|
Энергия отдельных тактов работы
ПЭС в генераторном режиме может быть использована в энергосистеме путем
разгрузки специально назначенных для этого электростанций. Для этого должен
быть образован комплекс из ПЭС и совместно работающей с ней ТЭС, ГЭС или
ГАЭС. Образование такого комплекса позволяет получить прежде всего экономию
топлива в энергосистеме.
При работе ПЭС на максимум выработки энергии, например при
работе ПЭС Северн в энергосистеме Великобритании только 40 % тактов ее работы
в генераторном режиме могут совпасть с часами прохождения максимума нагрузки
энергосистемы. Однако с помощью дублирующей мощности на работающих в
комплексе электростанциях и обратимых агрегатов энергия ПЭС может быть выдана
в систему в часы повышенных нагрузок и этим самым достигнуто вытеснение
мощности ТЭС.
Комплекс ПЭС—ТЭС на первый взгляд представляется наименее
целесообразным, так как ТЭС наиболее экономично работает с постоянной на
грузкой, близкой к номинальной. Изменение нагрузки ведет к перерасходу
топлива и снижению надежности работы оборудования станции из-за его
повышенного износа.
Однако агрегаты современных ТЭС могут воспринимать
необходимые изменения нагрузки, так как их следящая способность составляет 5
% разности расчетной мощности и минимальной нагрузки в 1 мин. Кроме того,
имеются специальные агрегаты, предназначенные для работы в полупиковых зонах
суточных графиков нагрузки и допускающие остановку ночью и на выходные дни.
Они могут быть использованы для совместной работы с ПЭС. Для комплекса ПЭС —
ТЭС желательно иметь не менее чем пятикратное соотношение
между суммарной мощностью ТЭС комплекса и мощностью ПЭС.
Как показано в § 18.2 на примере проектов ПЭС Камберленд и
Кобекуид в зал. Фанди, новые методы системного анализа позволили использовать
эти технические возможности и эффективно включать даже однобас- сейновую ПЭС
одностороннего действия в теплоэнергетическую систему. Условием этого
является соответствие технически возможных скоростей изменения нагрузки ТЭС и
ПЭС.
Совместная работа ПЭС в системе с ТЭС может обеспечить
достаточную эффективность даже в странах, лишенных значительных
гидроэнергоресурсов (Великобритания) или полностью их использовавших.
Комплекс ПЭС—АЭС требует частых и резких изменений
нагрузки АЭС, что пока недопустимо. Если в перспективе АЭС приобретут
маневренные качества, то технически окажется возможной их совместная работа с
ПЭС аналогично тому, как она осуществляется с ТЭС.
Комплекс ПЭС—ГЭС наиболее полно раскрывает возможности
ПЭС, поскольку компенсирующее регулирование одновременно с экономией топлива
обеспечивает получение положительного мощностного эффекта. Для этого на ГЭС
должны быть установлены дополнительные агрегаты мощностью, соответствующей
объему сэкономленной воды. В водохранилище ГЭС должен быть выделен
дополнительный объем для осуществления компенсирующего регулирования.
Компенсирующее регулирование по глубине и
продолжительности может быть суточным, требующим незначительного
энергетического объема водохранилища, недельным, при котором отдача ПЭС в
выходные дни переносится на рабочие дни недели, и межсизигийным.
Иногда возможно годичное регулирование, когда отдача ПЭС
длительное время аккумулируется в водохранилище компенсирующей ГЭС и выдается
в наиболее напряженный период года. Такой вид регулирования возможен, когда
отдача ПЭС существенно меньше, чем у компенсирующей ГЭС, а последняя имеет водохранилище
большой вместимости. Для мощной ПЭС водохранилища одной ГЭС недостаточно. Это
предопределяет необходимость использования энергии ПЭС в масштабах
энергообъединений, охватывающих большие регионы, в которых вместе с ПЭС будут
работать многие ГЭС. Примером этого явится работа Мезенской ПЭС в объединении
энергосистем европейской части страны с подключением к нему ГЭС, работающих
на водотоках речной системы Енисея.
Целесообразность ограничения режима ГЭС для проведения
полного компенсирующего регулирования определяется неравенством
Згэса-г З^р >3гэсб + 3д0п, где 3 — расчетные затраты
соответсг- венно в обратимые агрегаты и дополняющие электростанции.
При полном компенсирующем регулировании, осуществляемом
ГЭС, вся энергия ПЭС прямо выдается в энергосистему. Полезная выработка ПЭС,
получаемая энергосистемой и учитываемая в расчетах ее эффективности,
составляет
Зпол=Зпэс-2бЖ, (9.2) где Эпэс — годовая выработка энергии
генераторами ПЭС; 2&9"эс — сумма потерь энергии в линиях
электропередачи и на ГЭС из-за осуществления компенсирующего регулирования, а
также расход энергии на собственные нужды и насосный режим ПЭС. На насосный
режим расходуется до 20 % выработки ПЭС, но увеличение последней при этом
оказывается больше. Например, на ПЭС Ране увеличение выработки достигает 30 %
Мощность, получаемая за счет ПЭС, при использовании ее
энергии только в рабочие дни в часовой зоне суточного графика нагрузки
энергосистемы и при осуществлении межсизигийного регулирования, расход
энергии на собственные нужды ПЭС и потери энергии в линиях электропередачи;
бЛ^гэс — потери мощности на компенсирующей ГЭС; 365, 7, 5 — число учитываемых
дней в году и неделе.
