Оптимизация режимов работы ТЭЦ с учетом современных условий их функционирования в составе электроэнергетической системы

• Автор: Чалбышев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Е СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОПТИМИЗАЦИИ
РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЭЦ
1.1. Современные условия функционирования электроэнергетики
России
1.2. Особенности функционирования действующих ТЭЦ на ОРЭМ
1.3. Существующие подходы и методы оптимизации режимов работы

2. МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ТЭЦ НА ОРЭМ
2.1. Математическое моделирование основного оборудования ТЭЦ
2.1.1. Подходы к учету состояния оборудования
2.1.2. Математическое моделирование паровых котлоагрегатов
2.1.3. Математическое моделирование паровых турбоагрегатов
2.2. Подход к формированию ценовой заявки при планировании
режимов работы ТЭЦ на РСВ
2.3. Постановка задачи оптимизации дополнительной прибыли ТЭЦ
при работе на БР
2.4. Метод определения оптимального состава включенного основного оборудования ТЭЦ с учетом динамики тепловой нагрузки и затрат на пуски
3. РЕШЕНИЕ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА НА ПРИМЕРЕ КРУПНОЙ ПРОМЫШЛЕННО-ОТОПТЕЛЬНОЙ ТЭЦ
3.1. Основные характеристики рассматриваемой ТЭЦ
3.2. Разработка математических моделей основного теплоэнергетического оборудования и ТЭЦ в целом

3.3. Пример выбора состава включенного основного оборудования ТЭЦ с использованием в качестве критерия математическое ожидание прибыли ^
3.4. Примеры оптимизационных расчетов для формирования ценовой заявки ТЭЦ на PCB
3.5. Пример оценки возможного повышения эффективности работы на

3.5.1. Оценивание состояния оборудования в базовом режиме работы
3.5.2. Пример максимизации дополнительной прибыли ТЭЦ на БР
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Расчетная схема турбоагрегата Т-175/210-130
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Расчетная схема рассматриваемой ТЭЦ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Список оптимизируемых параметров рассматриваемой

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Список ограничений-неравенств, используемых при
оптимизации

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Тепловые электрические станции (ТЭС) занимают в электроэнергетике России заметное место, по состоянию на 2013 год функционирует 537 ТЭС общего пользования, суммарная электрическая мощность их составляет 148,6 тыс. МВт, выработка электрической энергии на этих ТЭС - 640,5 млн. МВтч в год. Годовой расход топлива ТЭС общего пользования в 2013 году оценивается в 265,8 млн т у.т. [106]. В настоящее время большинство ТЭС РФ функционируют в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ). Существенную долю ТЭС в РФ составляют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), осуществляющие комбинированное производство тепловой и электрической энергии. Годовой отпуск тепла от ТЭЦ РФ составляет более 500 млн.Гкал. ТЭЦ характеризуются, как правило, разнотипным составом оборудования и сложностью технологических схем, что делает выбор рациональных режимов их работы сложной задачей [62].
Методики назначения режимов работы ТЭЦ, используемые сегодня энергетическими компаниями [6], основаны на интуиции персонала и на упрощенных методах выбора состава оборудования и распределения нагрузок, не позволяют найти оптимальные решения, недостаточно учитывают фактическое состояние (следствие физического износа, загрязнения поверхностей нагрева котлов и заноса солями проточной части турбины) оборудования и недостаточно учитывают ожидаемую динамику изменения тепловых нагрузок и неопределенность цен на ОРЭМ.
Оптимизация режимов работы ТЭЦ на основе методов математического моделирования позволяет без существенных капиталовложений заметно уменьшить их топливные издержки. В то же время задачи оптимизации режимов являются весьма сложными задачами нелинейного математического программирования, решение которых сопряжено со значительными вычислительными трудностями. Дополнительные сложности при оптимизации

турбины) ТЭЦ. Если такая переменная равна единице, элемент находится в работе, а если переменная равна нулю, то элемент не работает.
Особенностью постановки данной задачи является то, что установившийся режим работы в искомом оптимальном состоянии полагается длящимся бесконечно долго. В результате разность целевых функций (топливных издержек в единицу времени) вариантов определяется топливными издержками в стационарных режимах работы, затраты на пуск могут не учитываться. Такая постановка справедлива для промышленных ТЭЦ, работающих с постоянной тепловой и электрической нагрузкой длительное время. Для работы промышленно-отопительных ТЭЦ, у которых происходит частая смена тепловых нагрузок, данный подход не годится.
Постановки задач оптимизации режимов работы ТЭЦ, сделанные ранее, относятся к случаю централизованного управления электроэнергетикой. Однако, часть из них применима в рыночных условиях, а часть требует пересмотра. Могут найти применение в рыночных условиях задачи на минимальную и максимальную электрические мощности и задачи на максимальную мощность при работе по тепловому графику. Пересмотру подлежат задачи оптимизации в условиях БР и оценки эффективности участия в РСВ.
Задача выбора состава работающего оборудования с учетом динамики изменения тепловых нагрузок и затрат на пуск должна формулироваться заново, поскольку она в силу сложности корректно не формулировалась и не решалась не только для условий рынка, но и для случая централизованного управления.