Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет резервов ЭЭС

Министерство образования и науки Российской Федерации

Иркутский Государственный Технический Университет

Кафедра теплоэнергетики

Допускаю к защите

Руководитель Н.Е.Буйнов

И.О.Фамилия

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Системная энергетика»

На тему: Расчет резервов ЭЭС

1.026.00.00.П3

Выполнил студент группы ЭСТз09, __________ Р.А. Романенко

09151530 подпись И. О. Фамилия

Нормоконтроль __________ Н.Е. Буйнов

подпись И. О. Фамилия

Курсовая работа защищена с оценкой ____________________

Иркутск 2013

Задание на курсовую работу

По курсу	Системная энергетика
Студенту	Романенко Р.А.
Тема работы	Расчет резервов ЭЭС

Исходные данные: вариант №10341

Состав оборудования

ТЭЦ-1

ТЭЦ-2

ТЭЦ-3

ТЭЦ-4

КЭС-5

КЭС-6

ГЭС-7

ГЭС-8

3хПТ-60

2хР-50

1хПТ-135

2хТ-100

1хР-50

2хПТ-135

3хПТ-135

2хТ-250

1-Р-50

3хПТ-135

2хТ-250

1-Р-110

6хК-100

4хК-210

8х240

4х120

График относительных максимумов нагрузки ЭЭС

Месяц года
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1,0	0,95	0,85	0,80	0,77	0,75	0,70	0,80	0,85	0,97	1,0	1,0

Энергосистема: Читинская

Остаток топлива на ТЭС

Запас топлива на ТЭС, %
ТЭЦ-1	ТЭЦ-2	ТЭЦ-3	ТЭЦ-4	КЭС-5	КЭС-6
45	35	50	25	55	70

Рекомендуемая литература:

Н.Е.Буйнов, В.А. Стенников. Системная энергетика. Методические указания по курсовому проектированию для студентов Специальности 140101 – заочной и очной формы обучения. Иркутск. 2005. -15с.

Дата выдачи задания «____» ______________________________2013г.

Дата предоставления проекта (работы) руководителю «____» __________2013г.

Руководитель курсовой работы __________________________________________

Содержание

Введение ……………………………………..........................................	4
1. Расчет резервных мощностей ЭЭС....................................................	5
1.1 Условная располагаемая мощность ЭС..........................................	5
1.2 Расчет ремонтного резерва мощности ЭС......................................	6
1.3 Расчет аварийного резерва мощности ЭС......................................	9
1.4 Расчет нагрузочного и оперативного резервов мощности в ЭС..............................................................................................................	11
1.5 Суммарная установленная мощность энергогенерирующего оборудования ЭС.....................................................................................	12
2. Планирование поставок топлива ТЭС...............................................	14
2.1 Условия обеспечения запасов топлива на ТЭС .............................	14
2.2 Расчет расхода топлива на ТЭС ЭС ................................................	14
2.3 Анализ ограничений топливных баз ..............................................	18
Заключение .............................................................................................	26
Список использованных источников ...................................................	27

Введение

Целью заданного курсового проекта является знакомство с упрощенными методами резервирования и мощностей и планирования поставок топлива на ТЭС на уровне энергосистемы. Наличие резервных мощностей в энергосистеме позволяет обеспечить потребителей электроэнергией согласно графику нагрузки, проводить плановые и аварийные ремонты оборудования без ущерба для потребителей.

1 Расчет резервных мощностей ЭЭС

По функциональному назначению полный резерв электрической мощности в ЭС подразделяется:

- ремонтный резерв, обеспечивающий проведение капитальных и средних ремонтов основного оборудования в энергосистеме;

- ремонтный резерв, необходимый для проведения текущих ремонтов энергооборудования;

- аварийный резерв служит для компенсации недоотпуска электроэнергии из-за отказов энергооборудования;

- нагрузочный резерв, необходимый для обеспечения случайных (незапланированных) повышений нагрузки в ЭС;

- оперативный резерв, предназначенный для устранения случайных небалансов мощности при проведении плановых и аварийных ремонтов, организации оперативных перетоков электроэнергии внутри ЭС, так и в соседние ЭС при наличии ограничений пропускной способности ЛЭП.

1.1 Условная располагаемая мощность ЭС

В соответствии с заданными данными состава энергогенерирующего оборудования на электростанциях условная располагаемая мощность ЭС определяется (МВт):

где I – число электростанций в ЭС; Li – количество типов агрегатов на i-й электростанций; WLi – единичная мощность 1-го типа агрегатов, МВт; nLi – число агрегатов 1-го типа на i-й электростанции.

