Читайте также:
|
Для смешанной энергосистемы задача наивыгоднейшего распределения нагрузки делится на две различные задачи.
Первая - оптимизация длительных режимов системы. В этой задаче для всего цикла регулирования ГЭС находится наивыгоднейшее распределение нагрузки между станциями системы, и определяется режим использования водноэнергетических ресурсов водохранилищ. Последнее и является целью расчетов. Определяются календарные графики сработки и заполнения водохранилищ всех гидростанций системы. Это особые задачи, и они будут специально рассмотрены в гл. 9.
На основании таких расчетов регламентируются гидроресурсы для краткосрочных циклов. Например, если станция имеет годовое регулирование стока, то будут определены ограничения по ресурсам (стоку) за месяц, неделю, сутки.
Вторая - оптимизация краткосрочных режимов, или наивыгоднейшее распределение нагрузки в смешанной системе для суточного или меньшего периода оптимизации. Вторая задача и будет здесь рассматриваться. Ограничения по речному стоку определяются при решении первой задачи.
Конечно, краткосрочные и долгосрочные режимы ГЭС тесно связаны, но алгоритмические и вычислительные трудности не позволяют рассматривать эти задачи в едином алгоритме. Основанием для такого деления является кроме различия целей и алгоритмов существенное различие в полноте и достоверности исходной информации. Для суточного, а иногда и для недельного периода информация имеет достаточную для практических целей достоверность. Можно довольно точно предсказать приточность рек, нагрузки системы, состав агрегатов электростанций и др. Для длительных же циклов информация имеет вероятностную либо неопределенную форму. Полнота, форма и достоверность исходной информации приводят к существенным различиям методов решения этих задач. Кроме того, объединение этих задач сопряжено с резким усложнением оптимизационных алгоритмов.
Распределение нагрузки при постоянстве напора ГЭС. Предполагается, что на гидростанции в течение периода оптимизации напор не меняется, хотя станция и ведет регулирование. Такие случаи встречаются для высоконапорных и средненапорных ГЭС, когда изменение напоров за счет колебания бьефов не вносит существенной погрешности в энергетические показатели станции. Как будет видно дальше, допущение о постоянстве напора ГЭС существенно упрощает алгоритм решения задачи. При этом 1 м3 воды для всего периода оптимизации обладает практически одинаковой энергией.
Постановка задачи. Допустим, что в системе имеется одна эквивалентная тепловая электростанция и j = a, b, … g гидростанций. Каждая гидростанция за период Т может израсходовать определенное количество энергоресурса (стока). Задача заключается в том, чтобы в каждом расчетном интервале всего периода Т получить наивыгоднейшее распределение нагрузки между станциями.
1. Уравнение цели
Расход топлива эквивалентной тепловой станции Bt зависит от того, с какой мощностью она будет работать на интервале времени t = 1, 2,..., k длительностью Dtt, а следовательно, от мощности ГЭС.
2. Уравнения связи - это расходная энергетическая характеристика эквивалентной ТЭС В Т(Р Т) и расходные энергетические характеристики каждой ГЭС Qj (Р j, H j).
3. Уравнения ограничений. Для каждого расчетного интервала имеется балансовое уравнение мощностей (всего k уравнений):
Для каждой гидростанции задается ограничение по стоку (всего j уравнений)
Условные обозначения: Pt - нагрузка системы; РТ t- мощности ТЭС; P a t,..., P g t - мощности ГЭС; p t - потери активной мощности в сетях; Wj = WQa, WQb... - заданные ограничения стока; Qjt - расход воды ГЭС.
Уравнение оптимизации имеет вид
где 
- относительный прирост ТЭС; 
- относительный прирост расхода воды ГЭС; 
, 
- относительные приросты потерь активной мощности в электрических сетях при изменении мощностей ТЭС и ГЭС соответственно.
Вывод уравнения оптимизации. Функция Лагранжа имеет вид
Неизвестными величинами будут мощности ТЭС и каждой j -й ГЭС в каждом t- мрасчетном интервале времени, всего jt + t неизвестных мощностей. Неизвестны такие множители Лагранжа: t множителей l t и j множителей l j. Итак, число неизвестных равно jt + 2 t + j. Чтобы решить задачу, необходимо составить jt + 2 t + j уравнений.
Если продифференцируем функцию Лагранжа по независимым переменным, то получим jt + t уравнений. Частные производные берутся по мощностям P T1, P T2,..., P T k , P a1, … P a k,..., P g k.
При решении этих уравнений можно определить jt + t неизвестных. Балансовые уравнения стока дают j уравнений, а балансовые уравнения мощности - t уравнений. Таким образом, число уравнений достаточно для определения неизвестных.
Производные по мощности ТЭС имеют вид
Производные по мощности ГЭС дают уравнения
Из последних уравнений получим
В результате получаем условия оптимизации:
Все величины, входящие в эту систему, за исключением множителей Лагранжа, определяются энергетическими характеристиками оборудования (относительными приростами ТЭС b и ГЭС q) и параметрами электрической сети (относительными приростами потерь мощности 
), поэтому индексы времени при них можно опустить, тогда и получим окончательный вид уравнения оптимизации:
Последнее условие имеет следующий смысл: для наивыгоднейшего распределения нагрузки необходимо для всего периода оптимизации соблюдать постоянное соотношение l j между ТЭС и ГЭС. Например, между ТЭС и ГЭС a нагрузка должна распределяться по соотношению:
.
Одновременно требуется выполнить ограничения по балансу. ГЭС могут различаться напором и расходом, поэтому для каждой ГЭС имеется свой множитель l j.
Размерность и физический смысл множителей l j. Рассмотрим простейшую гидротепловую систему, состоящую из одной ТЭС и одной ГЭС. Условие наивыгоднейшего распределения нагрузки в такой системе имеет вид
b = l j × q,
тогда
Следовательно, l j - мера эффективности использования гидроресурсов в системе. Этот коэффициент показывает, какая экономия условного топлива, т, будет получена на ТЭС, если на ГЭС дополнительно используется расход воды D Q, м3/с. Наивыгоднейшим будет такой режим, при котором ресурсы каждой ГЭС будут использованы с одинаковой эффективностью в течение всего периода оптимизации и
l j = idem.
Коэффициент l j связан с параметрами ГЭС, т.е. с ее напором и расходом. Если напор ГЭС постоянный, а расход меняется, то ГЭС меняет и свою мощность. При нагрузке Р (см. рис.) возможны различные балансы мощности между ТЭС и ГЭС.
Рис. Режим тепловых станций при работе ГЭС с различным расходом воды
Например, в точке А Р = Р Т1 + Р Г1. Тепловая станция при этом имеет расход В 1и относительный прирост
Эффективность использования стока
Аналогично для точки В и другого баланса мощностей получим l2 = b 2×(
) = tg a2, при этом Q 2 > Q 1 отсюда эффективность использования гидроресурсов к обратно пропорциональна расходу воды.
Зависимость l j от стока воды ГЭС
Коэффициент l j прямо пропорционально связан с напором, так как при увеличении напора и постоянстве мощности уменьшается расход ГЭС.
Зависимость l j от напора ГЭС
Вопрос: В чем принципиальное различие условий оптимального распределения активных и реактивных мощностей в системе?
Вопрос для самостоятельного изучения: Оптимальные режимы нагрузки с учетом охраны окружающей среды.
Раздел 2. элементы теории информации
Дата добавления: 2014-12-23; просмотров: 29 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |