Evaluating the Technical Feasibility and Advisability of Using the PGU-450 Combined-Cycle Plant’s Steam Turbine for Frequency Control in the Power System
Abstract
A binary combined cycle plant (CCP) with the twin power unit configuration includes two active load control components: a gas turbine and a steam turbine. At present, CCPs are actively involved in frequency control in the power system. High load pickup and decreasing rates in combination with a low inertia impart high maneuverability indicators to the gas turbine, due to which it plays the leading role in the CCP power output control system. On the other hand, owing to a low dependence of the steam turbine efficiency on the current load and its high maneuverability due to using the storage capacity of the heat-recovery steam generator drums, the steam turbine can also be used in controlling the power system frequency.
The article presents the results from modeling the PGU-450 power unit participation processes in controlling the power system frequency on the power unit’s computerized training simulator model with active involvement of the CCP steam turbine in adjustment of the CCP power output in the initial (most complex) load variation stage in accordance with the power system requirements through using the heat stored in the drums of heat- recovery steam generators. As a result of the accomplished studies, the technical feasibility and advisability of the proposed technology are shown. The technical advisability of actively involving the CCP steam turbine in control of frequency by using feed-forward control of the steam turbine is stemming from its high maneuverability due to a significant storage capacity of the steam generator drums, and the economic feasibility is due to the fact that both the steam turbine and gas turbine efficiencies change only slightly in changing the load within the required CCP power output variation limits.
References
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.
