Введение к работе
Актуальность работы.
Наряду с электростанциями нового поколения для обеспечения потребителей тепловой и электрической энергией используются ТЭЦ, большинство которых введены в эксплуатацию во второй половине 20 века. Доля отпуска тепловой и электрической энергии от ТЭЦ в России составляет 32% и 33% соответственно, а комбинированное производство тепла и электроэнергии на ТЭЦ однозначно направлено на экономию топливных ресурсов.
В настоящее время генерирующие компании, эксплуатирующие ТЭЦ, переживают трудные времена. Стоимость электроэнергии и тепла на многих ТЭЦ, особенно оснащенных устаревшим оборудованием, оказывается высокой, а их реализация по высоким тарифам - затрудненной. В настоящее время для работающих ТЭЦ является актуальным обеспечение конкурентоспособности генерации электроэнергии на ОРЭМ, которая достигается высокими показателями экономичности, то есть минимизацией топливной составляющей себестоимости по производству тепла и электроэнергии, в том числе через оптимизацию режимов работы оборудования ТЭЦ.
На сегодняшний день разработанные методики оптимизации режимов работы и управления оборудованием ТЭЦ недостаточно учитывают фактическое состояние, связанное с устареванием и моральным износом основного и вспомогательного оборудования, а нормативная база энергетических характеристик оборудования требует постоянной корректировки в процессе эксплуатации. Существующие методы планирования оптимального управления режимами работы энергетическим оборудованием трудоемки и занимают много времени, что снижает оперативность принятия решений персоналом ТЭЦ не только в вопросах эффективного распределения нагрузок между агрегатами, но и подготовки и подачи качественных отчетов и ценовых заявок по участию ТЭЦ в реализации электроэнергии на ОРЭМ.
В связи с этим определение подхода, направленного на снижение топливных затрат ТЭЦ путем повышения эффективности управления оборудованием с учетом фактического состояния агрегатов ТЭЦ, а также в условиях реализации электроэнергии на ОРЭМ является актуальным.
Целью работы является разработка методики определения энергетической эффективности работы ТЭЦ, с помощью которой будет приниматься решение и осуществляться выбор оптимального состава работающего оборудования и распределения нагрузок между ним. Методика должна быть ориентирована на формирование простой режимной карты управления каждым агрегатом в отдельности с учетом фактического состояния оборудования с удобным использованием в условиях систематически изменяющихся диспетчерских графиков отпуска тепловой и электрической энергии в течение суток.
Для осуществления поставленных целей необходимо решение следующих задач:
> разработка новой методики определения энергетических показателей работы оборудования ТЭЦ на базе энергетических характеристик;
>разработка алгоритма оптимизации режимов работы оборудования ТЭЦ
согласно разработанной методике; >разработка структуры оптимального управления агрегатами ТЭЦ в
условиях выполнения диспетчерских графиков отпуска тепловой и
электрической энергии;
> апробация результатов теоретических исследований и расчетов, методики
и предложений на действующем оборудовании ТЭЦ;
^разработка предложений по совмещению расчетного комплекса, предложенной методики с оперативной технико-экономической и финансовой отчетностью ТЭЦ и генерирующей компании.
Научная новизна работы заключается в постановке и решении:
задачи построения матрицы расчетных значений расхода топлива для любого значения выработки электрической и тепловой энергии r регулировочном диапазоне нагрузок с помощью предложенной методики, основанной на использовании трех режимов энергетической характеристики оборудования: номинального, базового и конденсационного для базовых условий;
задачи оптимального изменения распределения тепловой и электрической энергии между агрегатами ТЭЦ на основе предложенной методики определения энергетической эффективности работы ТЭЦ;
У> задачи оперативного и перспективного (прогнозного) планирования режимов загрузки паротурбинного оборудования в условиях выполнения графиков отпуска электроэнергии на оптовом рынке электроэнергии и мощности по регулируемым договорам поставки, «на сутки вперед» и балансирующем рынке;
> задачи использования разработанной режимной карты и программного
комплекса по определению расхода топлива для различных режимов выработки
тепловой и электрической энергии с возможностью постоянной
корректировкой данных с учетом фактического состояния оборудования.
Практическая.значимость работы:
Разработанные методические положения и алгоритмы оптимизации на их основе подтверждены возможностью использования предложенной методики определения энергетической эффективности и разработанных алгоритмов для решения задач:
выбора оптимального состава оборудования ТЭЦ в условиях выполнения суточных и перспективных графиков электрической и тепловой нагрузок;
эффективного управления оборудованием ТЭЦ оптимальным распределением нагрузки между ним;
повышения достоверности прогноза ожидаемых режимов работы оборудования при подготовке ценовых заявок в рамках работы ТЭЦ на рынке "на сутки вперед" (РСВ).
Результаты, полученные с использованием характеристик оборудования Волжской ТЭЦ ООО «ЛУКОИЛ-Волгоградэнерго», могут быть использованы
для оценки экономического эффекта внедрения разработанных алгоритмов на
других действующих объектах.
Достоверность и обоснованность результатов подтверждается:
>" использованием в расчетах реальных характеристик оборудования
существующих ТЭЦ (Волжской ТЭЦ ООО «ЛУКОЙЛ-Волгоградэнерго»);
сравнением расчетных вариантов с фактическим распределением нагрузок на примере реальных суточных графиков Волжской ТЭЦ;
идентичностью результатов оптимизационных расчетов с результатами, полученными в ходе проведения прямого испытания (активный эксперимент) в условиях действующего состава оборудования Волжской ТЭЦ;
применением известных методов анализа соответствия полученных характеристик исходным данным.
Личный вклад автора заключается в разработке вышеперечисленных методических положений, а также в проведении расчетов с разработкой программы в среде Excel для характеристик оборудования Волжской ТЭЦ 000 «ЛУКОЙЛ-Волгоградэнерго» с последующим анализом полученных результатов и выдачей рекомендаций по использованию разработанных алгоритмов.
Апробация работы и публикации.
Материалы, основные разделы и положения диссертации докладывались и обсуждались на Межрегиональной юбилейной научно-практической конференции «Перспективные проекты и технологии в энергетике» (сентябрь 2005 г., г. Волжский), XII межвузовской научно-практической конференции молодых ученых и студентов (май 2006 г., г. Волжский) и на XV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (февраль 2009 г., г. Москва).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, среди которых 2 статьи в рецензируемых изданиях.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 84 наименований, содержит 144 страницы печатного текста, 18 рисунков и приложение.
