Các chế độ phụ tải của hệ thống điện và phân bổ phụ tải tối ưu giữa các nhà máy điện

Cách năng lượng được tiêu thụ và do đó tải trên các hệ thống không đồng đều: nó có những biến động đặc trưng trong một ngày, cũng như những biến động theo mùa trong một năm. Những biến động này chủ yếu được xác định bởi nhịp điệu công việc của các doanh nghiệp — người tiêu dùng điện, liên quan đến nhịp sống này của dân cư, ở mức độ thấp hơn — bởi các yếu tố địa lý.

Nói chung, chu kỳ hàng ngày luôn được đặc trưng bởi mức tiêu thụ giảm nhiều hơn hoặc ít hơn vào ban đêm, đối với chu kỳ hàng năm — trong những tháng mùa hè. Độ sâu của các dao động tải này phụ thuộc vào thành phần của người dùng.

Các doanh nghiệp làm việc suốt ngày đêm, đặc biệt là với ưu thế của các quy trình công nghệ liên tục (luyện kim, hóa học, công nghiệp khai thác than), hầu hết các phương thức tiêu thụ đều giống nhau.

Các doanh nghiệp từ ngành công nghiệp gia công kim loại và chế tạo máy, ngay cả khi làm việc ba ca, có sự dao động đáng kể về mức tiêu thụ năng lượng liên quan đến hoạt động sản xuất thường giảm trong ca đêm. Khi làm việc trong một hoặc hai ca vào ban đêm, mức tiêu thụ năng lượng giảm mạnh được quan sát thấy. Mức tiêu thụ giảm đáng kể cũng được quan sát thấy trong những tháng mùa hè.

Biến động tiêu thụ năng lượng thậm chí còn mạnh hơn là đặc trưng của các doanh nghiệp thực phẩm và công nghiệp nhẹ.

Chế độ tải của hệ thống phản ánh tất cả những dao động tiêu thụ năng lượng này ở dạng tổng hợp và tất nhiên là có phần được làm mịn. Các điều kiện tải trọng thường được trình bày dưới dạng biểu đồ tải trọng.

Trên biểu đồ hàng ngày, giờ được vẽ trên trục hoành và tải tính bằng MW hoặc % tải tối đa được vẽ trên tọa độ. Tải trọng tối đa thường rơi vào buổi tối, khi ánh sáng được áp dụng cho mức tiêu thụ năng lượng sản xuất. Đó là lý do tại sao điểm tối đa thay đổi một chút trong năm.

Có một đỉnh tải vào buổi sáng, phản ánh hoạt động sản xuất tối đa. Buổi chiều phụ tải giảm, ban đêm giảm mạnh.

Các tháng được vẽ trên trục hoành của biểu đồ hàng năm và lượng kilowatt-giờ hàng tháng hoặc tải cao điểm hàng tháng được vẽ trên biểu đồ. Tải trọng tối đa giảm vào cuối năm — do mức tăng tự nhiên của nó trong năm.

Mặt khác, chế độ sạc không đồng đều, sự đa dạng của thiết bị sản xuất năng lượng và các đặc tính kinh tế - kỹ thuật vận hành của nó, đặt ra một nhiệm vụ phức tạp cho nhân viên hệ thống để phân phối phụ tải tối ưu giữa các trạm và tổ máy phát điện.

Sản xuất điện có giá. Vì trạm nhiệt — đây là chi phí nhiên liệu, ngoài việc duy trì nhân viên bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị, khấu trừ khấu hao.

Ở các nhà ga khác nhau, tùy thuộc vào trình độ kỹ thuật, công suất, tình trạng thiết bị mà giá thành sản xuất cụ thể của một Vt•h là khác nhau.

Tiêu chí chung để phân bổ phụ tải giữa các trạm (và trong một trạm giữa các khối) là tổng chi phí vận hành tối thiểu để sản xuất một lượng điện nhất định.

Đối với mỗi trạm (từng đơn vị), chi phí có thể được trình bày theo chức năng liên quan đến chế độ tính phí.

Điều kiện để tối thiểu hóa tổng chi phí và do đó là điều kiện để phân phối tải tối ưu trong hệ thống được xây dựng như sau: tải phải được phân phối sao cho các bước tương đối của các trạm (tổ máy) luôn được duy trì bằng nhau.

Hầu hết các bước tương đối của các trạm và đơn vị ở các giá trị tải trọng khác nhau đều được các dịch vụ điều phối tính toán trước và được hiển thị dưới dạng đường cong (xem hình).

Đường cong tăng trưởng tương đối

Đường nằm ngang phản ánh sự phân bố của tải này tương ứng với điều kiện tối ưu.