Определим суммарную мощность каждой электростанции:

WТЭЦ-1 = 3 · 60 + 2 · 50 + 1 · 135 = 415 МВт;

WТЭЦ-2 = 2 · 100 + 1 · 50 + 2 · 135 = 520 МВт;

WТЭЦ-3 = 3 · 135 + 2 · 250 + 1 · 50 = 955 МВт;

WТЭЦ-4 = 3 · 135 + 2 · 250 + 1 · 110 = 1015 МВт;

WКЭС-5 = 6 ·100 = 600 МВт;

WКЭС-6 = 4 · 210 = 840МВт;

WГЭС-7 = 8 · 240 = 1920 МВт;

WГЭС-8 = 4 · 120 = 480 МВт;

Wp = 415 + 520 + 955 + 1015 + 600 + 840 + 1920 + 480 = 6745 МВт.

Абсолютное значение максимума нагрузок в j-ый месяц Wj находится (МВт):

где wj – относительная нагрузка в j-ый месяц.

В выбранном масштабе строится годовой график электрической нагрузки ЭС.

При расчете резервных мощностей в ЭС используется максимальная месячная нагрузка, которая определяется как максимальное значение нагрузки (МВт):

Wj1 = 6745 · 1,0 = 6745 МВт;

Wj2 = 6745 · 0,95 = 6407,75 МВт;

Wj3 = 6745 · 0,85 = 5733,25 МВт;

Wj4 = 6745 ·0,80 = 5396,00 МВт;

Wj5 = 6745 · 0,77 = 5193,65 МВт;

Wj6 = 6745 · 0,75 = 5058,75 МВт;

Wj7 = 6745 ·0,70 = 4721,5 МВт;

Wj8 = 6745 · 0,80 = 5396,00 МВт;

Wj9 = 6745 · 0,85 = 5733,25 МВт;

Wj10 = 6745 · 0,97 = 6542,65 МВт;

Wj11 = 6745 · 1,0 = 6745 МВт;

Wj12 = 6745 · 1,0 = 6745 МВт.

Максимальным значением нагрузки за год является Wmax = Wj12 = 6745 МВт.

1.2 Расчет ремонтного резерва мощности ЭС

Текущие ремонты основного оборудования ТЭС и ГЭС проводятся ежегодно (1-2 раза в год) независимо от графика нагрузки.

Предварительно весь состав энергогенерирующего оборудования ЭС делится на М групп по мощности и типу электростанции (ТЭЦ, КЭС, ГЭС). Например, в одну группу включены все агрегаты мощностью 50 МВт, установленных на всех ТЭЦ ЭС.

Резервная мощность ЭС для проведения текущих ремонтов определяется (МВт):

где RT - резервная мощность в ЭС, необходимая для проведения текущих ремонтов, МВт;

τ(τ)m- относительная (средняя) продолжительность текущих ремонтов агрегатов m-ой группы (%);

nm – число агрегатов ЭС в m-ой группе мощностью Wm;

М – число групп агрегатов одинаковой мощности.

Расчет будем вести в форме таблицы 1.

№ группы	Wm, МВт	nm, шт.	τ(τ)рт, %	τ(τ)рк, %
1	50	4	2	2,5
2	60	3	2	2,5
3	100	2	4	4,5
4	110	1	4	4,5
5	135	9	4	4,5
6	250	4	5	5,5
7	100	6	4	4,5
8	210	4	4	4,5

RтТЭЦ = 0,01 (50·4·2 + 60·3·2 + 100·2·4 + 110·1·4 + 135·9·4 + 250·4·5) = 0,01 · 11860 = 118,60 МВт.

RтКЭС = 0,01 (100·4·4 + 210·4·4) = 0,01 · 4960 = 49,6 МВт.

Rт = 118,60 + 49,60 = 168,20МВт.

Капитальные и средние ремонты по возможности проводятся в период снижения нагрузки в ЭС, используя площадь летнего провала графика нагрузки Fпр.

Значение определяется (МВт · мес):

где - расчетный интервал времени (мес.). В данном случае = 1 мес.

Расчетная площадь провала графика нагрузки Sp с учетом плотности заполнения при распределении ремонтов находится (МВт · месс).

где к – коэффициент использования площади провала графика нагрузки при планировании (0,9 - 0,95).

Sp = 0,9 · 13894,70 = 12505,23 МВт·мес.

Суммарный объем капитальных и средних ремонтов, выполняемых в течении года составляет (МВт · мес):

где τ(к)m - среднегодовая относительная продолжительность капитальных и средних ремонтов агрегатов m-й группы.

