Оптимизация балансов условного и натурального топлива

ОПТИМИЗАЦИЯ ДОЛГОСРОЧНЫХ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Текущее планирование режимов системы

В эксплуатируемых системах текущее планирование является, по существу, первой стадией решения режимных задач. Главная задача текущего планирования заключается в получении основных рекомендаций об использовании энергоресурсов и мощностей системы на периоды от месяца до года, поэтому режимные задачи имеют характер долгосрочной оптимизации. В общем случае решаются следующие основные задачи:

1) определяются запасы гидроресурсов и оптимизируется режим их использования;

2) определяются топливные ресурсы системы и производится оптимизация топливоиспользования;

3) составляются балансы мощности и энергии системы;

4) планируются капитальные ремонты энергетического оборудования;

5) определяются технико-экономические показатели работы системы и станций.

Каждая задача является оптимизационной и в значительной мере определяет экономические показатели системы. Задачи долгосрочной оптимизации дают часто больший эффект, чем задачи краткосрочной оптимизации. Например, оптимизация режима водохранилищ позволяет повысить выработку электрической энергии ГЭС на 5-10%, оптимизация капитальных ремонтов снижает на несколько процентов затраты на их проведение и позволяет заметно увеличить располагаемые мощности электростанций.

Особенностью алгоритмов долгосрочной оптимизации является то, что в них в той или иной мере используется статистическая информация, например данные о нагрузках системы за прошедшие периоды, о различных показателях станций и систем, гидрологическая информация и др. Это выдвигает специальные требования к накоплению и переработке статистической информации. Другая особенность связана с необходимостью достаточно полного представления энергетической системы при решении этих задач, например, решая задачу топливоснабжения, приходится учитывать все тепловые станции, требующие различные виды или марки топлива.

Есть еще ряд особенностей: периодические корректировки, вызываемые уточнением исходной информации, многостадийность планирования, взаимовлияние задач краткосрочной и долгосрочной оптимизации и другие, что приводит к усложнению алгоритмов и программ расчетов.

Оптимизация балансов условного и натурального топлива

Важнейшей оптимизационной задачей энергетики является составление топливно-энергетического баланса. Топливно-энергетические ресурсы энергетики определяются при планировании топливно-энергетического баланса страны. Энергетике выделяются определенные объемы топлива по видам и маркам. Рациональное использование выделенного топлива определяет не только технико-экономические показатели системы, но и эффективность оптимизации режимов системы.

Наиболее качественными видами топлива являются продукты нефтепереработки и газ. Тепловые станции, работающие на этих видах топлива, имеют более высокие показатели по КПД, чем при работе на пылеугольном топливе. Одной из важнейших задач является согласование распределения и потребления выделенных энергоресурсов с позиции максимальной эффективности их использования.

В энергетике на всех уровнях производственного управления составляется баланс по условному и натуральному топливу. Потребность в условном топливе определяется, исходя из плановых значений выработки электроэнергии тепловыми станциями и удельных расходов условного топлива на киловатт-час электроэнергии. По потребностям в условном топливе можно определить потребность в натуральном топливе и составить баланс натурального топлива по системе. Если по условному топливу все тепловые станции равноправны, то по натуральному их возможности резко различаются.

В классической теории оптимизация режимов энергосистем ведется по условному топливу.

Характерной особенностью современного топливно-энергетического баланса является необходимость оперативной корректировки планов распределения натурального топлива. Емкость пристанционных складов топлива сравнительно невелика (на несколько суток работы), а средние расстояния по доставке топлива от бассейнов постоянно увеличиваются. Любое нарушение плана, сбои, которые возникают при тяжелых климатических условиях, при организационных нарушениях и пр., требуют перераспределения топливных ресурсов.

Оптимальный баланс по условному топливу. Распределение топлива зависит от распределения электрической и тепловой энергии в системе, от расходов на транспортировку, от складских запасов топлива на станциях и многих других факторов. Рассмотрим одну из математических моделей решения данной задачи.

Модель позволяет определять квартальные планы производства электроэнергии электростанциями, требуемые для этого поставки топлива и запасы топлива каждой станции в конце каждого квартала. Основная задача, которая решается, - оптимальное распределение выделенных фондов топлива с учетом складских запасов между электростанциями и определение требуемых ресурсов топлива для выполнения плана по электрической и тепловой энергии. Критерием оптимальности является минимум расхода условного топлива в системе.

Задача разработана для уровня ЕЭС. Для этого ЕЭС разбивается на энергоузлы, включающие различные станции. Каждый энергоузел может иметь ряд концентрированных энергосистем, которые представляются своей эквивалентной характеристикой. Концентрированные системы связаны сетью, в которой учитываются потери энергии и ограничения по перетокам. Тепловые станции каждого узла, работающие на одинаковых видах топлива, эквивалентируются. Учитывается, что станции могут работать на эквивалентных видах топлива (до 20 видов). Режим АЭС, ГЭС, тепловые нагрузки ТЭС, электропотребление по узлам и ЕЭС и все необходимые характеристики задаются.