Балансы мощности. Расчётные перетоки мощности

Перспективные балансы мощности и электроэнергии разрабатываются исходя из условия реализации преимуществ совместной работы региональных энергосистем в ОЭС и ЕЭС России с учётом оптимальной загрузки наиболее экономичных электростанций [6, 7].

Балансы мощности составляются для ОЭС, ЕЭС России и региональных энергосистем в целях:

а) определения обшей потребности в мощности электростанций, необходимой для надёжного покрытия нагрузки;

б) определения перетоков мощности между энергосистемами и требований к пропускной способности межсистемных линий электропередачи.

Балансы мощности составляют для ОЭС по годам расчётного периода (5…15 лет). Балансы мощности ОЭС составляют для часа совмещённого максимума ЕЭС (декабрь). Баланс мощности каждой ОЭС проверяется также для часа собственного максимума нагрузки. Это позволяет выявить загрузки связей с другими ОЭС. При составлении баланса мощности последовательно осуществляется расчёт его расходной части (потребности) и приходной части (покрытие).

В ходе составления балансов мощности формируются конкретные варианты ввода мощностей на электростанциях, строительства линий и подстанций системообразующей сети.

Выбор схемы и параметров системообразующих электрических сетей энергосистем производится:

а) по планируемым потокам мощности, которые характеризуются средними условиями нахождения основного оборудования электростанций в плановом и аварийном ремонтах;

б) по расчётным максимальным потокам мощности, которые характеризуются неблагоприятными сочетаниями нахождения в плановом и послеаварийном ремонтах основного оборудования электростанции.

Планируемые потоки мощности между ОЭС обусловлены:

а) совмещением максимумов нагрузок рассматриваемых частей энергосистем;

б) экономической эффективностью передачи электроэнергии взамен транспорта топлива из одной части энергосистемы в другую или целесообразностью использования энергии и мощности крупных ГЭС, расположенных в одной ОЭС, в переменной части графика нагрузки другой ОЭС;

в) несоответствием ввода мощности крупных энергоблоков на электростанциях росту максимума нагрузки ОЭС.

Для обеспечения надёжного функционирования ЕЭС России с электропередачами большой пропускной способности на дальние расстояния и предотвращения возможного развития аварий при их отключении приняты максимально допустимые значения относительных дефицитов мощности при нормальной схеме и в нормальных режимах работы, которые зависят от мощности нагрузки в приёмных частях ЕНЭС.

В соответствии с требованиями по предотвращению каскадного развития аварий принято, что относительный дефицит мощности в приёмных ОЭС не должен превышать 5…10 % их максимальной нагрузки.

Пропускная способность системообразующих связей ЕЭС России в сечениях между ОЭС (рис.1.4) определяется по расчётным максимальным перетокам мощности, которые обусловлены планируемыми перетоками мощности между ОЭС и перетоками взаиморезервирования. Перетоки взаиморезервирования обусловлены сокращением расчётного оперативного резерва энергосистем при их совместной работе в ЕЭС России.

Пропускная способность межсистемных связей ЕЭС в сечениях между ОЭС не должна быть меньше величины, принимаемой процентом от максимума нагрузки меньшей из рассматриваемых частей ЕЭС России согласно табл. 1.3.

Рис.1.4. Структурная схема ЕЭС

Таблица 1.3. – Требования к пропускной способности межсистемных связей

Необходимая пропускная способность в сечениях основной электрической сети ОЭС определяется таким образом, чтобы обеспечивать:

а) покрытие максимума нагрузки в дефицитных частях ОЭС при нормальной схеме сети в утяжелённом режиме (после аварийного отключения наиболее крупного генерирующего блока в рассматриваемой части ОЭС при средних условиях нахождения остального генерирующего оборудования в плановых и послеаварийных ремонтах) при использовании имеющегося в рассматриваемой части ОЭС собственного резерва мощности;

б) покрытие максимума нагрузки после аварийного отключения любого её элемента: линии (одной цепи двухцепной линии), трансформатора и т.д. в нормальной схеме сети (критерий N-1);

в) необходимые коэффициенты запаса статической устойчивости в послеаварийных режимах и условия применения противоаварийной автоматики для обеспечения успешности переходных процессов должны соответствовать требованиям по устойчивости энергосистем:

По планируемым перетокам мощности определяют сечение проводов ЛЭП, потери мощности и энергии, способы резервирования элементов сети. По максимальным перетокам определяют пропускную способность сети. При определении планируемых и максимальных перетоков рассматриваются сечения сети, разделяющие ЭЭС на 2 части.

При расчёте планируемых перетоков учитывают балансовые перетоки и перетоки, определяемые нерегулярными колебаниями нагрузки. Балансовый переток по участку сети определяется на основе анализа балансов мощности по отдельным энергоузлам. Для двухузловой схемы ЭЭС

,

где – нагрузка одной части ЭЭС в час годового максимума нагрузки;

– располагаемая мощность электростанций в этой же части ЭЭС;

– резерв мощности, размещённый в этой же части ЭЭС.

Резерв должен быть не менее суммы ремонтного резерва и математического ожидания мощности, находящейся в аварийном простое.

При нерегулярных колебаниях нагрузки в узлах перетоки мощности могут превышать значения балансовых перетоков. Величина балансовых перетоков корректируется следующим образом:

,

где – среднее квадратичное отклонение нагрузки меньшей из рассматриваемой частей ЭЭС.

, .

Максимальные перетоки в сетях ОЭС определяют путём наложения на балансовые перетоки дополнительных перетоков, возникающих в послеаварийных режимах. В этих режимах используется резерв одной части ОЭС для покрытия дефицита мощности в другой.

,

где – расчётный оперативный резерв части ОЭС при её изолированной работе для обеспечения индекса надёжности в размере 0,996;

– часть оперативного резерва размещённого в данной части ОЭС.

При выполнении условия экономичного распределения нагрузки между электростанциями могут появляться режимные перетоки, превышающие балансовые (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Режимные перетоки в двухузловой схеме ОЭС:

а – в околопиковые часы; б – в часы минимума нагрузки;

1 – от КЭС; 2 – от ГЭС.

Эти перетоки возникают при несовпадении графиков нагрузки частей ОЭС и различий режимов работы электростанций, расположенных в них [8].