Оценка технической возможности и целесообразности использования паровой турбины ПГУ-450 для регулирования частоты в энергосистеме

Эдик [Edik] Койрунович [K.] Аракелян [Arakelyan]; Святослав [Svyatoslav] Юрьевич [Yu.] Бурцев [Burtsev]

doi:10.24160/1993-6982-2019-3-11-19

Эдик [Edik] Койрунович [K.] Аракелян [Arakelyan]
Святослав [Svyatoslav] Юрьевич [Yu.] Бурцев [Burtsev]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-3-11-19

Ключевые слова: парогазовая и газотурбинная установки, барабаны котла-утилизатора, маневренность, аккумулированное тепло, резерв мощности, регулирование частоты, системные требования, моделирование

Аннотация

В состав бинарной парогазовой установки (ПГУ) дубль-блочной компоновки входят два активных элемента регулирования нагрузки: газовая и паровая турбины. В настоящее время ПГУ активно привлекают к регулированию частоты в энергосистеме. Большие скорости набора и сброса нагрузки в сочетании с малой инерционностью обеспечивают газовой турбине (ГТ) высокие показатели маневренности и выводят ее на первое место в системе управления мощностью ПГУ. С другой стороны, низкая зависимость КПД паровой турбины (ПТ) от текущей нагрузки и ее высокая маневренность за счет использования аккумулирующей способности барабанов котлов-утилизаторов позволяют использовать паровую турбину во время регулирования частоты энергосистемы.

Приведены результаты моделирования на тренажерной компьютерной модели энергоблока ПГУ-450 процессов ее участия в регулировании частоты в энергосистеме с активным привлечением паровой турбины ПГУ к изменению мощности ПГУ в начальные, наиболее сложные моменты изменения нагрузки в соответствии с требованиями энергосистемы за счет использования аккумулированного в барабанах котлов-утилизаторов тепла.

В результате проведенных исследований показаны технические возможность и целесообразность предлагаемой технологии. Техническая целесообразность активного привлечения паровой турбины ПГУ к регулированию частоты путем упреждающего воздействия на паровую турбину обусловлена высокой маневренностью турбины за счет значительной аккумулирующей способности барабанов котла, а экономическая составляющая — незначительным изменением КПД как ПТ, так и ГТУ при изменениях нагрузки в требуемых пределах изменения мощности ПГУ.

Сведения об авторах

Эдик [Edik] Койрунович [K.] Аракелян [Arakelyan]

доктор технических наук, профессор кафедры автоматизированных систем управления тепловыми процессами НИУ «МЭИ», e-mail: Edik_arakelyan@inbox.ru

Святослав [Svyatoslav] Юрьевич [Yu.] Бурцев [Burtsev]

старший научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений, e-mail: BurtsevSY@yandex.ru

