,

Особенности представления газотурбинных и парогазовых установок в расчетах переходных процессов в электроэнергетической системе


Аннотация

Газотурбинные и парогазовые установки составляют значительную долю в составе генерирующих мощностей. Новые условия энергетического рынка влияют на свойства электроэнергетической системы, причем в отдельных странах газовые турбины являются основным резервом регулирования частоты. В подобных условиях точное моделирование газовых турбин с учетом их особенностей становится значимой задачей. Детальное представление газовой турбины невозможно без тщательного анализа действий систем регулирования в ходе переходного процесса. Описаны характерные особенности газотурбинных и парогазовых установок, учет которых необходим при исследовании электромеханических переходных процессов и регулирования частоты в энергосистеме. К ним относятся: снижение максимальной мощности газовой турбины при отклонениях частоты относительно номинальной, неустойчивая работа систем регулирования и срыв факела при больших возмущениях, вызванных короткими замыканиями или резкими изменениями нагрузки. Дан сравнительный анализ и представлены рекомендации по выбору моделей газотурбинных установок, используемых в современных программных комплексах, в зависимости от задач исследования и режимов работы электростанции. Приведены расчеты электромеханических переходных процессов в электроэнергетической системе с использованием различных моделей газовых турбин. Показаны различия в действии систем регулирования газотурбинных и парогазовых установок в переходных процессах. Рассмотрены проблемы влияния газотурбинных установок на электроэнергетическую систему с большой долей возобновляемых источников энергии.


Ключевые слова

газотурбинные и парогазовые установки, динамическое моделирование, возобновляемые источники энергии


Библиографический список

 1. PJM defends Market Structure, Cautions Against State Intervention in New Report [Электрон. ресурс] http://www.utilitydive.com/news/pjm-defends-market- structure-cautions-against-state-intervention-in-new- re/419014/ (дата обращения 12.05.2016)

2. Зысин  Л.В.  Парогазовые  и  газотурбинные  тепловые электростанции. СПб.: Изд.-во Политехн. ун-та, 2010.

3. Александров А.С., Жуков В.В., Кузьмичев В.А. О некоторых проблемах надежности и живучести электростанций с парогазовыми установками // Энергетик. 2012. № 12. C. 35—39.

4. Катаев А., Опадчий Ф. Рынок мощности. Из- менение модели при переходе от дефицита к избытку // ЭнергоРынок. 2016. № 7. C. 34—41.

5. Balaghi  Enalou  H.,  Abbasi  Soreshjani  E.  A Detailed   Governor-Turbine   Model   for   Heavy-Duty Gas  Turbines  with  a  Careful  Scrutiny  of  Governor Features // IEEE Trans. Power Syst. 2015. V. 30. No. 3. Pp. 1435—1441.

6. Rowen W.I. Simplified Mathematical Representa- tions of Heavy-Duty Gas Turbines // J. Eng. Power. 1983. V. 105. No. 83. P. 865.

7. Rowen W.I.  Simplified Mathematical Representati- ons of Single-Shaft Gas Turbines in Mechanical Drive Services // Turbo Mach. Int. 1992. V. 33. No. 5. Pp. 26—32.

8. CIGRE  Task  Force  C4.02.25.  Modeling  of  Gas Turbines and Steam Turbines in Combined Cycle Power Plants. 2003.

9. Power System Dynamic Performance Committee, Power System Stability Subcommittee // Proc. IEEE Dynamic Models for Turbine-Governors in Power System Studies PES Resource Center. 2013.

10. Working  Group  on  Prime  Mover  and  Energy Supply  Models  for  System  Dynamic  Performance Studies // IEEE Trans. Power Syst. 1994. V. 9. No. 3. Pp. 1698—1708.

