Розподіл активної розвантаження між генераторами

РОБОТА № 1
Мета: за заданим навантаженням енергосистеми і видатковими характеристиками енергоблоків обчислити оптимальні значення активної потужності кожної станції і кожного генератора, відповідно до критерію рівності ОПРТ, що забезпечує мінімум сумарної витрати палива в енергосистемі.
Реактивні навантаження і втрати потужності в мережі не враховуються. Розрахункова схема наведена на малюнку 1.

Рисунок 1 - Розрахункова схема
Вихідні дані наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Вихідні дані

Параметр	1 станція	2 станція	3 станція
n yi	3	5	6
P р maxi = P гном i	75	50	25
P р mini, МВт	40	25	10
a 0i, т / год	10	7,5	3
a 1i, т / год × МВт	0,14	0,2	0,3
a 2i, т / год × МВт 2	0,0036	0,006	0,01
y mini	0,519	0,624	0,646
Q гном i, МВАр	40	27	15
Q р mini, МВАр	6	4	2
b 0i, руб / год	0	0	0
b 1i, руб / МВАр × год	0,012	0,014	0,018
b 2i, руб / МВАр 2 × год	0,00055	0,00068	0,00204
Номер вузла
4	5	6	7
60/30	30/20	120/55	90/45

Визначаємо сумарну активне навантаження енергосистеми з вузлових навантажень:
МВт.
Обчислюємо потужність станції за виразом:

де
Результати розрахунку представлені в таблиці 2.
Перевірка умов недовантаження і перевантаження виконується таким умовам.



Таблиця 2 - Вибір складу енергоблоків і розподіл навантаження між станціями пропорційно їх номінальним потужностям

Номер ітерації	Номер станції	n i поч.	, МВт	P р i, МВт	Порушено умова		n i конеч.
					недовантаження	перевантаження
1	1 2 3	1 1 1	75 50 25	150 100 50	немає немає немає	та та та	2 1 1
2	1 2 3	2 1 1	150 50 25	200 66.667 33.333	немає немає немає	та та та	3 1 1
3	1 2 3	3 1 1	225 50 25	225 50 25	немає немає немає	немає немає немає	3 1 1
4	1 2 3	3 2 1	225 100 25	192,86 85,71 21,43	немає немає немає	немає немає немає	3 2 1

Перевірка економічності отриманого складу агрегатів проводиться за формулою:

Гранична потужність визначається за формулою:

Перевірка економічності складу енергоблоків наведена в таблиці 3.

Таблиця 3 - Перевірка економічності складу енергоблоків

Номер ітерації	Номер станції	n i поч	P р i, МВт	n `Е	, МВт	n Е i
1	1 2 3	3 1 1	225 50 25	4,27 1,41 1,44	182,57 50 24,495	3 1 1
2	1 2 3	3 2 1	192,86 85,71 21,43	3,66 2,42 1,24	235,7 86,6 24,5	3 2 1

На першій і другій ітерації гранична потужність генераторів менше розрахункової, додаємо по одному генератору на другу станцію. Кількість генераторів на третій ітерації залишається без зміни.
Висновок: Найбільш економічною робота буде при співвідношенні агрегатів 3/4/1.
Розрахунок витрат палива на станціях за формулою:

Результати розрахунку зводимо в таблицю 4.
Таблиця 4 - Розрахунок витрат палива на станціях і в системі

Номер розрахунку	Спосіб розподілу навантаження	Номер станції	n i	P р i, МВт	B ni
1	Пропорційно потужностям станції, але без оптимізації складу обладнання	1 2 3	3 1 1	225 50 25	122,25 32,5 16,75
			5	300	171,5
2	Пропорційно потужностям станції, але з оптимізацією складу обладнання	1 2 3	3 2 1	170 151,1 18,89	101,6 54,2 14
			6	300	169,8
3	За рівності ОПРТ для складу блоків 3/2/1	1 2 3	3 2 1	209,16 73,67 17,1	111,78 46 11,1
			6	300	168,85
4	За рівності ОПРТ для складу блоків 3/3/1	1 2 3	3 3 1	187,9 97,75 14,55	98,7 61,2 9,5
			7	300	169,316

Зробимо розподіл активного навантаження між станціями по рівності ОПРТ. Результати розрахунку зведемо в таблицю 5.
Таблиця 5 - Розподіл активного навантаження між станціями по рівності ОПРТ

Номер ітерації	ε-а1 ε	n i	Номер станції	P р i, МВт	Порушено умова
					недовантаження	перевантаження
1	0,569 0,509 0,409	3 1 1	1 2 3	237,08 42,4 20,45	немає немає немає	та немає немає
	0,709	5		300
2	0,502 0,442 0,342	3 2 1	1 2 3	209,16 73,67 17,1	немає немає немає	немає немає немає
	0,642	6		300
3	0,451 0,391 0,291	3 3 1	1 2 3	187,9 97,75 14,55	немає немає немає	немає немає немає
	0,591			300

Витрата палива в системі при розподілі навантаження:
- Пропорційно потужностям станції, але без оптимізації складу обладнання - 171,5;
- Пропорційно потужностям станції, але з оптимізацією складу обладнання - 169,8;
- За рівності ОПРТ для складу 3/2/1 - 168,85;
- За рівності ОПРТ для складу 3/3/1 - 169,3.