Далее необходимо определить возможность проведения капитальных и средних ремонтов в провале графика нагрузки:

Так как , то Rk = 0, т.е. дополнительная мощность в ЭС не вводится.

1.3 Расчет аварийного резерва мощности ЭС

Аварийный резерв мощности на этапе проектирования ЭС определяется упрощенным графоаналитическим методом, основанным на применении универсальных характеристик удельного резерва для ЭС большой мощности с сильными связками. Мощность аварийного резерва определяется с учетом надежного энергообеспечения потребителей ЭС с вероятностью 0,995.

Мощность аварийного резерва ЭС по данному методу выполняется в следующей последовательности:

Используя разделение всех агрегатов ЭС по М групп, выполненных ранее, по зависимостям, приведенных на рис.2П, определяют аварийность агрегатов m-ой группы qm:

q50ТЭЦ = 0,024; q100КЭС = 0,046; q120ГЭС = 0,006;

q60ТЭЦ = 0,025; q210КЭС = 0,054; q240ГЭС = 0,008.

q100ТЭЦ = 0,027;

q110ТЭЦ = 0,028;

q135ТЭЦ = 0,029;

q250ТЭЦ = 0,037;

Для всех М групп агрегатов вычисляются относительные значения мощности агрегатов М-ой группы:

W50ТЭЦ = 50/6745 = 0,0074%; W100КЭС = 100/6745 = 0,014%;

W60ТЭЦ = 60/6745 = 0,0088%; W210КЭС = 210/6745 = 0,031%;

W100ТЭЦ = 100/6745 = 0,015%; W120ГЭС = 120/6745 = 0,017%;

W110ТЭЦ = 110/6745 = 0,016%; W240ГЭС = 240/6745 = 0,035%.

W135ТЭЦ = 135/6745 = 0,020%;

W250ТЭЦ = 250/6745 = 0,037%;

По характеристикам удельного резерва мощности (рис.5П) находятся значения удельного аварийного резерва для одного агрегата m-ой группы:

ТЭЦ

Rудa50 = 4%;

Rудa60 = 5%;

Rудa100 = 6,5%;

Rудa110 = 7%;

Rудa135 = 8,5%;

Rудa250 = 11%.

КЭС

Rудa100 = 9,5%;

Rудa210 = 12%.

ГЭС

Rудa120 = 3,5%;

Rудa240 =4,5%.

Величина мощности аварийного резерва для m-ой группы агрегатов составляет (МВт):

Для ТЭЦ:

Rа50ТЭЦ = 4·50·4/100 = 8 МВт;

Rа60ТЭЦ = 5·60·3/100 = 9 МВт;

Rа100ТЭЦ = 6,5·100·2/100 = 13 МВт;

Rа110ТЭЦ = 7·110·1/100 = 7,7 МВт;

Rа135ТЭЦ = 8,5·135·9/100 = 103,27 МВт;

Rа250ТЭЦ = 11·250·4/100 = 110 МВт.

Для КЭС:

Rа100КЭС = 9,5·100·6/100 = 57 МВт;

Rа210КЭС = 12·210·4/100 = 100,8 МВт.

Для ГЭС:

Rа120ГЭС = 3,5·120·4/100 = 16,8 МВт;

Rа240ГЭС = 4,5·240·8/100 = 86,4 МВт.

Суммарный аварийный резерв мощности в ЭС (МВт):

1.4 Расчет нагрузочного и оперативного резервов мощности в ЭС

Расчет нагрузочного резерва мощности в ЭС ведется по эмпирической зависимости, полученной с учетом эксплуатации ЭС мощностью более 1000 МВт:

Для расчета оперативного резерва мощности с учетом непредвиденных отклонений баланса и ограничений пропускной способности ЛЭП ЭС предложена зависимость:

где R0 – мощность оперативного резерва, МВт; - математическое ожидание мощности, находящейся в аварийном или ремонтном простое, МВт;

- среднеквадратическое отклонение мощности из-за аварийных простоев агрегатов и нагрузки от прогнозной, соответственно, МВт.

= 579,99МВт.

1.5 Суммарная установленная мощность энергогенерирующего оборудования ЭС

Суммарная резервная мощность ЭС определяется как сумма ремонтных, аварийного, нагрузочного и оперативного резервов (МВт):

1726,16 МВт.

Составляющие резерва мощности и Rс наносятся на график нагрузки ЭС. Установленная мощность ЭС с учетом резервов составляет (МВт):

Для сравнения с нормативными значениями резервных мощностей в ЭС определяются их относительные значения:

Рис.1 Баланс мощности энергосистемы

Планирование поставок топлива ТЭС

Цель расчетов: распределение топлива на ТЭС для покрытия плановых электрических и тепловых нагрузок и создание нормативных запасов топлива на ТЭС к началу отопительного периода.

