Структурно-экономический подход при выборе пиковых регулирующих мощностей на тепловых электростанциях

Выход энергоблока № 2 Белорусской АЭС на уровень освоения нейтронной мощности 100 % от номинальной изменил структуру генерации Объединенной энергетической системы (ОЭС) Беларуси. При текущих нагрузках межотопительного периода 2023 г. доля атомной электростанции с работающими на полной мощности двумя энергоблоками в суточной структуре генерации республики составляет порядка 50 %. Для балансирования ОЭС при работе двух энергоблоков атомной электростанции в ночные часы требуется применение регулировочных мероприятий, превышающих по объему имеющиеся возможности. Почти полное использование регулировочного диапазона ТЭС вынужденно приведет все в более широких масштабах к останову блоков на время провалов нагрузки ночью с последующим пуском из неостывшего и горячего состояний. Данные режимы работы генерирующего оборудования неизбежны в сложившихся условиях рынка электроэнергии, что обусловило появление сложнейших задач по оценке экономической и технической эффективности привлечения к подобным режимам того или иного оборудования электростанций. В работе предложен подход к решению задачи синтеза надежности и экономичности энергетических систем на примере газовых турбин и крупных энергоблоков ПГУ. Получена обобщенная функция желательности, включающая в себя ряд параметров для выбора рационального соотношения и взаимовлияния между надежностью и экономичностью производства электроэнергии при участии оборудования тепловых электростанций в регулировании суточного графика нагрузок. Предложенная математическая модель является эффективным средством анализа пригодности оборудования к привлечению для работы в требуемых режимах эксплуатации.

1. Богдан, Е. В. Прогнозируемые нагрузки электростанций Белорусской энергосистемы после ввода Белорусской АЭС / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Актуальные проблемы развития энерго- и ресурсосберегающих инновационных технологий: материалы респ. науч.-практ. конф., 23–24 сентября 2022 г., Респ. Узбекистан, г. Карши. Qarshi Muhandislik-Iqtisodiyot Instituti, 2022. С. 536–539.

2. Богдан, Е. В. Типовой баланс мощности энергосистемы после ввода в эксплуатацию Белорусской АЭС [Электронный ресурс] / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Энергетика Беларуси-2022: материалы респ. науч.-практ. конф., 25–26 мая 2022 г. / сост. И. Н. Прокопеня. Минск: БНТУ, 2022. С. 49–53. Режим доступа: https://rep.bntu.by/handle/data/121698.

3. Романюк, В. Н. Оценка термодинамической эффективности функционирования энергосистемы Беларуси в условиях работы Белорусской АЭС / В. Н. Романюк, А. А. Бобич // Энергия и Менеджмент. 2016. № 4 (91). С. 2–9.

4. Богдан, Е. В. Оценка существующих условий работы ТЭЦ Белорусской энергосистемы / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Современные технологии и экономика в энергетике: материалы Междунар. науч.-практ. конф., 27 апреля 2022 г. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022. С. 171–173.

5. Богдан, Е. В. Проблемы регулирования суточного графика электрических нагрузок энергосистемы Республики Беларусь и интегрированной АЭС / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Энергетика и автоматизация в современном обществе: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. обучающихся и преподавателей / под общ. ред. Т. Ю. Коротковой. СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2021. Ч. 2. С. 30–36.

6. Богдан, Е. В. К вопросу регулирования суточного графика электрических нагрузок после ввода в эксплуатацию Белорусской АЭС [Электронный ресурс] / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Энергетика Беларуси-2021: материалы респ. науч.-практ. конф., 26 мая 2021 г. / сост. И. Н. Прокопеня. Минск: БНТУ, 2021. С. 175–180. Режим доступа: https://rep.bntu.by/handle/data/98973.

7. Михалевич, А. А. Моделирование работы Белорусской энергосистемы с учетом ввода АЭС / А. А. Михалевич, В. А. Рак // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 1. С. 5–14. https://doi.org/10.21122/1029-7448-202164-1-5-14.

8. Карницкий, Н. Б. Решение задач синтеза надежности с помощью мультипликативных критериев оптимальности паровых турбин / Н. Б. Карницкий // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2001. № 3. С. 115–119. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2001-0-3-115-119.