РОБОТА № 2
Мета: обчислити абсолютний мінімум втрат потужності в мережі, можливий мінімум втрат при обмеженнях на вироблення потужності електростанціями.
Для даної роботи виберемо співвідношення агрегатів знайдені в роботі 1 3/3/1.
МВАр.
Визначаємо розподіл реактивної потужності на генераторах.

МВА
МВА
МВА
На малюнку 2 наведена розрахункова схема.

Рисунок 2 - Розрахункова схема.

Розрахунок втрат приведемо в таблиці 6.
Таблиця 6 - Розрахунок втрат потужності

Спосіб розподілу навантаження між станціями	Номер ділянки мережі j	R j, Ом	Перетікання на ділянці		DP i, МВт
			P j, МВт	Q j, МВАр
По мінімуму витрати палива	1 2 3 4 5 6	8,1 6,4 5,6 4,9 7,3 4,1	73,67 13,67 120 89,16 119,16 90	42,657 12,657 55 30,238 50,238 45	1,213 0,046 2,016 0,897 2,52 0,858
					7,552
По мінімуму втрат потужності без врахування обмежень	1 2 3 4 5 6	8,1 6,4 5,6 4,9 7,3 4,1	26,483 33,517 120 17,951 12,049 90	13,24 16,759 55 11,967 8,033 45	0,147 0,186 2,016 0,047 0,032 0,858
					3,285
По мінімуму втрат потужності, але з урахуванням обмежень	1 2 3 4 5 6	8,1 6,4 5,6 4,9 7,3 4,1	26,48 33,5 120 3,517 33,517 90	13,24 16,76 55 -11,97 8,03 45	0,147 0,186 2,016 0,016 0,179 0,858
					3,402

Визначимо перетікання по мінімуму втрат за формулами і заносимо в таблицю 6:




На малюнку 3 показана схема з потокорозподілом потужності по рівності втрат без врахування обмежень.

Малюнок 3 - потокорозподілу потужностей по рівності втрат без врахування обмежень.
Перевіряємо допустимість розподілу навантаження між станціями за критеріями абсолютного мінімуму втрат потужності:
(1)
(2)
(3)
(4)

Таблиця 7 - Потужність генераторів, без врахування обмежень

Номер станції	P Г i	Q Г i	Порушено умова
			1	2	3	4
1 2 3	102,05 26,483 171,47	53,03 13,241 83,726	немає немає немає	немає немає та	немає немає немає	немає немає немає

Вводимо у вузлі 3: P _Г = 150 МВт.
На малюнку 4 показано схема з потокорозподілом потужності по рівності втрат з урахуванням обмежень.

Малюнок 4 - потокорозподілу потужностей по рівності втрат з урахуванням обмежень.
Перевіряємо допустимість розподілу навантаження між станціями за критеріями абсолютного мінімуму втрат потужності з урахуванням обмежень.
Таблиця 8 - Потужність генераторів, з урахуванням обмежень

Номер станції	P Г i	Q Г i	Порушено умова
			1	2	3	4
1 2 3	123,57 26,48 150	53,03 13,24 83,73	немає немає немає	немає немає немає	немає немає немає	немає немає немає

Перевіряємо допустимість розподілу навантаження між станціями за критеріями абсолютного мінімуму втрат потужності з урахуванням обмежень.
Розраховані втрати потужності заносимо в таблицю 6. Визначаємо витрату палива на станціях і кількість працюючих агрегатів. Результати розрахунку заносимо в таблицю 9.
Таблиця 9 - Витрата палива по мінімуму втрат, з урахуванням обмежень

Номер станції	P Г i	n `Е i	n i	B ni
1 2 3	225 100 25	2,344 0,749 8,66	2 1 6	64,754 17 100,5

Порівняємо витрати палива і втрат потужності в системі при різних способах розподілу навантажень між станціями (Таблиця 11).
Таблиця 11 - Розрахунок витрат палива при різних способах розподілу навантаження

Спосіб розподілу навантаження	, МВт	, Т / МВт	, Т	, Т	, Т
По мінімуму витрати палива	7,525	0,59	4,445	168,859	173,642
По мінімуму втрат	3,402	0,67	2,29	182,259	184,55

Висновок: З отриманих розрахунків видно, що доцільніше використовувати спосіб розподілу навантаження між станціями по мінімуму витрати палива.