 и N1 на рисунке 5. Практически это будет означать, что прямоугольный треугольник abc с катетами (Эl, Nl) совместится с треугольником a'b'c' на интегральной кривой.
Рис. 5 Применение ИКН
Наиболее широко интегральная кривая нагрузка используется при проектировании ГЭС и ГАЭС, причем отличие полученного по ней режима ГЭС или ГАЭС от оптимального (подробнее можно ознакомиться в § 12.3 Гидроэнергетика 1981 г.) будет тем меньше, чем больше ограничений накладывается на их режим и чем меньше удельный вес этих станций в энергосистеме.
Рассмотренный способ приближенного расчета суточного режима ГЭС весьма прост и нагляден. Однако он применим только при независимости режимов разных ТЭС и ГЭС друг от друга. В противном случае возможно получение ситуации, показанной на рисунке 6а. Здесь треугольники abc и def для двух ГЭС (/-й и (/ + 1)-ой) взаимно перекрывают друг друга на интегральной кривой нагрузки. В подобном случае требуется принятие дополнительных условий для определения режимов каждой ГЭС.
Например, для рис. 6б принято условие максимального участия двух ГЭС в покрытии пиковой части графика нагрузки. В связи с этим (/+1)-я ГЭС, как обладающая большими возможностями регулирования, будет работать как в пиковой, так и в базовой части графика нагрузки системы.
Рис. 6
Точно так же можно определять и режимы группы ГЭС при заданном порядке их размещения в графике нагрузки системы и известных максимальных рабочих мощностях.
Следует предостеречь от характерной ошибки в расчетах режимов группы ГЭС, для каждой из которых заданы Э и N. Она возникает, если совместный режим этих станций определяют по общему треугольнику с катетами, равными сумме всех Э и N. Подобный прием можно применять либо только для базовой части графика нагрузки системы, либо при априорной уверенности в том, что все частные треугольники с катетами Э и N размещаются в зоне существования общего независимо друг от друга.
Исходные данные по энергосистеме для водно-энергетических расчетов:
- район, в котором расположена энергосистема;
- годовой максимум нагрузки Рсmax энергосистемы;
- число часов использования годового максимума нагрузки Tc;
- укрупненная структура генерирующих мощностей тепловых электростанций;
- установленная и гарантированная мощности существующих ГЭС.
Эту информацию, как правило, можно найти на сайте системного оператора