Для заданного варианта ЭС выбираются 2 месторождения топлива, расположенных в зоне данной ЭС. Каждое месторождение топлива (топливная база) имеет производительность: первое – 175 тыс. тонн угля в сутки; второе – 140 тыс.тонн угля в сутки.

Резервным топливом применяется мазут.

Вариант ЭС: Читинская.

Характеристика сжигаемого топлива [4,5]

Месторождение	Wp	Ap		Sp	Cp	Hp	Np	Op	Qhp кДж/кг	ккал/кг
Черновское	35,5	9,6	0,50		42,70	2,80	0,90	10,0	16,34	3900
Букачачинское	8,0	9,2	0,60		67,90	4,70	0,80	8,80	25,80	6150

2.1 Условия обеспечения запасов топлива на ТЭС

Запас основного топлива на складах ТЭС при поставке по железной дороге МПС должен быть обеспечен равным месячному расходу топлива на ТЭС, резервного топлива – из расчета работы ТЭС в течение 7 суток на резервном топливе при расчетных нагрузках.

Расчетные запасы основного и резервного топлив должны быть обеспечены к началу отопительного периода. Начало и конец отопительного периода во всех ЭС принять 1 октября до 1 мая.

2.2 Расчет расхода топлива на ТЭС ЭС

Расчет потребления топлива i-й ТЭС выполняется для каждого j-го месяца по приведенным удельным расходам условного топлива:

- выработка электроэнергии на КЭС

- выработка электроэнергии на ТЭЦ

- выработка тепловой энергии на ТЭЦ

Мощности отборов турбин [2,3]

Р-50

ПТ-60

Т-100

Р-110

ПТ-135

Т-250

Q50П= 890,3 ГДж

Q60Т= 240,9 ГДж

Q60П= 306,6 ГДж

Q100Т= 678,9 ГДж

Q110П= 985,5

ГДж

Q135Т= 459,9 ГДж

Q135П= 700,8 ГДж

Q250Т= 1373,13 ГДж

- нагрузка в j-ом месяце; ; - суммарная мощность отборов на i-ой ТЭЦ на теплофикацию и производство, ГДж;

;– относительные нагрузки отборов на теплофикацию и производство в j-м месяце; – число дней в j-м месяце, I – число ТЭЦ и КЭС в ЭС.

= = 1 j = 1; 2; 3; 4; 10; 11; 12;

= 0,2 = 0,8 j = 5; 6; 7; 8; 9.

Расчет для одного месяца (январь):

ТЭЦ-1:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

ТЭЦ-2:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

ТЭЦ-3:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

ТЭЦ-4:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Соответственно, на i-ой КЭС:

КЭС-5:

ту.т/мес.

КЭС-6:

ту.т/мес.

Расчет для одного месяца (июль):

ТЭЦ-1:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

ТЭЦ-2:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

ТЭЦ-3:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

ТЭЦ-4:

ГДж/ч;

ту.т/мес;

ту.т/мес.

КЭС-5:

ту.т/мес.

КЭС-6:

ту.т/мес.

Результаты расчетов сводим в таблицу (табл. 2).

2.3 Анализ ограничений топливных баз

Анализ ограничений топливных баз заключается в определении перечня ТЭС, которые снабжаются от конкретного месторождения. Для этого производительность топливных баз пересчитывается на условное топливо (т/мес.):

где F – число топливных баз; - суточная производительность натурального топлива f-го месторождения (т/сут.).

Условным топливом называется топливо, теплота сгорания 1 кг или 1 нм³ которого равна 7000 ккал/кг (29,3МДж/кг).

Черновское месторождение:

ту.т/мес.

Букачачинское месторождение:

ту.т/мес.

Рассчитываем расход топлива (январь) от Черновского месторождения:

Для ТЭЦ 1, ТЭЦ 2, ТЭЦ 3:

ту.т/мес.

В пересчете на натуральное топливо:

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Мазут (= 9320ккал/кг):

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Остаток топлива на месторождение:

ту.т/мес.

Рассчитываем расход топлива (июль) от Черновского месторождения:

Для ТЭЦ 1, ТЭЦ 2, ТЭЦ 3:

ту.т/мес.

В пересчете на натуральное топливо:

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Мазут (= 9320ккал/кг):

Остаток топлива на месторождение:

Рассчитываем расход топлива (январь) от Букачачинского месторождения:

Для ТЭЦ 4, КЭС 5, КЭС 6:

ту.т/мес.

В пересчете на натуральное топливо:

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Мазут (= 9320ккал/кг):

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Остаток топлива на месторождение:

ту.т/мес.

