أوضاع تحميل أنظمة الطاقة وتوزيع الحمل الأمثل بين محطات توليد الطاقة

الطريقة التي تُستهلك بها الطاقة وبالتالي الحمل على الأنظمة غير متساوٍ: لها تقلبات مميزة خلال يوم واحد ، بالإضافة إلى تقلبات موسمية في غضون عام. يتم تحديد هذه التقلبات بشكل أساسي من خلال إيقاع عمل المؤسسات - مستهلكي الكهرباء ، المرتبطين بإيقاع حياة السكان هذا ، إلى حد أقل - من خلال العوامل الجغرافية.

بشكل عام ، تتميز الدورة اليومية دائمًا بتخفيض أكبر أو أقل في الاستهلاك في الليل ، للدورة السنوية - في أشهر الصيف. يعتمد عمق تقلبات الحمل هذه على تكوين المستخدمين.

الشركات التي تعمل على مدار الساعة ، خاصة مع غلبة العمليات التكنولوجية المستمرة (علم المعادن والكيمياء وصناعة تعدين الفحم) ، لديها نفس نمط الاستهلاك تقريبًا.

الشركات من صناعات الأشغال المعدنية وبناء الآلات ، حتى مع العمل في ثلاث نوبات ، لديها تقلبات ملحوظة في استهلاك الطاقة المرتبطة بالانخفاض المعتاد في نشاط الإنتاج أثناء النوبات الليلية. عند العمل في نوبة واحدة أو نوبتين في الليل ، لوحظ انخفاض حاد في استهلاك الطاقة. كما لوحظ انخفاض ملحوظ في الاستهلاك في أشهر الصيف.

تعتبر التقلبات الأكثر حدة في استهلاك الطاقة من سمات مؤسسات الصناعات الغذائية والصناعات الخفيفة ، ويلاحظ أكبر استهلاك غير متساوٍ في القطاع المنزلي.

يعكس وضع الحمل في النظام كل هذه التقلبات في استهلاك الطاقة بشكل مُجمَّع ، وبطبيعة الحال ، إلى حد ما. عادة ما يتم تقديم شروط التحميل في شكل جدول تحميل.

على الرسم البياني اليومي ، يتم رسم الساعات على الإحداثي ، ويتم رسم الأحمال بالميغاواط أو النسبة المئوية للحمل الأقصى على الإحداثي. غالبًا ما يقع الحد الأقصى للحمل في ساعات المساء ، عندما يتم فرض الإضاءة على استهلاك طاقة الإنتاج. لهذا السبب تتغير النقطة القصوى إلى حد ما خلال العام.

هناك ذروة تحميل في ساعات الصباح ، مما يعكس أقصى نشاط للإنتاج. في فترة ما بعد الظهر ، ينخفض ​​الحمل ، وينخفض ​​بشكل حاد في الليل.

يتم رسم الأشهر على حدود المخططات السنوية ، ويتم رسم المبالغ الشهرية بالكيلوواط / ساعة أو أحمال الذروة الشهرية على الإحداثي. يقع الحد الأقصى للحمل في نهاية العام - بسبب الزيادة الطبيعية خلال العام.

وضع الشحن غير المتكافئ ، من ناحية ، مجموعة متنوعة من معدات إنتاج الطاقة وخصائصها التشغيلية والتقنية الاقتصادية ، من ناحية أخرى ، تشكل مهمة معقدة لموظفي النظام من أجل التوزيع الأمثل للحمل بين المحطات ووحدات التوليد.

توليد الطاقة له ثمن. ل محطات حرارية - هذه هي تكاليف الوقود ، بالإضافة إلى صيانة موظفي الخدمة وإصلاح المعدات واستقطاعات الاستهلاك.

في المحطات المختلفة ، اعتمادًا على المستوى الفني ، الطاقة ، حالة المعدات ، تختلف تكلفة الإنتاج المحددة لواحد Vt • h.

المعيار العام لتوزيع الأحمال بين المحطات (وداخل محطة بين الكتل) هو الحد الأدنى لتكاليف التشغيل الإجمالية لإنتاج كمية معينة من الكهرباء.

لكل محطة (كل وحدة) ، يمكن عرض التكاليف وظيفية بالنسبة إلى وضع الشحن.

تتم صياغة شرط الحد الأدنى من إجمالي التكاليف وبالتالي شرط التوزيع الأمثل للأحمال في النظام على النحو التالي: يجب توزيع الحمل بحيث يتم الحفاظ دائمًا على مساواة الخطوات النسبية للمحطات (الوحدات).

يتم حساب الخطوات النسبية تقريبًا للمحطات والوحدات بقيم مختلفة لأحمالها مسبقًا عن طريق خدمات الإرسال ويتم عرضها كمنحنيات (انظر الصورة).

منحنيات النمو النسبي

يعكس الخط الأفقي توزيع هذا الحمل الذي يتوافق مع الحالة المثلى.

