Geum.ru

И в свет разрешаю на основании "Единых правил", п. 14 Зам первого проректора начальник организационно-методического управления В. Б. Юскаев конспект

Вид материалаКонспект

Содержание


6.1 Тепловая экономичность
N - электрическая нагрузка станции, кВт.
В - количество израсходованного топлива, кг
В - суммарный расход топлива на электростанции, кг
6.3 Надежность работы электростанции и резерв основного оборудования
6.4 Нагрузочные режимы электростанции
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

6.1 Тепловая экономичность



Важнейшими показателями тепловой экономичности ТЭС являются ее тепловая характеристика и коэффициент полезного действия. Общая тепловая характеристика ТЭС рассчитывается так:

, кДж/ч (или кКал/ч),

где Qстх - расход тепла на холостой ход станции в кДж/ч (или кКал/ч);

qnст=n/mtg - удельный расход тепла на выработку электроэнергии в кДж/ч (или кКал/ч);

п и т - масштабы ординат и абсцисс при графическом изображении тепловой характеристики электростанции;

N - электрическая нагрузка станции, кВт.

Средний удельный расход тепла на выработанный кВт·ч может быть определен в результате деления полного количества тепла израсходованного топлива на данной электростанции на количество выработанной ею электроэнергии. Так, среднегодовой удельный расход тепла получаем путем деления общего израсходованного тепла в течение года на выработку электроэнергии за этот же период:

(кДж/кВт·ч или кКал/час).

Эта важная эксплуатационная характеристика тепловой электростанции, определяющая ее экономичность при данной тепловой схеме, в большей мере зависит от степени загрузки станции, от числа часов использования установленной мощности (рис.6.1).



Рисунок 6.1 - Тепловая характеристика ТЭС


6.2 Коэффициент полезного действия


Наряду с удельным расходом тепла на тепловой электростанции широко применяется равноценный показатель - коэффициент полезного действия станции - КПД.

Различают КПД ТЭС брутто бр ,определяемый по суммарной выработке электроэнергии, и КПД нетто - нетто, определяемый с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды.

Следует помнить, что КПД тепловой электростанции в целом бр и нетто зависят от КПД термодинамического цикла, положенного в основу ее работы, и от КПД установок, в которых осуществляются использование тепла и преобразование энергии топлива в электрическую энергию.

Для конденсационной электростанции КПД брутто (применительно к определенному отрезку времени) представляет собой отношение общего количества выработанной электроэнергии в тепловом выражении к теплу израсходованного топлива, т.е.

,

где Эвыр - количество электроэнергии, выработанной за данный отрезок времени, кВт∙ч;

3600 - тепловой эквивалент 1 кВт·ч, кКал/кВт·ч или соответственно кДж/кВт•ч;

В - количество израсходованного топлива, кг;

Qнр - низшая теплотворная способность рабочего топлива, кКал/кг или соответственно кДж/кг.

Выражение для КПД нетто таково:

.

На электростанциях часть энергии затрачивается на собственные нужды - привод различных механизмов, подготовку топлива для сжигания, очистку поверхности нагрева котла от загрязнений и пр., вследствие чего уменьшается подача выработанной энергии потребителям. В связи с этим введены понятия о тепловой экономичности электростанции брутто и нетто, т.е. без учета и с учетом расхода энергии на собственные нужды.

Коэффициент Кэ выражает отношение расхода электроэнергии на собственные нужды станции к общему количеству выработанной электроэнергии за определенный отрезок времени, т.е.

.

За основу оценки тепловой экономичности ТЭС принимают обычно КПД нетто - нкэс. Основными потребителями энергии непосредственно на тепловой электростанции являются питательные, циркуляционные, конденсатные и прочие насосы, пылеприготовительная и тягодутьевая установка котельной и др. Для КЭС, работающих на каменноугольном топливе, в сумме они составляют 5-7% выработанной электроэнергии; для КЭС, работающих на газе или мазуте, расход энергии на собственные нужды находятся в пределах 3-5.

Коэффициент полезного действия теплоэлектроцентрали может быть найден так:

- электрический КПД брутто

,

где В - суммарный расход топлива на электростанции, кг;

Вт - расход топлива на выработку отпускаемого тепла, кг,

Вэ = В- Вт - количество топлива, израсходованного на выработку электроэнергии за данный отрезок времени, кг.

Количество топлива, израсходованного для выработки тепла, находится так:

,

здесь Qпот - суммарное количество тепла (как из отборов турбины, так и непосредственно из котельной), отпущенное потребителям, которое зависит от качества работы использующих пар агрегатов станции.

Все тепло (нетто), отпущенное котельной:

,

где -количество пара, отпущенное из котельной;

iк - теплосодержание пара, отпускаемого из котлов, кДж/кг;

i п.в - теплосодержание питательной воды.

Электрический и тепловой КПД нетто для ТЭЦ могут быть найдены из следующих выражений:


,

,

где Qотп - количество тепла, отпущенное с ТЭЦ в сеть (замеренное при выходе);

- тепло, израсходованное на выработку электроэнергии для собственных нужд ТЭЦ, связанное с выработкой отпущенного тепла.


