Modurile de încărcare ale sistemelor de alimentare și distribuția optimă a sarcinii între centralele electrice

Modul în care se consumă energia și, prin urmare, sarcina asupra sistemelor este inegală: are fluctuații caracteristice într-o zi, precum și fluctuații sezoniere în decurs de un an. Aceste fluctuații sunt determinate în principal de ritmul de lucru al întreprinderilor — consumatori de energie electrică, legat de acest ritm de viață al populației, într-o măsură mai mică — de factori geografici.

În general, ciclul zilnic se caracterizează întotdeauna printr-o reducere mai mare sau mai mică a consumului pe timp de noapte, pentru ciclul anual — în lunile de vară. Adâncimea acestor fluctuații de sarcină depinde de compoziția utilizatorilor.

Întreprinderile care lucrează non-stop, în special cu o predominanță a proceselor tehnologice continue (metalurgie, chimie, industria cărbunelui), au aproape același mod de consum.

Întreprinderile din industria metalurgică și construcții de mașini, chiar și cu lucru în trei schimburi, au fluctuații vizibile ale consumului de energie asociate cu scăderea obișnuită a activității de producție în timpul schimburilor de noapte. Când se lucrează în una sau două schimburi noaptea, se observă o scădere bruscă a consumului de energie. O scădere vizibilă a consumului se observă și în lunile de vară.

Fluctuațiile și mai accentuate ale consumului de energie sunt caracteristice întreprinderilor din industria alimentară și ușoară, cel mai mare consum inegal se observă în sectorul casnic.

Modul de încărcare al sistemului reflectă toate aceste fluctuații ale consumului de energie într-o formă însumată și, desigur, oarecum netezită. Condițiile de încărcare sunt de obicei prezentate sub forma unui program de încărcare.

Pe graficul zilnic, orele sunt reprezentate în abscisă, iar sarcinile în MW sau % din sarcina maximă sunt reprezentate pe ordonată. Sarcina maximă scade cel mai adesea în orele de seară, când iluminatul se suprapune consumului de energie de producție. De aceea, punctul maxim se schimbă oarecum în cursul anului.

Există un vârf de încărcare în orele dimineții, reflectând activitatea maximă de producție. După-amiaza, sarcina scade, noaptea scade brusc.

Lunile sunt reprezentate pe abscisa graficelor anuale, iar cantitățile lunare de kilowați-oră sau sarcinile lunare de vârf sunt reprezentate pe ordonată. Sarcina maximă scade la sfârșitul anului — datorită creșterii sale naturale pe parcursul anului.

Modul de încărcare neuniform, pe de o parte, varietatea echipamentelor de producere a energiei și caracteristicile operaționale și tehnico-economice ale acestora, pe de altă parte, reprezintă o sarcină complexă pentru personalul de sistem pentru distribuția optimă a sarcinii între stații și unități generatoare.

Generarea de energie are un preț. Pentru statii termice — acestea sunt costurile cu combustibilul, pe lângă întreținerea personalului de service, reparațiile echipamentelor, deducerile din amortizare.

La diferite stații, în funcție de nivelul lor tehnic, puterea, starea echipamentului, costul specific de producție al unui Vt • h este diferit.

Criteriul general de distribuție a sarcinii între stații (și în cadrul unei stații între blocuri) este costurile totale minime de exploatare pentru producerea unei cantități date de energie electrică.

Pentru fiecare stație (fiecare unitate), costurile pot fi prezentate în raport funcțional cu modul de încărcare.

Condiția pentru minimul costurilor totale și deci condiția pentru repartizarea optimă a sarcinilor în sistem se formulează astfel: sarcina trebuie distribuită astfel încât egalitatea treptelor relative ale stațiilor (unităților) să fie întotdeauna menținută.

Pașii aproape relativi ai stațiilor și unităților la diferite valori ale sarcinilor lor sunt calculați în avans de către serviciile de expediere și sunt afișați sub formă de curbe (vezi imaginea).

Curbe de creștere relativă

Linia orizontală reflectă distribuția acestei sarcini care corespunde condiției optime.

Distribuția optimă a sarcinii sistemului între stații are și o latură tehnică.Unitățile care acoperă partea variabilă a curbei de sarcină, în special vârfurile superioare ascuțite, sunt operate în condiții de încărcare care se schimbă rapid, uneori cu opriri-porniri zilnice.

