Комплексная задача выбора состава работающих агрегатов на станциях системы декомпозируется на ряд частных взаимосвязанных подзадач. В каждой подзадаче решаются итеративно или совместно вопросы о составе агрегатов и о наивыгоднейшем распределении нагрузки.
Различным уровням управления подчиняются определенные электростанции. Есть станции, подчиняющиеся оперативно непосредственно ЦДУ или ОДУ, есть станции, подчиняющиеся районным энергосистемам. Режим использования станций, подчиняющихся ЦДУ или ОДУ, может определяться в первую очередь их системной важностью. Например, в ведении ЦДУ находятся атомные станции. Они используются в базовом режиме, без регулирования или с небольшим регулированием мощности. В подчинении ЦДУ или ОДУ находятся крупные ГЭС, имеющие решающее значение в регулировании мощности и частоты. Режим ГЭС может диктоваться также водными ресурсами. Для блочных ТЭС режим использования мощности органичивается допустимыми скоростями изменения мощности. Для подобных случаев графики нагрузки станций определяются почти однозначно, поэтому они задаются системой.
Следовательно, на части станций состав агрегатов является вынужденным. На других станциях решается оптимизационная задача выбора состава агрегатов, когда рассматриваются их комбинации, но число таких станций меньше, чем имеет система. Это снижает размерность задачи.
Использование при распределении нагрузки в системе характеристик относительных приростов, которые не соответствуют действительному составу агрегатов, приводит к необходимости последующей корректировки состава. Обычно корректируется состав только на станциях, участвующих в оперативном регулировании мощности системы. Для них смена состава агрегатов - это почти повседневная задача. Если включаться и отключаться будут случайные, а не оптимальные агрегаты, то это приведет к потерям топлива. Но уточнения состава агрегатов выполняются в основном на станционном уровне.
Пусковые расходы
Пусковые расходы включают не только расход энергоресурса, но также и другие составляющие эксплуатационных расходов. Дополнительные расходы, связанные с отключениями и последующими включениями агрегатов, называют пусковыми.
Остановить работающий агрегат выгодно, если суммарная экономия его останова за время простоя агрегата больше издержек на последующий пуск этого же или другого агрегата.
Определить пусковые расходы как комплексный показатель состояния агрегатов, учитывающий расход энергоресурса, снижение надежности, дополнительную загрузку эксплуатационного персонала и другое, очень трудно, и поэтому обычно их приравнивают расходу энергоресурса на пуск и останов агрегата. Другие компоненты пусковых расходов либо не учитываются, либо учитываются эмпирически - постоянным множителем или константами.
Сравнительно невелики пусковые расходы на ГЭС. Гидроагрегаты пускаются быстро, за 1-3 мин, и пусковые расходы принимаются равными:
где Qmax -максимальный расход гидроагрегата; t пуск - продолжительность пуска. Для блоков ТЭС пусковые расходы имеют вид функции (см. рисунок). Они часто нелинейны, и отсюда следует, что величина пусковых расходов нелинейно зависит от простоя агрегата.
Рис. Зависимость пускового расхода условного топлива от времени простоя;
1 - блок 150 МВт; 2 - блок 200 МВт; 3 - 300 МВт;
А, Б,В - спрямленные зависимости для времени простоя 8, 18, 56 ч
Если известен режим агрегата на рассматриваемом отрезке времени, известно, когда он включается и отключается, то можно определить и пусковые расходы для этого агрегата. Однако в задаче выбора состава работающих агрегатов заранее неизвестно, когда и какие агрегаты работают, сколько они простаивают, и это приводит к необходимости выполнять расчеты итеративно.
Сначала выбирают состав работающего оборудования для заданного графика нагрузки без учета пусковых расходов. Эти расчеты позволяют предварительно оценить пусковые расходы каждого агрегата. Учет пусковых расходов меняет картину, и может оказаться, что выбран не наилучший вариант состава. Внося поправки на пусковые расходы в характеристики агрегатов, можно найти новый состав. Такие итеративные расчеты повторяются до получения устойчивых оценок по топливу всей станции. При линейной характеристике пусковых расходов (А, Б, В на рисунке) итеративная схема не очень сложна, при нелинейной алгоритмы громоздки и позволяют получить только упрощенное решение.
В задаче выбора состава работающих агрегатов учет пусковых расходов проводится, как правило, при внутристанционной оптимизации.