Варганова А.В., Джагаров Н.Ф. Комплексная оптимизация режимов работы промышленных тепловых электростанций - Журнал «Электротехнические системы и комплексы»

Аннотация

Работа посвящена одному из способов повышения эффективности управления промышленными электростанциями с применением программного продукта расчета и оптимизации их режимов. Как правило, решение задач оптимизации носит детерминированный характер, решаются частные задачи управления или повышения эффективности функционирования конкретного агрегата, участка. Авторами работы предлагается комплексный подход по поиску оптимальных режимов работы генерирующей электроустановки с целью их прогнозирования и определения наилучших вариантов для заданного времени эксплуатации. Подход ориентирован на одновременный поиск оптимальных режимов работы генераторов и котлоагрегатов, а также состава топливной смеси при условии минимума затрат на свежий пар, идущий на производственные и теплофикационные отборы, а также выработку электроэнергии. При разработке алгоритма учтены отличительные особенности схем электростанций, возможность применения нескольких видов топлива, сезонность работы, а также остаточный ресурс оборудования. Алгоритм расчета основан на методе динамического программирования в сочетании с методом последовательного эквивалентирования и реализован в модулях программного продукта КАТРАН. Исходными данными для расчета являются технико-экономические модели энергооборудования, заданные в табличной форме и отражающие эксплуатационные ограничения. Результаты работы предназначены для служб планирования режимов работы промышленных систем электроснабжения, а также для технических отделов электростанций. В работе приведен пример расчета в условиях действующей системы электроснабжения промышленного предприятия, рассчитаны оптимальные режимные карты котлов и диаграммы мощностей генераторов, а также спрогнозированы возможные послеаварийные режимы работы теплоэнергетического оборудования и их эффективные загрузки в данных условиях.

Ключевые слова

Тепловая электростанция, турбогенератор, энергетический котел, промышленный энергоузел, собственная генерация, вторичные энергоресурсы, оптимизация, энергоэффективность, динамическое программирование.

Варганова Александра Владимировна – канд. техн. наук, доцент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4675-7511.

Джагаров Николай Филев – д-р техн. наук, профессор, кафедра электротехники, Высшее военно-морское училище имени Николы Вапцарова, г. Варна, Болгария. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4234-4659.

1. Варганова А.В. О методах оптимизации режимов работы электроэнергетических систем и сетей // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2017. Т. 17. № 3. С. 76-85.

2. Khramshin T.R., Kornilov G.P., Murzikov A.A., Karandaev A.S. and Khramshin V.R. "Mathematical model of the static reactive power compensator," 2014 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE), Saratov, 2014, pp. 418-425.

3. Khramshin T.R., Abdulveleev I.R., Kornilov G.P. and Krubcov D.S. "Electromagnetic compatibility of high power STATCOM in asymmetrical conditions," 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Omsk, 2015, pp. 1-6.

4. T. Wang, G. Yuan, L. Zhu and T. Yu, "Reactive power optimization of electric power system incorporating wind power based on Parallel Immune Particle Swarm Optimization," The 26th Chinese Control and Decision Conference (2014 CCDC), Changsha, 2014, pp. 1064-1068, doi: 10.1109/CCDC.2014.6852322.

5. Z. Jinhua, "Optimization Study on Voltage Level and Transmission Capacity," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 24, no. 1, pp. 193-197, Feb. 2009, doi: 10.1109/TPWRS.2008.2008609.

6. Блинов А.Я. Обеспечение комплексных мер по улучшению технико-экономических показателей электростанции // Энергетик. 1975. № 2. С. 6-8.

7. Dzobo O. "Virtual power plant energy optimisation in smart grids," 2019 Southern African Universities Power Engineering Conference/Robotics and Mechatronics/Pattern Recognition Association of South Africa (SAUPEC/RobMech/PRASA), Bloemfontein, South Africa, 2019, pp. 714-718.

8. Аракелян Э.К., Кормилицын В.И., Самаренко В.Н. Оптимизация режимов оборудования ТЭЦ с учетом экологических ограничений // Теплоэнергетика. 1992. № 2. С. 29-33.

9. Осика Л.К., Журавлёв В.С. Требования к виртуальным моделям тепловых электростанций и инструментам их создания // Электрические станции. 2014. № 1(990). С. 2-8.

10. Donne M.S., Pike A.W. and Savry R. "Application of modern methods in power plant simulation and control," in Computing & Control Engineering Journal, vol. 12, no. 2, pp. 75-84, April 2001, doi: 10.1049/cce:20010205.

11. A. Aminzadeh, A.A. Safavi, A.R. Seifi. "Development of a hybrid simulator of a fossil fuel steam power plant", European Control Conference (ECC) 2003, pp. 1905-1910, 2003.

12. Бондаренко Л.В. Методы и модели управления материальными запасами топлива на тепловых электростанциях // Известия ТРТУ. 2006. № 15 (70). С. 119-122.

13. Y. Li and R. Li, "Simulation and Optimization of the Power Station Coal-Fired Logistics System Based on Witness Simulation Software," 2008 Workshop on Power Electronics and Intelligent Transportation System, Guangzhou, 2008, pp. 394-398, doi: 10.1109/PEITS.2008.103.

14. Eryurek E., Upadhyaya B.R. and Erbay A.S. "Software-based fault-tolerant control design for improved power plant operation," Proceedings of IEEE Symposium on Computer-Aided Control Systems Design (CACSD), Tucson, AZ, USA, 1994, pp. 585-590, doi: 10.1109/CACSD.1994.288874.

15. Левит Г.Т. Режимные карты и оптимизация управления котельными установками //Электрические станции. 1998. № 5. С. 26-32.

16. Повышение максимальной электрической мощности тепловых электрических станций, содержащих в своем составе паросиловые и парогазовые энергоблоки / В.В. Шапошников, Б.В. Бирюков, Д.Н. Батько, Я.О. Михалко // Промышленная энергетика. 2020. №4. С. 19-25.

17. Yuanhang Dai, Lei Chen, Yong Min, Qun Chen, Kang Hu, JunhongHao, Yiwei Zhang, FeiXu, "Dispatch Model of Combined Heat and Power Plant Considering Heat Transfer Process", Sustainable Energy IEEE Transactions on, vol. 8, no. 3, pp. 1225-1236, 2017.

18. Varganova A.V. and Shemetov A.N. "Integrated in-Station Optimization of Industrial Thermal Power Plants," 2019 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), Chelyabinsk, Russia, 2019, pp. 438-442, doi: 10.1109/URALCON.2019.8877662.

19. Варганова А.В. Алгоритм внутристанционной оптимизации режимов работы котлоагрегатов и турбогенераторов промышленных электростанций // Промышленная энергетика. 2018. № 1. С. 17-22.

20. Построение технико-экономических моделей турбогенераторов и котлоагрегатов собственных электростанций промышленных предприятий / А.В. Кочкина, А.В. Малафеев, Н.А. Курилова, Р.П. Нетупский // Электротехнические системы и комплексы. 2013. № 21. С. 247-252.

21. А.с. 2019618345 Российская Федерация, КАТРАН-OptHeatPower / Варганова А.В., Малафеев А.В.; заявитель ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». № 2019616881; заявл. 07.06.2019; опубл. 28.06.19.

22. А.с. 2019618397 Российская Федерация. КАТРАН-OptActivePower / Варганова А.В., Малафеев А.В.; заявитель ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». № 2019616954; заявл. 07.06.2019; опубл. 01.07.19.

Подробности: Опубликовано: 29 декабря 2020 г.; Обновлено: 29 декабря 2020 г.; Просмотров: 840