Введение к работе
Актуальность темы
В последние годы регулирование частоты и мощности в энергосистеме стало одной из важнейших проблем. Как известно, частота энергосистемы определяет качество ее работы, и ее отклонения ведут к значительным экономическим потерям у потребителей и оказывают негативное влияние на работу турбоагрегатов. Поэтому регулирование частоты и мощности является приоритетной обязанностью электростанций. Выполнение системных требований по регулированию является одним из основных условий их подключения к ЕЭС России.
Рядом проектных, научно-исследовательских институтов и наладочных организаций (ОАО «ВТИ», ОАО «Фирма ОРГРЭС», ЗАО «Интеравтоматика» и др.) ведется большая работа по модернизации АСУТП конденсационных энергоблоков с целью привлечения их к регулированию частоты и мощности энергосистемы. Для теплофикационных энергоблоков проблема осложняется из-за необходимости обеспечения ими в первую очередь теплофикационной нагрузки. Вместе с тем, при работе теплофикационных турбин в режимах с недогрузкой по тепловой нагрузке участие их в регулировании частоты и мощности становится возможным, особенно при работе энергоблока в комбинированном скользящем режиме (КСР).
Для проверки возможности и целесообразности привлечения теплофикационных энергоблоков к регулированию частоты и мощности в энергосистеме, а также для отработки такой системы регулирования, которая позволила бы форсировать блок по электрической нагрузке, необходимо проведение значительного числа натурных экспериментов, что, в настоящее время, как правило, затруднено. Поэтому в данном случае оправдано применение компьютерного тренажера энергоблока на базе аналитических математических моделей технологических объектов для решения различных прикладных задач, в том числе и поставленных выше задач, при условии обеспечения определенных требований его адекватности реальному объекту.
Тем самым становится очевидной актуальность темы – показать возможность применения тренажеров для решения научных и практических задач, в том числе по исследованию и выбору способов участия теплофикационных энергоблоков в регулировании частоты и мощности в энергосистеме
Цель работы и задачи исследования. Исследование и выбор оптимальных способов участия теплофикационного энергоблока сверхкритического давления, работающего на частичных нагрузках, в регулировании частоты и мощности энергосистемы с использованием тренажера на базе аналитической модели энергоблока для моделирования технологических процессов энергоблока.
Задачи, требующие решения в рамках поставленной цели:
1. Определение возможности участия теплофикационного энергоблока в регулировании частоты и мощности энергосистемы, расчет допустимых режимов работы энергоблока по отпуску электрической мощности при заданной тепловой нагрузке;
2. Разработка методики оценки адекватности компьютерных тренажеров реальному объекту и оценка возможности использования тренажера в исследовательских задачах, проведения экспериментов;
3. Исследование возможных способов форсировки энергоблока по электрической мощности при его работе в режиме комбинированного скользящего регулирования (КСР) и выявление их ограничений с целью выбора оптимальных методов участия в регулировании частоты и мощности энергосистемы;
4. Разработка схемы и алгоритмов автоматизации форсировки энергоблока по электрической мощности.
Методы исследования, использованные в работе. При выполнении диссертационной работы научные исследования основывались на методах математического моделирования, современной теории управления. Для получения переходных характеристик с целью последующей их обработки и выведения аппроксимирующих выражений соответствующих передаточных функций проводились эксперименты на компьютерном тренажере. Для обработки экспериментальных данных и модельных исследований использовалась программа 20-sim 4.1.
Научная новизна.
Впервые сформулированы методические положения по оценке адекватности математической модели тренажеров.
Доказана возможность поддержания теплофикационным энергоблоком заданной тепловой нагрузки при изменении электрической в определенных пределах.
Исследованы возможные способы форсировки блока по электрической нагрузке и дана оценка возможности применения данных способов на практике.
Разработана структурная схема и алгоритм автоматической форсировки теплофикационного энергоблока по электрической мощности при его участии в регулировании частоты и мощности в энергосистеме.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются теоретическими доказательствами, экспериментальной проверкой на основе модельных исследований, обеспечивается многовариантностью расчетов и контролировалась путем сопоставления математических расчетов с экспериментальными данными и данными других авторов. Достоверность изложенных в диссертации данных и отдельных выводов обеспечивается также использованием расчетно-теоретических методик, разработанных ведущими специалистами и организациями.
Практическая ценность работы. Разработаны методические положения и алгоритмы по проверке адекватности компьютерного тренажера по отношению к реальному объекту. Доказана возможность применения тренажеров в качестве моделей объектов управления и применения их для решения исследовательских задач, что значительно расширяет их роль в энергетике. Полученные в ходе исследований переходные характеристики энергоблока Т-250 при различных вариантах его форсировки по электрической мощности и разработанная структурная схема автоматической форсировки теплофикационного энергоблока при его участии в регулировании частоты и мощности энергосистемы могут служить основой для дальнейших исследований по изучению целесообразности привлечения теплофикационных энергоблоков к регулированию частоты и мощности в энергосистемах.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на двенадцатой и тринадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г. Москва, март 2006, 2007г.), на научном семинаре и заседании кафедры АСУ ТП МЭИ (ТУ).
Публикации. По материалам диссертационной работы имеется 4 публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка используемой литературы, приложения. Материал диссертации изложен на 135 страницах стандартного формата А4. Включает 68 рисунков, 50 таблиц, 92 наименования использованных литературных источников.