Литература

1. СТО 59012820.27.100.004—2012. Нормы участия парогазовых установок в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности.
2. Аракелян Э.К., Андрюшин А.В., Бурцев С.Ю. Использование компьютерных тренажеров для проведения модельных исследований в энергетике // Вестник МЭИ. 2015. № 2. С. 50—55.
3. Обуваев А.С. Разработка и исследование аналитической модели энергоблока ПГУ-450: дис. … канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2011.
4. Радин Ю.А. Исследование и улучшение маневренности парогазовых установок: дис. … докт. техн. наук. М.: Всерос. теплотехн. науч.- исслед. ин-т, 2013.
5. Вайнштейн Р.А., Коломиец Н.В., Шестакова В.В. Основы управления режимами энергосистем по частоте и активной мощности, по напряжению и реактивной мощности. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2010.
6. Муравьев И.К., Тверской Ю.С. Исследование на математической модели эффективности совместной работы газовой и паровой турбин энергоблока с ПГУ // Автоматизация в промышленности. 2016. № 1. С. 53—57.
7. Тверской Ю.С., Муравьев И.К. Регулирование расхода воздуха в компрессоре газотурбинных установок бинарного энергоблока при изменяющихся климатических условиях // Энергетик. 2017. № 2. С. 49—51.
8. Радин Ю.А. Влияние типа парораспределения паровых турбин ПГУ на эффективность их эксплуатации // Теплоэнергетика. 2012. № 9. С. 58—62.
9. Ackenheil R., Zaviska O. Primary Frequency Control for Combined Cycle Power Plants // VGB Power Techn. 2006. No. 3. Pp. 76—78.
10. Пат. № 2361092 РФ. Система автоматического регулирования мощности парогазовой установки с воздействием на регулирующие органы газотурбинной установки и паровой турбины / Н.И. Давыдов, Н.В. Зорченко, Н.Д. Александрова // Бюл. Изобрет. 2009. № 19.
11. СТО 59012820.27.100.004—2016. Нормы участия парогазовых и газотурбинных установок в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности.
12. Радин Ю.А., Конторович Т.С. Использование принципа эквивалентной наработки для оценки надежности оборудования ПГУ // Электрические станции. 2012. № 1. С. 16—18.
---
Для цитирования: Аракелян Э.К., Бурцев С.Ю. Оценка технической возможности и целесообразности использования паровой турбины ПГУ-450 для регулирования частоты в энергосистеме // Вестник МЭИ. 2019. № 3. С. 11—19. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-3-11-19.
#
1. STO 59012820.27.100.004—2012. Normy Uchastiya Parogazovykh Ustanovok v Normirovannom Pervichnom Regulirovanii Chastoty i Avtomaticheskom Vtorichnom Regulirovanii Chastoty i Peretokov Aktivnoy Moshchnosti. (in Russian).
2. Arakelyan E.K., Andryushin A.V., Burtsev S.Yu. Ispol'zovanie Komp'yuternykh Trenazherov dlya Provedeniya Model'nykh Issledovaniy v Energetike. Vestnik MEI. 2015;2:50—55. (in Russian).
3. Obuvaev A.S. Razrabotka i Issledovanie Analiticheskoy Modeli Energobloka PGU-450: Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: MEI, 2011. (in Russian).
4. Radin Yu.A. Issledovanie i Uluchshenie Manevrennosti Parogazovykh Ustanovok: Dis. … Dokt. Tekhn. Nauk. M.: Vseros. Teplotekhn. Nauch.-issled. In-t, 2013. (in Russian).
5. Vaynshteyn R.A., Kolomiets N.V., Shestakova V.V. Osnovy Upravleniya Rezhimami Energosistem po Chastote i Aktivnoy Moshchnosti, po Napryazheniyu i Reaktivnoy Moshchnosti. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2010. (in Russian).
6. Murav'ev I.K., Tverskoy Yu.S. Issledovanie na Matematicheskoy Modeli Effektivnosti Sovmestnoy Raboty Gazovoy i Parovoy Turbin Energobloka s PGU. Avtomatizatsiya v Promyshlennosti. 2016;1:53—57. (in Russian).
7. Tverskoy Yu.S., Murav'ev I.K. Regulirovanie Raskhoda Vozdukha V Kompressore Gazoturbinnykh Ustanovok Binarnogo Energobloka Pri Izmenyayushchikhsya Klimaticheskikh Usloviyakh. Energetik. 2017;2:49— 51. (in Russian).
8. Radin Yu.A. Vliyanie Tipa Paroraspredeleniya Parovykh Turbin PGU na Effektivnost' Ikh Ekspluatatsii. Teploenergetika. 2012;9:58—62. (in Russian).
9. Ackenheil R., Zaviska O. Primary Frequency Control for Combined Cycle Power Plants. VGB Power Techn. 2006;3:76—78.
10. Pat. № 2361092 RF. Sistema Avtomaticheskogo Regulirovaniya Moshchnosti Parogazovoy Ustanovki s Vozdeystviem na Reguliruyushchie Organy Gazoturbinnoy Ustanovki i Parovoy Turbiny. N.I. Davydov, N.V. Zorchenko, N.D. Aleksandrova. Byul. Izobret. 2009; 19. (in Russian).
11. STO 59012820.27.100.004—2016. Normy Uchastiya Parogazovykh i Gazoturbinnykh Ustanovok v Normirovannom Pervichnom Regulirovanii Chastoty i Avtomaticheskom Vtorichnom Regulirovanii Chastoty i Peretokov Aktivnoy Moshchnosti. (in Russian).
12. Radin Yu.A., Kontorovich T.S. Ispol'zovanie Printsipa Ekvivalentnoy Narabotki dlya Otsenki Nadezhnosti Oborudovaniya PGU. Elektricheskie stantsii. 2012;1:16—18. (in Russian).
---
For citation: Arakelyan E.K., Burtsev S.Yu. Evaluating the Technical Feasibility and Advisability of Using the PGU-450 Combi- ned-Cycle Plant’s Steam Turbine for Frequency Control in the Power System. Bulletin of MPEI. 2019;3:11—19. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-3-11-19.