Оптимизация режимов потребления электроэнергии в узлах нагрузки систем электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самарский государственный технический университет

Оптимизация режимов потребления электроэнергии в узлах нагрузки систем электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов

А.М. Абакумов

Д.В. Третьяк

Компрессорные станции (КС) магистральных газопроводов (МГ) являются крупнейшими потребителями электроэнергии в системе транспорта газа, что определяет актуальность задачи оптимизации энергетических режимов их работы.

Электроустановки КС МГ с газотурбинным приводом относятся к смешанному типу электропотребителей I, II и III категории, а общие элементы различных групп потребителей должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к электроснабжению потребителей I категории. Таким образом, система электроснабжения (СЭС) должна состоять не менее чем из двух подсистем с вводами от независимых источников питания (ИП), и каждая из подсистем должна обеспечивать полную нагрузку, а также самозапуски двигателей ответственных механизмов.

В качестве рабочих источников питания используются: линии электропередач (ЛЭП) от энергосистемы, электростанции собственных нужд (ЭСН) с газотурбинными или дизельными установками, генераторы на валу газоперекачивающих агрегатов. ЛЭП и ЭСН могут также применяться и как резервные источники.

Таким образом, с учетом используемых рабочих источников питания можно выделить три варианта СЭС:

- СЭС с внешними рабочими источниками питания;

- СЭС с внешним рабочим источником и ЭСН;

- СЭС с источником питания в виде ЭСН.

На основе глобального критерия в работе [1] дана оценка качества альтернативных вариантов построения СЭС КС и показано, что при равной экономической эффективности вариантов существенное превосходство имеет комбинированная СЭС.

При этом возникает проблема распределения потребляемой электроприемниками КС мощности между внешним источником и ЭСН с целью оптимизации расходов на электрическую энергию.

Электроэнергия, получаемая от внешнего источника (энергосистемы), как правило, оплачивается по двухставочному тарифу. То есть оплачивается каждый киловатт заявленного потребителем получасового максимума нагрузки Pmax, достигаемой в часы максимумов энергосистемы, и каждый киловатт-час электроэнергии WЭС, потребленной за расчетный период [2]. Стоимость электроэнергии, получаемой от ЭСН WЭСН, определяется затратами на её производство, в том числе и на топливный газ.

В качестве критерия оптимизации при решении поставленной задачи могут рассматриваться общие затраты С на электроэнергию КС.

Тогда в общем случае задача оптимизации будет выглядеть следующим образом:

,

при ограничениях

PЭСН.max ? Pmax,

где PЭСН..max - мощность, потребляемая от ЭСН в часы максимума нагрузки, кВт; Ц1 - тариф за 1 кВтч от энергосистемы, руб.;

Ц2 - тариф за 1 кВт заявленного получасового максимума нагрузки, руб.;

Ц3 - стоимость 1 кВтч от ЭСН, руб.

С учётом введенных обозначений критерий оптимизации можно представить в виде

.

При допущении, что электроэнергия от энергосистемы потребляется 24 часа в сутки, суточное потребление от энергосистемы составит величину

,

где PЭС - среднее значение мощности, потребляемой от энергосистемы в течение суток, кВт.

Поскольку ЭСН также работает круглосуточно, электроэнергия, потребляемая от неё в течение суток, может быть рассчитана по формуле

,

где PЭСН - среднее значение мощности, потребляемой от ЭСН в течение суток, кВт.

Для дальнейших расчетов заменим действительный упрощенный график электрической нагрузки эквивалентным (рис. 1), характеристиками которого являются следующие параметры: среднесуточная мощность Pср, максимальная мощность Pmax, интервал времени Tmax [3].

Затраты на электроэнергию, получаемую только от энергосистемы:

.

Соответственно затраты при питании от ЭСН:

Будем считать питание только от энергосистемы и питание только от ЭСН равноэффективными при условии равенства затрат:

ЗЭС = ЗЭСН..

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Графики электрической нагрузки КС МГ

.

Последнее равенство с учетом выражений (4) и (5) можно представить в виде

;

.

Введем относительные единицы, приняв за базовое значение Ц1.

, .

Тогда, разделив (7) на Ц1, получим

,

,

.

Полученное соотношение для Ц3* соответствует равноэффективности режимов питания только от энергосистемы и только от ЭСН. Таким образом, в случае, если фактическое значение относительной цены электроэнергии от ЭСН больше найденного по выражению (8), оптимальным является вариант питания электроприемников только от энергосистемы, в противном случае - только от ЭСН. затрата электроэнергия источник питание

Рис. 2. Зависимости граничного значения Ц3* от kmax и Ц2*

Представляет интерес оценка значения Ц3* при вариациях основных факторов, к которым следует отнести Тmax, kmax и Ц2*. С этой целью был проведен факторный анализ, позволяющий оценить воздействие факторов на величину результирующих показателей.

Полученные данные показывают, что значение Ц3* мало зависит от Tmax и главным образом определяется величиной kmax и Ц2*.

График зависимости граничного значения Ц3* от kmax и Ц2* при получасовом значении интервала времени Tmax представлен на рис. 2.

Предложенная методика позволяет выбрать оптимальный по затратам на электроэнергию режим работы системы электроснабжения КС МГ при наличии двух источников.

Библиографический список

1. Абакумов А.М., Голубев С.В. Шварц Г.Р. Критерии оптимизации и методика оценка качества проектных решений систем электроснабжения КС МГ // Газовая промышленность. - 2005. - №11. - С. 44-46.

2. Можаева С.В. Экономика энергетического производства. - М.: Изд-во «Лань», 2003. - 208 с.

3. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 672 с.

Аннотация

Рассмотрены режимы потребления электроэнергии на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Предложен метод оптимизации затрат на электроэнергию при наличии двух источников питания.

Ключевые слова: система электроснабжения, два источника питания, электростанция собственных нужд, двухставочный тариф, заявленный максимум мощности.

Размещено на Allbest.ru