13 Связь эксплуатационных свойств элементов энергосистем с режимами работ

Как известно, возможность покрытия графика нагрузки характеризуется эксплуатационными свойствами, а режим производства энергии определяется режимом ее потребления.

Под эксплуатационными свойствами понимается способность энергетического оборудования долгое время работать при любой технически достижимой мощности, а также возможность изменения мощности в соответствии с графиком нагрузки.

В обеспечении графика нагрузки участву­ют установки разной мощности, топливной экономичности и маневренности. Поэтому существует специализация элек­тростанций в покрытии отдельных частей графика нагрузки.

Применение тех или иных станций для покрытия различных частей графика нагрузки обусловлено особенностями эксплуатационных свойств отдельных типов станций. Крупные высокоэкономичные электростанции (ТЭС и АЭС) целесообразнее использовать с наибольшей на­грузкой большую часть года. Это связано с особенностями этих типов станций. Определение места АЭС в графике нагрузки, прежде всего, определяется ядерным реактором и особенностями его работы: 1. невозможность мгновенного сброса нагрузки. 2. длительный и сложный режим пуска атомного реактора из нерабочего состояния. АЭС не могут участвовать в регулировании нагрузок.

На ТЭЦ главной особенностью эксплуатационных свойств является то, что вырабатываемая ими электрическая мощность зависит от режима тепловой нагрузки, то есть носит вынужденный характер. Режим работы ТЭЦ задается в базисной части графика нагрузки на тепловом потреблении, конденсационная мощность ТЭЦ размещается в любой зоне графика нагрузки.

КЭС покрывают базисную и полупиковую часть графика нагрузки. Возможность работы с резко-переменной нагрузкой для КЭС ограничивается всеми элементами блока и в первую очередь теплоэнергетическим оборудование: котлом и турбиной. Минимальная нагрузка блока работающего на угле ниже 65-70% от номинальной мощности не допустима. При дальнейшем ее снижении на­ступает потухание факела и необходимо останавливать блок. Для котла, рабо­тающего на газе, эта величина составляет 50-60% от номинальной мощности. Технический же минимум турбоагрегата составляет 15% от номинальной мощности. Время пуска существенно зависит от времени простоя и связанно с большими затратами топлива.

Эксплуатационные свойства ГЭС характеризуются: 1. быстрым пуском, набором и сбросом нагрузки (1,5-2 минуты); 2. высоким регулировочным диапазоном, т.е. нагрузку можно менять в пределах от 0 до 100%; 3. относительно малые потери при переменном режиме; 4. возможность полной автоматизации гидроагрегатов. Ограничением могут быть нужды внешних водопользователей.

Режим работы ГЭС в многоводный период – базисный, в маловодный – в пиковой части графика нагрузки кроме нагрузки, которая связана с обязательным круглосуточным пропуском воды в нижний бьеф.

В связи с разуплотнением графика нагрузки для покрытия пиковой части необходимы специальные типы станций, наибольшее применение, среди которых нашли ГАЭС и ГТУ.

ГАЭС присущи многие свойства ГЭС. Они оборудованы обратимыми гидроагрегатами, которые работают то в режиме турбины, то в режиме насоса.

Особенности эксплуатационных свойств ГАЭС:

1. Практически их полная независимость от располагаемого водотока – вода используется многократно.

2. Отсутствие других водопользователей позволяет использовать ГАЭС только для энергетических целей.

3. ГАЭС имеет 100% регулировочный диапазон.

4. К.п.д. ГАЭС меньше к.п.д. ГЭС и составляет 0,65-0,70, но все равно использование ГАЭС выгодно.

5. Умеренные значения к.п.д. ГАЭС предопределяют необходимость ее минимального использования в течение суток, как правило, до 8 часов. Иначе обстоит дело, если энергия, потребляемая в часы зарядки дешевле энергии, которую заменяют ГАЭС в режиме турбоагрегата. Такие случаи возможны в энергосистемах с большим удельным весом АЭС и когда потребление энергии ГАЭС в режиме зарядки исключает ежесуточные остановы блочного оборудования КЭС. В случае потребления энергии в ночные часы ГАЭС позволяет снижать или исключать холостые сбросы воды на ГЭС, что имеет место во время паводка, либо во время дождей. Фактор же, ограничивающий возможности ГАЭС – малый объем водохранилища.

ГТУ в отличие от ГАЭС не привязаны к водотоку и могут располагаться в любой точке энергосистемы. Эксплуатационные свойства ГТУ примерно такие же высокие как у ГАЭС. Регулирующий диапазон 100%, время пуска – до 20 мин., капиталовложение в ГТУ примерно в два раза ниже, чем в ГАЭС. ГТУ допускают возможность полной автоматизации. Особенно эффективно использовать ГТУ, отработавшие свой ресурс в авиации. Так, ГТУ двигатели ТУ-154 – 50 Мвт (1 турбина), ТУ-104 – 25 Мвт, Антей – 180 Мвт.Ограничивающий фактор использования ГТУ – высокая стоимость горючего. ГТУ могут ликвидировать утренний пик и не могут регулировать ночной минимум нагрузки.

Г

ГЭС, ГАЭС, ГТУ

АЭС, ГТУ - снимают пик графика нагрузки при одновременном заполнении его ночного провала, используются в качестве аварийного резерва. ПГУ работают в полупиковой и пиковой частях графика нагрузки системы.

ТЭЦ_(к) + КЭС

АЭС + ТЭЦ_(т)

ГЭС