WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Критерием оптимизации при оперативном управлении режимами работы оборудования ТЭЦ и на этапе корректировки текущих режимов при участии ТЭЦ на балансирующем рынке (и рынке системных услуг) является максимальная суммарная прибыль станции (ТГК) от ее участия в РД, РСВ и БР и от продажи тепловой энергии.

Так как на рынке электроэнергии все расчеты ведутся для каждого часа суток, то прибыль станции (ТГК) за час операционных суток составит (без учета штрафов за отклонения):

, (6)

где, - тариф на тепловую энергию; - тепловая составляющая на выработку 1 Гкал тепловой энергии;, - продажная стоимость 1 МВт мощности на соответствующем рынке (РД, СД, РСВ и БР); - топливная составляющая в себестоимости выработки электроэнергии на ТЭЦ.

При постоянном тарифе на тепловую энергию, заданных величинах и переменных по часам суток, но постоянных для заданного часа величинах,. Максимум критерия совпадает с минимумом затрат на топливо на ТЭЦ:

Таким образом, сформулированы особенности решения поставленной задачи на разных временных разрезах с выбором критериев оптимизации, обеспечивающих максимальную прибыль ТЭЦ.

В третей главе приведена постановка задачи оптимального одновременного распределения тепловой и электрической нагрузок ТЭЦ со сложным составом оборудования и большим числом внешних связей по ГТП и тепловым ветвям с описанием балансовых уравнений по ТЭЦ в целом и по внешним связям, а также перечень основных параметрических и технологических ограничений.

В качестве критерия оптимальности используется минимум затрат на топливо, как основной показатель характеризующий экономичность работы ТЭЦ:

, (7)

где - расход топлива на ТЭЦ за t-й час f-го вида; - удельная стоимость f-го вида топлива.

При сжигании одного вида топлива критерий оптимизации принимает вид:

, (8)

где - функция расхода топлива на i-ом агрегате от его тепловой и электрической нагрузки.

С учетом разделения оборудования ТЭЦ на эквивалентные группы целевая функция примет вид (ПВК рассматриваются отдельно):

min, (9)

при соблюдении условий:

  • для каждой k-ой группы точек поставки

(10)

  • для каждой l-ой тепловой ветви

; (11)

- ограничения по минимальным и максимальным значениям параметров

, ; (12)

; (13)

- по лимиту суммарного расхода f-го вида топлива (для t-го часа или за сутки в целом):

, (14)

где - максимальный возможный расход f-го вида топлива; nf – количество агрегатов, работающих на f-м виде топлива.

Также имеются функциональные ограничения, обусловленные зависимостью минимальных и максимальных значений электрических нагрузок агрегатов ТЭЦ от их теплофикационной нагрузки:

;. (15)

Исходя из приведенных выше методических положений, разработан общий алгоритм оптимального распределения на этапе оперативного управления, состоящего из следующих основных этапов:

1 - формирование матрицы исходных данных для t-го часа (состав генерирующего оборудования, системные ограничения по мощностям, тепловая и электрическая нагрузка по всем выходам ТЭЦ);

2 – выбор режимов работы теплофикационных турбин и теплофикационных установок (по тепловому графику ТЭЦ);

3 – формирование матрицы ограничений по всем агрегатам, ГТП, тепловым ветвям и пр.;

4 – расчет (уточнение) энергетических характеристик агрегатов и эквивалентных характеристик групп оборудования, а также выбранных режимов теплофикационных турбин;

5 – анализ энергетических характеристик и выбор математического метода оптимизации на уровне эквивалентных групп и внутри эквивалентной группы;

6 – формирование матрицы отклонений долгосрочных и текущих параметров, а также их анализ по степени влияния на расход топлива;

7 – проведение оптимизационных расчетов на уровне эквивалентных групп и внутри групп (алгоритмы приведены ниже);

8 – проверка выполнения балансовых уравнений по мощности по всем ГТП и веткам отпуска тепла, ограничений системного характера и внутри ТЭЦ (по видам сжигаемого топлива) и повтор расчетов, если какое-либо ограничение не выполняется, с введением соответствующих корректировок.

Для каждой ТЭЦ, на основе данного общего алгоритма, составляется отдельный программный комплекс с учетом особенностей отпуска тепла и электроэнергии, состава оборудования и т. д.

Учет реального состояния оборудования предлагается осуществлять в виде поправок к расходу топлива, рассчитанному для номинальных значений параметров, по двум группам параметров (долгосрочных и текущих). Поправки по группе долгосрочных параметров (недогревы в сетевых подогревателях, КПД котла и др.) должны быть учтены на всех стадиях решения оптимизационной задачи, текущие – при оперативном управлении режимами работы оборудования.

Для выбора параметров, которые влияют на энергетические характеристики оборудования, в качестве критерия, предлагается использовать величину частной производной критерия оптимизации (например, расход топлива) по данному параметру при заданных условиях работы станции:

. (16)

Условие значимости параметра Пi является, где - погрешность вычисления.

Для учета влияния этих параметров создается библиотека поправок, позволяющая в каждой дискретной точке по энергетической и тепловой нагрузке блока вычислить приведенный расход топлива.

Для выбора математического метода оптимизации в главе рассмотрены особенности (условия применимости) методов множителей Лагранжа (МЛ) и динамического программирования (ДП).