При частичном компенсирующем регулировании выработка
энергии ПЭС делится на выдаваемую непосредственно в энергосистему и
выдаваемую через цикл насосного аккумулирования. Хотя энергосистема получит
от ПЭС меньшую выработку, мощностной эффект может оказаться больше, чем при
полном компенсирующем регулировании. Расчет мощностного эффекта в этом случае
проводится по схожим с (9.3) зависимостям.
Комплекс ПЭС — ГАЭС позволяет осуществить компенсирующее
регулирование вместе с аккумулированием части энергии ПЭС. Эта часть энергии
выдается ГАЭС в энергосистему в размере, уменьшенном на КПД насосного
аккумулирования. Схема работы комплекса ПЭС—ГАЭС показана на 9.2.
Насосная мощность ГАЭС должна быть близка к установленной
мощности ПЭС, а турбинная — к мощности комплекса NK в графике нагрузки.
Последняя определяется выработкой ПЭС, видом компенсирующего регулирования,
осуществляемого ГАЭС, и требуемым режимом работы комплекса на энергосистему.
На основе графика отдачи ПЭС Мпэс = f (t) и расчетного
графика выдачи энергии комплекса в энергосистему для различных значений
участия
определяются выработка ПЭС,
преобразуемая на ГАЭС и возможная для выдачи в систему по
заданному графику Эвыд, и выработка ГАЭС, необходимая для дополнения отдачи
ПЭС по этому же графику Эпэс-
Из зависимостей видаЗпэс=ф (NK) и Эвыд=ф (NK) определяется
точка их пересечения на 9.3, которая дает мощность комплекса ПЭС—ГАЭС для
заданного графика работы на энергосистему (NK).
Хронологический график Л^пэс — = / (t) должен иметь
длительность, соответствующую виду компенсирующего регулирования, которое
может выполнять ГАЭС, а именно 29 сут при межсизигийном, 7 сут при недельном
и 1 сут при суточном регулировании.
Аналогично определяются значения «9выд2 И ЭВЫДЗ С учетом
ГАЭС в зонах 8—10.
Так как в затраты ГАЭС входит стоимость бассейнов, то для
комплекса ПЭС — ГАЭС обычно оправдывается лишь суточное, иногда недельное
компенсирующее регулирование и редко межсизигийное.
Комплекс ПЭС—ГАЭС—ГЭС—ТЭС позволяет наиболее экономично и
полно использовать возможности ПЭС, особенно крупной. Функции регулирования
неравномерной энергоотдачи ПЭС распределяются между станциями комплекса,
обеспечивая минимум суммарных затрат. Так, функции суточного компенсирующего
регулирования могут быть переданы ГЭС или ГАЭС, недельного и межсизигийного
регулирования —ГЭС.
При работе ПЭС в пике графика нагруз- к и энергия ПЭС
делится на две части — меньшая выдается непосредственно в пик графика при
совпадении периода генерирования ПЭС с прохождением пика в энергосистеме, а
большая, остающаяся после вписыва- 92 ния в пик, — при работе ПЭС совместно с
ГЭС или ГАЭС. Последняя часть позволяет получить дополнительную вытесняемую
мощность ПЭС в пике Мпипэс°п. которую следует добавить к мощности,
непосредственно участвующей в пике графика Л^пэс-
Тогда мощностной эффект А^пэс» получаемый энергосистемой
от ПЭС, составляет
= N™. + Л&оп.
Возможно также осуществить участие ПЭС в пиковой части
графика при ее совместной работе только с ТЭС, когда с помощью насосного
режима (см. 4.4) ПЭС поглощает энергию ТЭС в часы малой нагрузки, подкачивая
(или откачивая) уровень бассейна и после периода ожидания возвращает ее в
виде мощности в часы пик. Потери при работе ПЭС в пике графика могут быть
снижены, если переводить ПЭС в режим работы в пике графика нагрузки только в
наиболее напряженные для энергосистемы периоды. При этом обеспечивается
наибольшее участие комплекса с ПЭС в балансе мощностей энергосистемы, а
выработка энергии оказывается близкой к максимально возможной.
Возможно участие компенсирующей станции комплекса в
нагрузочном резерве энергосистемы, используемом для регулирования частоты
тока. На станциях комплекса, осуществляющих недельное и межсизигийное
компенсирующее регулирование, может быть размещен также и аварийный резерв
мощности и энергии с ограниченной длительностью использования.
Размещение дополнительной мощности на компенсирующих
электростанциях для выполнения функций резерва /vp должно быть проверено
технико-экономическим сопоставлением затрат по ним и по заменяемой
электростанции с учетом фактора времени, а также потерь энергии, вызываемых
использованием аварийного резерва.
|