energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2019-62-5-469-481energy-1700Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGСтруктурно-параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт в широком диапазоне изменения нагрузокStructural-and-Parametric Optimization of Automatic Control System for Power Units of 300 MW in Wide Range of Load VariationsАртёменкоК. И.ArtsiomenkaK. I.

Адрес для переписки: Артёменко Кирилл Игоревич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 292-71-63    power.st@bntu.by

Address for correspondence: Artsiomenka Kirill I. – Belаrusian National Technical University, 65/2 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 292-71-63    power.st@bntu.by

 

 

power.st@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201904102019625469481Copyright © Артёменко К.И., 20192019Артёменко К.И.Artsiomenka K.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/1700

Рассматривается cтруктурно-параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков (САУМБ) 300 МВт Лукомльской ГРЭС в режиме как постоянного, так и переменного давления перегретого пара перед турбиной. На восьми энергоблоках Лукомльской ГРЭС с 1974 по 1979 г. были внедрены САУМБ с ведущим котельным регулятором мощности. В данный момент эти системы уже не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к качеству регулирования частоты. В 2016 г. суточный график электрических нагрузок Белорусской энергосистемы выглядел следующим образом: базовую часть графика электрических нагрузок покрывали теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и мини-ТЭЦ (наименее маневренные электростанции), полупиковую часть – государственные районные электростанции (Лукомльская и Березовская ГРЭС), пиковую – импорт электроэнергии из соседних энергосистем. Но в этом году будет введен в эксплуатацию первый энергоблок Белорусской АЭС, в 2020 г. – второй. После пуска Белорусская АЭС покроет базовую часть в суточном графике нагрузки энергосистемы, в полупиковой будут работать ТЭЦ, пиковую покроют ГРЭС. Следовательно, из-за изменения структуры суточного графика электрических нагрузок Белорусской энергосистемы необходимо повысить эффективность работы энергоблоков в частности и всей Лукомльской ГРЭС в целом. Этого можно добиться при помощи предлагаемой методики cтруктурно-параметрической оптимизации типовой САУМБ. Проведение данного мероприятия позволит повысить качество регулирования мощности и давления пара перед турбиной, снизить расход топлива, уменьшить перемещение регулирующих клапанов турбины, улучшить экологичность работы всей электростанции. Приведенная методика подтверждена результатами компьютерного моделирования переходных процессов в системе автоматического управления при внешнем и внутреннем возмущениях.

The structural-parametric optimization of the automatic control system for power units (ACSPU) of 300 MW of Lukoml’skaya GRES (Lukoml Local Condensing Power Plant) in the mode of both the permanent and the variable superheated steam pressure upstream of the turbine is under consideration. During 1974–1979, eight units of the Lukoml’skaya GRES implemented the ACSPU with a leading boiler power control. At the moment, these systems no longer meet all the frequency control quality requirements. In 2016, the daily schedule of electric loads of the Belarusian power system was as follows: the basic part of the schedule of electric loads was covered by combined heat and power plants (CHP) and by mini-CHP (which are the least maneuverable of the power plants), the semi-peak part of it–by local condensing power plants (Lukoml’skaya GRES and Berezovskaya GRES), the peak part–by import electric energy from neighboring power systems. However, this year the first unit of the Belorussian NPP will be put into operation, while the second one–in 2020. After the launch of the Belorussian NPP, it will cover basic part of load curve; CPPs will cover the semi-peak part, while the peak part of load curve will be covered by local condensing power plants. Correspondingly, due to the alteration of the structure of daily schedule of electric loads of the Belarusian power system, it is necessary to improve the efficiency of power units of Lukoml’skaya GRES as well as of the entire Lukoml’skaya GRES in general. This can be achieved with the help of the method of parametric optimization of the typical ACSPU proposed in the present paper. As a result, the quality of control of power and pressure upstream of the turbine will be improved; the flow of fuel will be reduced, as well as the turbine regulation valve displacement; environmental performance of entire power plant will be improved, too. The proposed technique has been confirmed by the results of computer simulation of transient processes in the automatic control system under external and internal disturbances.