Việc phân phối tải hệ thống tối ưu giữa các trạm cũng có khía cạnh kỹ thuật.Các đơn vị bao gồm phần thay đổi của đường cong tải, đặc biệt là các đỉnh nhọn phía trên, được vận hành trong điều kiện tải thay đổi nhanh chóng, đôi khi có các lần dừng-khởi động hàng ngày.

mạnh mẽ hiện đại đơn vị tuabin hơi không thích nghi với chế độ hoạt động như vậy: chúng mất nhiều giờ để khởi động, hoạt động ở chế độ tải thay đổi, đặc biệt là thường xuyên dừng, dẫn đến gia tăng tai nạn và hao mòn nhanh, đồng thời cũng liên quan đến việc tiêu thụ quá mức khá nhạy cảm nhiên liệu.

Do đó, để bao phủ các "đỉnh" của tải trong hệ thống, các đơn vị thuộc loại khác được sử dụng, thích nghi tốt về mặt kỹ thuật và kinh tế với chế độ hoạt động với tải trọng thay đổi mạnh.

Họ là lý tưởng cho mục đích này Nhà máy thuỷ điện: khởi động bộ phận thủy lực và toàn bộ tải của nó cần từ một đến hai phút, không liên quan đến tổn thất bổ sung và về mặt kỹ thuật khá đáng tin cậy.

Các nhà máy thủy điện được thiết kế để đáp ứng phụ tải cao điểm được xây dựng với công suất tăng đáng kể: điều này giúp giảm vốn đầu tư 1 kW, tương đương với đầu tư cụ thể vào các nhà máy nhiệt điện mạnh và đảm bảo sử dụng tài nguyên nước hiệu quả hơn.

Do khả năng xây dựng các nhà máy thủy điện ở nhiều khu vực bị hạn chế, nơi địa hình của khu vực cho phép có cột nước đủ lớn, các nhà máy thủy điện tích năng được bơm (PSPP) được xây dựng để đáp ứng các đỉnh phụ tải.

Các đơn vị của một trạm như vậy thường có thể đảo ngược được: trong thời gian hệ thống gặp sự cố vào ban đêm, chúng hoạt động như các đơn vị bơm, nâng nước trong một hồ chứa ở vị trí cao. Trong giờ đầy tải, chúng hoạt động ở chế độ phát điện bằng cách cung cấp năng lượng cho nước được lưu trữ trong bể.

Chúng được sử dụng rộng rãi để phủ đỉnh phụ tải của các nhà máy điện tuabin khí. Khởi động chúng chỉ mất 20-30 phút, điều chỉnh tải rất đơn giản và tiết kiệm. Số liệu chi phí của các GTPP cao điểm cũng thuận lợi.

Các chỉ số về chất lượng của năng lượng điện là mức độ không đổi của tần số và điện áp. Duy trì tần số và điện áp không đổi ở một mức nhất định là rất quan trọng. Khi tần số giảm, tốc độ của động cơ giảm tỷ lệ thuận, do đó hiệu suất của các cơ chế do chúng điều khiển giảm.

Không nên nghĩ rằng việc tăng tần số và điện áp có tác dụng có lợi. Khi tần số và điện áp tăng lên, tổn thất trong mạch từ và cuộn dây của tất cả các máy móc và thiết bị điện tăng mạnh, sự phát nhiệt của chúng tăng lên và độ mài mòn tăng lên. Ngoài ra, sự thay đổi về tần số và do đó về số vòng quay của động cơ thường có nguy cơ từ chối sản phẩm.

Hằng số tần số được đảm bảo bằng cách duy trì sự cân bằng giữa công suất hiệu dụng của các động cơ sơ cấp của hệ thống và tổng mômen cơ học đối lập phát sinh trong các máy phát do sự tương tác của từ thông và dòng điện. Mô-men xoắn này tỷ lệ thuận với tải điện của hệ thống.

Tải trên hệ thống thay đổi liên tục, nếu tải tăng, mômen hãm trong máy phát sẽ lớn hơn mômen hiệu dụng của động cơ chính, có nguy cơ giảm tốc độ và giảm tần số. Giảm tải có tác dụng ngược lại.

Để duy trì tần số, cần phải thay đổi tổng công suất hiệu dụng của các động cơ chính cho phù hợp: tăng trong trường hợp thứ nhất, giảm trong trường hợp thứ hai. Vì vậy, để liên tục duy trì tần số ở một mức nhất định, hệ thống phải có đủ nguồn cung cấp nguồn dự phòng cực kỳ cơ động.

Nhiệm vụ điều tần được giao cho các trạm được chỉ định vận hành với đủ lượng điện năng tự do, huy động nhanh. Các nhà máy thủy điện có khả năng đảm đương tốt nhất các trách nhiệm này.

Để biết thêm thông tin về các tính năng và phương pháp kiểm soát tần số, xem tại đây: Điều tần trong hệ thống điện