6.3 Надежность работы электростанции и резерв основного оборудования


Надежность электроснабжения и стабильность параметров отпускаемой электроэнергии обеспечивается исправностью оборудования электростанций, эксплуатационной готовностью этого оборудования принять в любой момент времени любую нагрузку в пределах номинальной мощности станции (системы).

Причинами нарушения планового режима могут быть: аварийное выключение работающего агрегата, вызывающее внезапное снижение производственной мощности станции (системы); внеплановое, мгновенное повышение (толчок) нагрузки (такое повышение может наступить в результате, например, внезапного грозового потемнения в часы естественного освещения и соответственно массового одновременного включения осветительных приборов на территории большого города); внезапное отключение значительной по мощности группы потребителей (вследствие аварии в сети или по другим причинам).

В первых двух случаях нарушение баланса мощности происходит с отрицательным знаком - создается дефицит мощности в системе. В третьем случае нарушение баланса характеризуется положительным знаком, так как при этом в системе появляется избыточная мощность.

Для ликвидации дефицита в балансе мощности предусматривается аварийный резерв. Аварийный резерв тепловой электростанции (или системы) может быть вращающимся (горячим), размещенным в работающих, но не загруженных агрегатах, или холодным - сосредоточенным в остановленных агрегатах.

Для раздельно работающих электростанций и небольших энергосистем резервная мощность должна соответствовать мощности наибольшего агрегата.

Для больших же энергосистем надежность электроснабжения обеспечивается исходя из опыта эксплуатации, минимально необходимым процентом аварийного резерва по отношению к установленной мощности системы, величина которого выбирается обычно в пределах 10-12%.


6.4 Нагрузочные режимы электростанции


Производство электроэнергии в каждый момент времени должно соответствовать ее расходу у потребителей. Фаза производства электроэнергии практически совпадает с фазой ее потребления.

Электрическая нагрузка электростанции изменяется во времени в течение суток и в продолжение года. Графическое изображение зависимости электрической нагрузки от времени называется графиком электрической нагрузки.

Изменение электрической нагрузки станции по часам суток отображается в суточных графиках электрической нагрузки; соответственно отпуск вырабатываемого станцией тепла потребителям отражается в графиках тепловой нагрузки. На оси ординат откладывается мощность в кВт, по оси абсцисс - время от 0 до 24 час.

Каждый график нагрузки имеет характерные (экстремальные) точки: максимума и минимума. Максимум суточного графика нагрузки станции или системы Рмакс характеризует наибольшую мощность, которой должна располагать система в течение данных суток для полного покрытия потребности района в электрической мощности.

Максимальная нагрузка станции (системы) складывается из нагрузок отдельных групп потребителей (или устройств), которые действуют в данный момент.

Количество электроэнергии, потребляемой в течение суток, определяется площадью суточного графика нагрузки и может быть выражено

Эсут=24·Рср. .

Чем равномернее график нагрузки, тем при прочих равных условиях экономичнее и надежнее работает электростанция.

Суточные графики нагрузки характеризуются следующими показателями:

- коэффициентом равномерности графика - ;

- коэффициент заполнения графика нагрузки - .

При расчете мощности электростанции по суммарному максимуму потребления должны быть учтены расход электроэнергии на собственные нужды станции и потери в линиях электропередачи. В зависимости от характера станции и ее связи с энергосистемой определяется резервная мощность.

На рис.6.2а приводится примерный хронологический суточный график нагрузки, а на рис.6.2б - построенный на основании предыдущего графика путем нанесения ординат (в последовательно убывающем порядке) график продолжительности.

В соответствии с этим графиком выбираются расчетные сутки с наибольшим отношением величины максимальной нагрузки и минимальной. Для этих выбранных характерных суток строятся суточные графики электрических нагрузок и выбираются режимы работы оборудования.



Рисунок 6.2 – Построение суточного графика продолжительности нагрузок


В современных условиях нагрузочный режим станции обычно не связан непосредственно с режимом электропотребления, поскольку станция работает не на своих отдельных потребителей, а отдает выработанную электроэнергию в "общий котел" - в систему. Нагрузочный режим задается станции диспетчерской службой системы, исходя из максимальной экономичности работы системы в целом: для данной станции заданный ей нагрузочный режим может не совпадать с оптимальным.

Средняя годовая электрическая нагрузка станции определяется из уравнения

, кВт,

где Эгод - выработка электроэнергии станцией в год, кВт·ч;

8760 - число часов в календарном году.


Важнейшим показателем является коэффициент использования установленной мощности электростанции (производственной мощности), который представляет собой отношение количества фактически выработанной в год электроэнергии к теоретически возможной годовой выработке

.

Число часов использования установленной на станции мощности находят так:

.

Для тепловых электростанций характерно высокое значение этого показателя, лежащее в пределах 6000-6200 час.

Современные мощные паротурбинные агрегаты с высокими параметрами пара и максимальной экономичностью используются, естественно, для работы в базисе графика и производства наибольшего объема электроэнергии. Для покрытия пиков нагрузки наряду с гидростанциями используются устарелые паротурбинные агрегаты с низкими технико-экономическими показателями.