Преимуществом метода МЛ является возможность получения аналитического решения оптимизационной задачи при небольшом количестве переменных (не более 6-8), что обеспечивает большую оперативность решения с большой долей вероятности нахождения глобального оптимума. Недостаток метода – сложность учета большого количества ограничений. Применение модифицированной функции Лагранжа с учетом системы ограничений приводит к значительному увеличению размерности задачи и потери преимущества метода.

В соответствии с целевой функцией (9) приведенная функция Лагранжа будет иметь следующий вид:

, (17)

где оптимизируемыми параметрами являются,,, ; p – количество ГТП на ТЭЦ, - количество агрегатов в пределах рассматриваемой k-ой ГТП, r - количество тепловых ветвей на ТЭЦ, - количество агрегатов в пределах рассматриваемой l-ой тепловой ветви.

Приравнивая производные Fпр от указанных параметров к нулю, получим систему уравнений:

;

; (18)

;

.

В работе предлагается итеративный метод решения задачи по следующему алгоритму:

1 шаг – решается оптимизационная задача без учета ограничений;

2 шаг – проверяется выполнение ограничений, накладываемых на оптимизируемые параметры; если для какого-либо параметра оптимальное значение выходит за пределы ограничений, то его значение фиксируется на соответствующем граничном значении.

3 шаг – повторяется 1 шаг с фиксированным значением параметра 2-го шага. Если таких параметров несколько, то производим их ранжирование по степени важности (экспертный выбор). Опты проведенных расчетов применительно к условиям работы оборудования ТЭЦ-25 показал, что число итераций не превышает 2-3, при этом общее время счета возрастает незначительно.

Если, то выполняется загрузка ПВК:

(19)

и решается задача оптимального распределения нагрузок между ПВК.

В главе также приводятся методические положения построения эквивалентных характеристик групп оборудования.

В четвертой главе проведены расчеты по методу ДП с использованием программного комплекса, разработанного на кафедре АСУТП (Макартчян В.А, Аракелян Э.К. и др.). Метод реализован применительно к условной ТЭЦ с блочной (2хТ-250) и неблочной (4хТ100 + 4хТГМ-96) компоновкой. При построении энергетических характеристик оборудования и эквивалентных групп в основу положены нормативные характеристики аналогичного оборудования ТЭЦ-23 ОАО “Мосэнерго”. Оптимальное распределение тепловой и электрической нагрузок внутри эквивалентных групп, в качестве которых взяты блочная и неблочная части ТЭЦ, произведены по методу ДП, а между эквивалентными группами – двумя методами.

Также была исследована эффективность использования разработанной методики оптимизации для распределения нагрузок между блочной и неблочной частями рассматриваемой ТЭЦ методом динамического программирования. Результаты оптимизации распределения нагрузок показали, что для полученного распределения, при пониженных электрических нагрузках, большую тепловую нагрузку (на тепловых отборах) несет неблочная часть ТЭЦ, а при увеличении электрической нагрузки происходит разгружение 1-ой очереди по тепловой нагрузке и нагружение блочной части ТЭЦ.

Также проведена оценка эффективности разработанной методики в сравнении с другими (альтернативными, случайными допустимыми) вариантами распределений на примере двух сочетаний заданных нагрузок ТЭЦ.

Таблица 1. Результаты сравнения оптимально распределения с альтернативными вариантами

Уровень нагрузок

Распределение нагрузок

Расходы топлива

Nнебл

Qнебл

Nбл

Qбл

Bнебл

Bбл

Bст

B

B/Bст*,%

Qст=800 Гкал/ч,

Nст=600 МВт

241

425

359

375

106,25

129,68

235,93*

-

-

200

400

400

40

95,57

141,84

237,41

1,48

0,63

300

400

300

400

120,67

117,49

238,16

2,23

0,95

250

350

350

450

105,02

132,15

237,17

1,24

0,53

Qст=750 Гкал/ч,

Nст=900 МВт

402

240

498

510

142,17

172,42

314,58*

-

-

400

350

500

400

149,66

166,62

316,28

1,7

0,54

350

350

550

400

133,56

181,96

315,52

0,94

0,3

400

400

500

350

151,99

164,23

316,22

1,63

0,52

Как видно из результатов, эффективность оптимизации по суммарному расходу топлива на станции (одному из главных показателей эффективности работы ТЭЦ) достигает 0,3-1,0% в сравнении с альтернативными вариантами.

Анализ полученных результатов показывает, что принятый метод решения задачи в 2 этапа обеспечивает оперативность решения и позволяет получить снижение затрат топлива по сравнению с равномерным распределением 0,2-0,5% часового расхода.

Анализ учета влияния отклонения долгосрочных параметров на результаты расчета проведен на примере распределения нагрузок между двумя блоками Т-250 при увеличенном недогреве в сетевых подогревателях одного из блоков на 5 и 10 oC. Получено, что при этом ухудшаются экономические показатели блока, вследствие чего происходит перераспределение нагрузок между блоками.

Влияние порядка подключения агрегатов при построении матрицы оптимальных решений в ДП проведено на примере оптимального распределения N и Q между 4-мя блоками Т-250 при сравнении предлагаемой методики выбора на каждом шаге подключения агрегата с произвольным подключением энергоблоков. Расчеты показали целесообразность такого подхода, при этом на пониженных нагрузках N и Q экономия топлива от применения метода составляет 0,2-0,6%.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»