التوزيع الأمثل لحمل النظام بين المحطات له جانب تقني أيضًا.يتم تشغيل الوحدات التي تغطي الجزء المتغير من منحنى الحمل ، وخاصة القمم العلوية الحادة ، في ظل ظروف تحميل سريعة التغير ، وأحيانًا مع عمليات إيقاف التشغيل اليومية.

حديث قوي وحدات التوربينات البخارية لم يتم تكييفها مع مثل هذا النمط من التشغيل: فهي تستغرق عدة ساعات لبدء التشغيل ، والتشغيل في وضع الحمل المتغير ، خاصة مع التوقفات المتكررة ، يؤدي إلى زيادة الحوادث والتآكل المتسارع ، ويرتبط أيضًا باستهلاك مفرط إضافي حساس نوعًا ما من الوقود.

لذلك ، من أجل تغطية "قمم" الحمل في الأنظمة ، يتم استخدام وحدات من نوع آخر ، تتكيف جيدًا تقنيًا واقتصاديًا مع نمط تشغيل مع حمل متغير حاد.

هم مثاليون لهذا الغرض محطات توليد الطاقة الكهرومائية: يتطلب بدء تشغيل الوحدة الهيدروليكية وحملها الكامل من دقيقة إلى دقيقتين ، وهي غير مرتبطة بخسائر إضافية وهي موثوقة للغاية من الناحية الفنية.

تم بناء المحطات الكهرومائية المصممة لتغطية أحمال الذروة بقدرة متزايدة بشكل كبير: وهذا يقلل من الاستثمار الرأسمالي بمقدار 1 كيلو واط ، مما يجعله مشابهًا للاستثمار المحدد في محطات الطاقة الحرارية القوية ويضمن استخدامًا أكثر اكتمالاً لموارد المياه.

نظرًا لأن إمكانيات بناء محطات الطاقة الكهرومائية في العديد من المناطق محدودة ، حيث تسمح تضاريس المنطقة بالحصول على رؤوس كبيرة بما يكفي ، تم بناء محطات الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ (PSPP) لتغطية قمم الحمل.

عادة ما تكون وحدات مثل هذه المحطة قابلة للعكس: خلال ساعات فشل النظام في الليل ، فإنها تعمل كوحدات ضخ ، ورفع المياه في خزان عالي المكان. خلال ساعات التحميل الكاملة ، تعمل في وضع توليد الكهرباء عن طريق تنشيط المياه المخزنة في الخزان.

تستخدم على نطاق واسع لتغطية قمم الحمل لمحطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز. يستغرق بدء تشغيلها من 20 إلى 30 دقيقة فقط ، ويعد ضبط الحمل أمرًا بسيطًا واقتصاديًا. كما أن أرقام تكلفة ذروة إجمالي الناتج المحلي مواتية.

مؤشرات جودة الطاقة الكهربائية هي درجة ثبات التردد والجهد. يعد الحفاظ على تردد وجهد ثابت عند مستوى معين ذا أهمية كبيرة. مع انخفاض التردد ، تقل سرعة المحركات بشكل متناسب ، وبالتالي ينخفض ​​أداء الآليات التي تحركها.

لا ينبغي التفكير في أن زيادة التردد والجهد لها تأثير مفيد. مع زيادة التردد والجهد ، تزداد الخسائر في الدوائر والملفات المغناطيسية لجميع الآلات والأجهزة الكهربائية بشكل حاد ، ويزداد تسخينها ويتسارع التآكل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التغيير في التردد وبالتالي في عدد دورات المحركات غالبًا ما يهدد برفض المنتج.

يتم ضمان ثبات التردد من خلال الحفاظ على المساواة بين القوة الفعالة للمحركات الأولية للنظام والعزم الميكانيكي المعاكس الكلي الناشئ في المولدات من تفاعل التدفقات المغناطيسية والتيارات. يتناسب هذا العزم مع الحمل الكهربائي للنظام.

يتغير الحمل على النظام باستمرار ، فإذا زاد الحمل ، يصبح عزم الكبح في المولدات أكبر من عزم الدوران الفعال للمحركات الرئيسية ، فهناك تهديد بتقليل السرعة وتقليل التردد. إن تقليل الحمل له تأثير معاكس.

للحفاظ على التردد ، من الضروري تغيير القوة الفعالة الإجمالية للمحركات الرئيسية وفقًا لذلك: زيادة في الحالة الأولى ، وانخفاض في الحالة الثانية. لذلك ، من أجل الحفاظ على التردد باستمرار عند مستوى معين ، يجب أن يكون لدى النظام إمداد كافٍ من الطاقة الاحتياطية المتنقلة للغاية.

يتم تعيين مهمة تنظيم التردد إلى المحطات المعينة التي تعمل بكمية كافية من الطاقة الحرة والمعبأة بسرعة. المحطات الكهرومائية هي الأفضل في التعامل مع هذه المسؤوليات.

لمزيد من المعلومات حول ميزات وطرق التحكم في التردد ، انظر هنا: تنظيم التردد في نظام الطاقة