9. Математическое моделирование как инструмент анализа показателей надежности и экономичности автоматизированного теплоэнергетического оборудования ТЭС / Г. Т. Кулаков [и др.] // Энергия и Менеджмент. 2017. № 1 (94). С. 2–7.

10. Harrington, E. C. The Desirability Function / E. C. Harrington // Industrial Quality Control. 1965. Vol. 21, Nо 10. P. 494–498.

11. Рузинов, Л. П. Статистические методы оптимизации химических процессов / Л. П. Рузинов. М.: Химия, 1972. 200 с.

12. Ахназарова, С. Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии: Учеб. пособие для химико-технологических вузов / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров. М.: Высш. шк., 1978. 319 с.

13. Богдан, Е. В. Современные тенденции повышения надежности и экономичности работы тепловых электростанций / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // XXV Республиканский конкурс научных работ студентов: сб. ст. лауреатов и авторов науч. работ, получивших первую категорию. Минск, 2018. С. 103–104.

14. Запасник, В. А. Резервирование электрической нагрузки белорусской энергосистемы за счет ТЭЦ при пуске АЭС [Электронный ресурс] / В. А. Запасник; науч. рук.: Н. Б. Карницкий, П. Н. Коробец //Актуальные проблемы энергетики: материалы 75-й науч.-техн. конф. студ. и асп.: секция «Теплоэнергетика» / сост. Т. Е. Журавская. Минск: БНТУ, 2019. С. 32–36. Режим доступа: https://rep.bntu.by/handle/data/61455.

15. Карницкий, Н. Б. Регулирование частоты в энергосистеме после ввода БелАЭС с применением электрокотлов и аккумуляторов теплоты на примере Гродненской ТЭЦ-2 / Н. Б. Карницкий, П. Н. Коробец // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: cедьмая Междунар. науч.-техн. конф., Ульяновск, 21–22 апреля 2017 г.: в 2 т. / науч. ред. В. И. Шарапов. Ульяновск: Ульяновский ГТУ, 2017. Т. 1. С. 203–207.

16. Коробец, П. Н. Привлечение ТЭЦ к регулированию частоты, связанное с пуском Белорусской АЭС / П. Н. Коробец, В. В. Словик, Н. Б. Карницкий // Надежность и безопасность энергетики. 2018. Т. 11, № 3. С. 241–246. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2018-11-3-241-246.

17. Богдан, Е. В. Оценка изменения межинспекционного периода парогазовых энергоблоков при работе в режимах частых пуско-остановов [Электронный ресурс] / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Энергостарт. Материалы IV всерос. молодежной науч.-практ. конф., 18–20 ноября 2021 г., Кемерово, 2021. Режим доступа: https://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/energos/2021/energstart/pages/Articles/113.pdf.

18. Богдан, Е.В., Дубровенский, А.Н. Оптимизация распределения нагрузок в энергосистеме с учетом технических особенностей теплофикационных турбин / Е. В. Богдан, А. Н. Дубровенский // Энергетическая стратегия. 2021. № 5 (83). С. 47–52.

19. Богдан, Е. В. Перспективы применения ПГУ в Беларуси в условиях ввода АЭС / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Энергетика и энергосбережение: теория и практика: материалы IV всерос. науч.-практ. конф., 19–21 декабря 2018 г., Кемерово. Кемерово: Кузбасский гос. техн. ун-т имени Т. Ф. Горбачева, 2018. С. 110–114.

20. Богдан, Е. В. Пиковые резервные энергетические источники на базе газовых турбин и их роль в регулировании нагрузки энергосистемы Беларуси / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Современные технологии и экономика в энергетике: материалы Междунар. науч.-практ. конф., 27 апреля 2023 г. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2023. С. 107–109.

21. Богдан, Е. В Характерные режимы работы пиково-резервных энергоисточников на базе ГТУ, принятых к установке в Республике Беларусь [Электронный ресурс] / Е. В. Богдан, Н. Б. Карницкий // Энергетика Беларуси-2023: материалы респ. науч.-практ. конф., 25–26 мая 2023 г. / сост. И. Н. Прокопеня. Минск: БНТУ, 2023. С. 99–103. Режим доступа: https://rep.bntu.by/handle/data/135678.