Рассчитываем расход топлива (июль) от Букачачинского месторождения:

Для ТЭЦ 4, КЭС 5, КЭС 6:

ту.т/мес.

В пересчете на натуральное топливо:

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Мазут (= 9320ккал/кг):

ту.т/мес;

ту.т/мес.

Остаток топлива на месторождение:

ту.т/мес.

Расчетное количество топлива (январь) Кпот=1,005;

Для ТЭЦ-1:

ту.т/мес.

Для ТЭЦ-2:

ту.т/мес.

Для ТЭЦ-3:

ту.т/мес.

Для ТЭЦ-4:

ту.т/мес.

Для КЭС-5:

ту.т/мес.

Для КЭС-6:

ту.т/мес.

Расчетное количество топлива (июль) Кпот=1,005;

Для ТЭЦ-1:

ту.т/мес.

Для ТЭЦ-2:

ту.т/мес.

Для ТЭЦ-3:

ту.т/мес.

Для ТЭЦ-4:

ту.т/мес.

Для КЭС-5:

ту.т/мес.

Для КЭС-6:

ту.т/мес.

Таблица - 2 Сводные результаты расчетов расходов топлива в ЭС

ТЭС	Состав турбин	Номинальные отборы, ГДж/ч.		Расход условного топлива, тыс.т/мес.
ТЭС	Состав турбин	Теплофик.	Производ.	Январь		Июль
ТЭЦ-1	3хПТ-60	722,7	919,8	Топливо	Мазут	Топливо	Мазут
	2хР-50	-	1780,6	230655	11533	153048,43	7652,42
	1хПТх-135	459,9	700,8
	∑	1182,60	3401,2
ТЭЦ-2	2хТ-100	1357,8	-	249707	12485,35	144341,05	7217,05
	1хР-50	-	890,3
	2хПТ-135	919,8	1401,6
	∑	2277,6	2291,9
ТЭЦ-3	3хПТ-135	1379,7	2102,4	415963	20798,15	232124,49	11606,22
	2хТ-250	2746,26	-
	1-Р-50	-	890,3
	∑	4125,96	2992,7
ТЭЦ-4	3хПТ-135	1379,7	2102,4	430310,03	21515,5	352996,45	17649,82
	2хТ-250	2746,26	-
	1-Р-110	-	985,5
	∑	4125,96	3087,9
КЭС-5	6хК-100	-	-	15177,6	758,88	106243,2	5312,16
КЭС-6	4хК-210	-	-	212486,4	10624,32	148740,48	7437,02
ЭЭС	WЭС =4345 МВт	11712,12	11773,7	1554299,03	77715,2	1137494,1	56874,69

Таблица - 3 Поставки топлива на ТЭС (т/мес.)

ТЭС	Топливная база
	Черновское	Букачачинское	Мазут
ТЭЦ-1	421974,35	-	8662,12
ТЭЦ-2	448192,05	-	9377,40
ТЭЦ-3	746600,25	-	15620,92
ТЭЦ-4	-	489783,77	16159,71
КЭС-5	-	17275,31	569,97
КЭС-6	-	241854,43	7979,63
Всего	1616766,65	748913,51	58369,75

Остаток топлива:

Вост = Вб – В1 = 3022500 – 1616766,65 = 1405733,35 ту.т/мес.
Вост = Вб – В2 = 3813000 – 748913,51 = 3064086,49 ту.т/мес.

Заключение

По проведенным расчетам курсового проекта определен резерв мощности для заданной ЭС (Читинской). Исходя из полученных расчетов, достаточно летнего периода снижения нагрузки, для проведения капитальных и средних ремонтов.

Определены расходы условного топлива для ТЭС ЭС, который составил в январе месяце в общей сумме по всем ЭС для топлива – 1554299,03 ту.т/мес. и мазута – 77715,20 ту.т/месс. И для июля месяца расход топлива составил – 1137494,10 ту.т/мес. и мазута – 56874,69 ту.т/мес.

Выполнен расчет поставок топлива на ТЭС, с учетом месячного запаса, что составило для Черновского месторождения 1616766,65 т/мес. и для Букачачинского месторождения 748913,51 т/мес.

Из полученных данных был рассчитан остаток топлива с учетом производительности каждого месторождения и полученных в результате расчетов поставок топлива на ТЭС.

Для выполнения курсовой работы были использованы различные справочные данные, методические материалы и учебные пособия.

Список использованных источников

1. Буйнов Н.Е., Стенников В.А. Системная энергетика. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 140101 - заочной и очной форм обучения. -Иркутск, 2055.-15 с.