Modern puternic unități cu turbine cu abur nu sunt adaptate unui astfel de mod de funcționare: durează multe ore pentru a porni, funcționarea într-un regim de sarcină variabilă, în special cu opriri frecvente, duce la o creștere a accidentelor și a uzurii accelerate și este asociată și cu un consum excesiv suplimentar destul de sensibil. de combustibil.

Prin urmare, pentru a acoperi „vârfurile” de sarcină în sisteme, se folosesc unități de alt tip, care sunt bine adaptate din punct de vedere tehnic și economic la un mod de funcționare cu o sarcină variabilă ascuțită.

Sunt ideale în acest scop centrale hidroelectrice: pornirea unității hidraulice și sarcina sa completă necesită unul până la două minute, nu sunt asociate cu pierderi suplimentare și sunt destul de fiabile din punct de vedere tehnic.

Centralele hidroelectrice concepute pentru a acoperi sarcinile de vârf sunt construite cu o capacitate crescută dramatic: aceasta reduce investiția de capital cu 1 kW, ceea ce o face comparabilă cu investiția specifică în centrale termice puternice și asigură o utilizare mai completă a resurselor de apă.

Întrucât posibilitățile de construire a hidrocentralelor în multe zone sunt limitate, unde topografia zonei permite obținerea unor înălțimi suficient de mari, se construiesc centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompare (PSPP) pentru a acoperi vârfurile de sarcină.

Unitățile unei astfel de stații sunt de obicei reversibile: în timpul orelor de defecțiune a sistemului pe timp de noapte, ele funcționează ca unități de pompare, ridicând apă într-un rezervor amplasat înalt. În timpul orelor de încărcare maximă, acestea funcționează în modul de generare a energiei electrice prin punerea sub tensiune a apei stocate în rezervor.

Ele sunt utilizate pe scară largă pentru a acoperi vârfurile de sarcină ale centralelor electrice cu turbine cu gaz. Pornirea lor durează doar 20-30 de minute, reglarea sarcinii este simplă și economică. Cifrele de cost ale GTPP-urilor de vârf sunt, de asemenea, favorabile.

Indicatorii calității energiei electrice sunt gradul de constanță a frecvenței și tensiunii. Menținerea unei frecvențe și tensiuni constante la un nivel dat este de mare importanță. Pe măsură ce frecvența scade, viteza motoarelor scade proporțional, deci performanța mecanismelor antrenate de acestea scade.

Nu trebuie gândit că creșterea frecvenței și tensiunii are un efect benefic. Pe măsură ce frecvența și tensiunea cresc, pierderile în circuitele magnetice și bobinele tuturor mașinilor și dispozitivelor electrice cresc brusc, încălzirea lor crește și uzura se accelerează. În plus, modificarea frecvenței și, prin urmare, a numărului de rotații ale motoarelor amenință adesea să respingă produsul.

Constanța frecvenței este asigurată prin menținerea egalității între puterea efectivă a motoarelor primare ale sistemului și momentul mecanic total opus care decurge în generatoare din interacțiunea fluxurilor și curenților magnetici. Acest cuplu este proporțional cu sarcina electrică a sistemului.

Sarcina sistemului se modifică constant Dacă sarcina crește, cuplul de frânare în generatoare devine mai mare decât cuplul efectiv al motoarelor principale, există amenințarea reducerii vitezei și a frecvenței. Reducerea sarcinii are efectul opus.

Pentru a menține frecvența, este necesar să se modifice în consecință puterea efectivă totală a motoarelor principale: o creștere în primul caz, o scădere în al doilea. Prin urmare, pentru a menține continuu frecvența la un anumit nivel, sistemul trebuie să aibă o sursă suficientă de putere de așteptare extrem de mobilă.

Sarcina de reglare a frecvenței este atribuită stațiilor desemnate care funcționează cu o cantitate suficientă de putere liberă, rapid mobilizată. Centralele hidroelectrice sunt cele mai capabile să facă față acestor responsabilități.

Pentru mai multe informații despre caracteristicile și metodele de control al frecvenței, consultați aici: Reglarea frecvenței în sistemul de alimentare