11. Power System Dynamic Performance Committee, Power System Stability Subcommittee // IEEE PES Resource Center. 2013.

12. NERC MOD-027-1. List of Acceptable Models for Use in Dynamic Simulation. PJM Interconnection. 2014. Pp. 1—6.

13. Yee S.K., Milanovic J.V., Hughes F.M. Overview and Comparative Analysis of Gas Turbine Models for System Stability Studies // IEEE Trans. Power Syst. 2008. V. 23. No. 1. Pp. 108—118.

14. Shalan H., Hassan M., Bahgat A. Comparative Study on Modeling of Gas Turbines in Combined Cycle Power Plants // Proc. 14th  Intern. Middle East Power Syst. Conf. 2010. Pp. 970—976.

15. Centeno. P., Egido I., Domingo C. Review of Gas Turbine Models for Power System Stability Studies // Proc. 9th Spanish Port. Congr. Electr. Eng. 2005. Pp. 1—6.

16. Бахмисов О.В., Кузнецов О.Н. Методика моделирования  газотурбинных  и  парогазовых  установок большой мощности при исследовании процессов в ЭЭС // Электричество. 2016. № 5. C. 27—34.

17. Бахмисов О.В., Кузнецов О.Н. Выбор моделей газотурбинных и парогазовых установок для исследования процессов в ЭЭС // Электричество. 2016. № 9. C. 15—22.

18. Kunitomi K., Kurita A., Okamoto H. Modeling Frequency Dependency of Gas Turbine Output // Power Eng. Soc. Winter Meet. 2001. V. 2. Pp. 678—683.

19. Kunitomi K. e. a. Modeling Combined-Cycle Power Plant for Simulation of Frequency Excursions // IEEE Trans. on Power Syst. 2003. V. 18. No. 2. Pp. 724—729.

20. Pourbeik P. Modeling of Combined-Cycle Power Plants for Power System Studies // IEEE Power Eng. Soc. Gen. Meet. 2003. V. 3. Pp. 1308—1313.

21. Dynamic    Models    Package    Standard-1,    GMB Dynamic Models for PSS® Software Product Suite, Revision 1.7 [Электрон. ресурс] http://www.energy.siemens.com/ hq/pool/hq/services/power-transmission-distribution/power- technologies-international/software-solutions/BOSL_ Controllers_Standard-1.pdf (дата обращения 01.01.2016)

22. Neplan.    Turbine-Governor    Models,    Standard Dynamic Turbine-Governor Systems in NEPLAN Power System Analysis Tool [Офиц. сайт] http://www.neplan.ch/ wp-content/uploads/2015/08/Nep_TURBINES_GOV.pdf (дата обращения 01.08.2017)

23. Balling L. Fast Cycling and Rapid Start-Up: New Generation of Plants // Mod. Power Syst. 2011. No. 1. Pp. 35–41.

24. Fallis A.G.  Grid  requirements  on  CCGT  plants [Электрон. ресурс] http://www.cigre.org/var/cigre/ storage/original/application/2a65278599fd0774f23cd0377 c2b3809.pdf (дата обращения 01.04.2016)

25. Виноградов   А.Ю.,   Герасимов   А.С.,   Козлов А.В., Смирнов А.Н. Моделирование систем регулирования газотурбинных установок для обеспечения их надежной параллельной работы с ЕЭС России // Электрические станции. 2015.  № 11. C. 54—60.

26. Meegahapola L., Flynn D. Characterization of Gas Turbine Lean Blowout During Frequency Excursions in Power Networks // IEEE Trans. Power Syst. 2014. No. 99. Pp. 1—11.

27. Exhaust Temperature Spreads — MDA Turbines [Электрон. ресурс] https://www.mdaturbines.com/ resources/exhaust-temperature-spreads/ (дата обращения 04.06.2016)

28. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М.: Изд-во МЭИ, 2006.

 DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-15-24

Для цитирования: Бахмисов О.В., Кузнецов О.Н. Применение газотурбинных и парогазовых установок в расчетах переходных процессов в электроэнергетической системе // Вестник МЭИ. 2017. № 5. С. 15—24. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-15-24.