структурно-параметрическая оптимизациясистема автоматического управления мощностью энергоблоковрегулирование частотырежим постоянного давления пара перед турбинойрежим скользящего давления пара перед турбинойstructural-and-parametric optimizationautomatic control systems for power unitsfrequency controlmode of constant steam pressure upstream of the turbinemode of variable steam pressure upstream of the turbineReferencesКулаков, Г. Т. Теоретические основы экспресс-методов структурно-параметрической оптимизации систем автоматического управления для повышения эффективности использования теплоэлектростанций в переменных режимах / Г. Т. Кулаков. Минск, 1990. 450 c.Kulakov G. T. (1990) Theoretical Foundations of Express Methods of Structural-Parametric Optimization of Automatic Control Systems to Improve the Utilization Efficiency of Thermal Power Plants in Variable Modes. [Technical Sciences Doctoral Dissertation. Minsk. 450 (in Russian).Кулаков, Г. Т. Системный анализ научно-технической информации по системам автоматического управления мощностью энергоблоков / Г. Т. Кулаков, К. И. Артёменко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 5. С. 446–458. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-5-446-458.Kulakov G. T., Artsiomenka, K.I. (2017) System Analysis of Scientific-and-Technical Information in Automatic Control System of Power Units Wattage. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Obedinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 60 (5), 446–458 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-5-446-458Интеграция белорусской АЭС в энергосистему: влияние на национальную безопасность и экономическое развитие / Т. Г. Зорина [и др.] // Экономика и управление. 2015. № 4. С. 60–65.Zorina T. G., Rak V. A., Tkachev V. A., Shershunovich E. S. (2015) Integration of the Belarusian NPP into Power Supply System: Influence on National Security and Economic Development. Ekonomika i Upravlenie [Economics & Management], (4), 60–65 (in Russian).Нормы участия энергоблоков тепловых электростанций в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности: СТО 59012820.27.100.002–2013. Введ. 25.04.2013. М.: ОАО «СО ЕЭС», 2013. 36 с.Company Standard 59012820.27.100.002-2013. Participation Norms of Thermal Power Plants’ Power Generator Units in Standard Primary Frequency Control and Automatic Secondary Control of Frequency and of Active Power Flows. Moscow, OJSC “UPS SO”, 2013. 36 (in Russian).Адаптация СКУ энергоблоков 300 МВт Ириклинской ГРЭС к современным требованиям эксплуатации / В. А. Биленко [и др.] // Электрические станции. 2009. № 2. С. 65–74.Bilenko V. A., Chernomzav I. Z., Kuznetsov N. A., Rogachev R. L., Nefedov K. A., Gushchin F. Yu., Kirillov N. G., Kindyakov V. N., Butskikh V. V., Sadykov V. S. (2009) Adapting the Monitoring and Control Systems of the 300 MW Power Generation Units at the Iriklinskaya DPS to Modern Operational Requirements. Electricheskie Stantsii = Electrical stations, (2), 65–74 (in Russian).Давыдов, Н. И. Результаты испытаний и модельных исследований системы автоматического управления мощностью газомазутного энергоблока 300 МВт / Н. И. Давыдов, Д. Г. Бояршинов, Н. В. Зорченко // Теплоэнергетика. 2005. № 10. С. 36–41.Davydov N. I., Boyarshinov D. G., Zorchenko N. V. (2005) Results From Tests and Model Studies of the Automatic Power Control System for a 300-MW Gas-and-Oil-Fired Unit. Teplotekhnika = Thermal Engineering, (10), 36–41 (in Russian).Система автоматического управления мощностью энергоблока 300 МВт Конаковской ГРЭС / Н. И. Давыдов [и др.] // Теплоэнергетика. 2006. № 7. С. 43–49.Davydov N. I., Grigorenko A. A., Zorchenko N. V., Pavlova M. F., Basharin V. V., Nazarov A. A., Baibara V. I., Babykin V. G., Anufriev V. V., Korotenkov P. I. (2006) The Automatic Power Control System for the 300 MW Unit at the Konakovo District Power Station. Thermal Engineering, 53 (7), 538–545. https://doi.org/10.1134/s004060150607007xДавыдов, Н. И. Анализ результатов сертификационных испытаний энергоблоков 200, 300 и 800 МВт по проверке готовности к участию в нормированном регулировании частоты / Н. И. Давыдов, Н. В. Зорченко // Электрические станции. 2008. № 11. С. 4–8.Davydov N. I., Zorchenko N. V. (2008) Analysis of the Results of Certification Tests of 200, 300 & 800 MW Power Units Preparedness to Participate in Rated Control of Frequency. Electricheskie Stantsii = Electrical stations, (11), 4–8 (in Russian).Система автоматического регулирования мощности энергоблока паровой котел – турбина: пат. 2315871 Рос. Федерации: МПК F 01 K 13/02 / Н. И. Давыдов. Опубл. 27.01.2008.Davydov N. I. (2006) System of Automatic Control of Power of Steam Boiler–Turbine Power Unit. Russian Federation Patent No 2315871 (in Russian).Зорченко, Н. В. Исследование влияния формирующих сигналов в системе автоматического управления мощностью энергоблока на его приемистость / Н. В. Зорченко, Н. И. Давыдов, А. А. Григоренко // Теплоэнергетика. 2006. № 10. С. 42–48.Zorchenko N. V., Davydov N. I., Grigorenko A. A. (2006) Investigating the Effect of Forcing Signals in a System for Automatically Controlling the Output of a Power Unit on its Pickup Capability. Thermal Engineering, 53 (10), 810–818. https://doi.org/10.1134/s0040601506100107Разработка и внедрение САРЧМ крупных энергоблоков / В. А. Биленко [и др.] // Теплоэнергетика. 2008. № 10. С. 14–26.Bilenko V. A., Melamed A. D., Mikushevich E. E., Nikol'skii D. Y., Rogachev R. L., Romanov N. A. (2008) Development and Application of Automatic Frequency and Power Control Systems for Large Power Units. Thermal Engineering, 55 (10), 824–837. https://doi.org/10.1134/s0040601508100030Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами / Г. Т. Кулаков [и др.]; под общ. ред. Г. Т. Кулакова. Минск: Вышэйш. шк., 2017. 238 с.Kulakov G. T., Kulakov A. T., Kravchenko V. V., Kuchorenko A. N., Artsiomenka K. I., Kovrigo Yu. M., Golinko I. M., Bagan T.G., Bunke A. S. (2017) Automatic Control Theory for Thermal Power Activities. Minsk, Vysheishaya Shkola Publ. 238 (in Russian).Кулаков, Г. Т. Инженерные экспресс-методы расчета промышленных систем / Г. Т. Кулаков. Минск: Вышэйш. шк., 1984. 192 с.Kulakov G. T. (1984) Engineering Express Methods of Design Calculation for Industrial Regulating Systems. Minsk, Vysheishaya Shkola Publ. 192 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.