Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Национальный исследовательский университет
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Южно-Уральский государственный университет
Факультет Энергетический
Кафедра «Электрические станции, сети и системы»
Семестровая работа №4 по курсу:
«САПР и Модели оптимального развития энергосистем»
Выполнил:
Харитонов П.А.
Вариант 47
Группа: Э-484
Проверил:
Булатов Б.Г.
Челябинск 2013г.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
Э-484.47.00.2013
ЗАДАНИЕ №4
Составить линейную модель выбора структуры генерирующих мощностей для покрытия дефицита мощности и энергии в развивающейся энергосистеме. Существующая система включает две ЭС и один нагрузочный узел, связанные с системой сетью 110 кВ. В перспективе планируется подключение двух новых нагрузок. Прогнозируемые нагрузки и длины возможных трас новых ЛЭП задаются в соответствии с вариантом.
Для покрытия дефицита возможно сооружение новой КЭС на заданной площадке с блоками 50 и 100 МВт.
Поставка топлива для этой КЭС возможна от 2-х баз добычи У1 и У2 с заданными длинами транспортных магистралей. Предельные объемы выделяемого топлива В1 и В2 задаются по варианту, тарифы на добычу в руб/тут и транспорт в руб/тут*км заданы в табл.1
Таблица 1
|
У1 |
У2 |
|
|
Стоимость добычи Сд, руб/тут |
800,0 |
950,0 |
|
Стоимость транспорта Ст, руб/(тут км) |
0,28 |
0,2 |
1. Определить дефицит мощности и энергии в системе с ориентировочным учетом потерь, расходов на с.н. и резерва.
2. Составить линейную оптимизационную модель выбора структуры генерирующих мощностей и новых ЛЭП системы, приняв Со=2,0 руб./(кВт*км) для существующих и Со=5,0 для строящихся ЛЭП 110 кВ.
3. Решить модель на ЭВМ симплекс-методом. Оценить влияние объемов выделяемого дефицитного топлива на решение.
4. По результатам решения выбрать схему развития системы и основное оборудование (блоки, блочные трансформаторы, число цепей и сечение ЛЭП).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
Э-484.47.00.2013
5. Оформить пояснительную записку.
N вариант |
P1 |
P2 |
P3 |
Pпр |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
B1 |
B2 |
L5 |
L6 |
|
47 |
88 |
100 |
86 |
350 |
45 |
48 |
62 |
40 |
0.2 |
0.3 |
270 |
420 |
Задача 4.
Дефицит мощности в системе определим как разность между суммарной мощностью потребителей и суммарной мощностью электростанций.
Мощность потребителей равна суммарной мощности нагрузок, потерь в сети, собственных нужд и мощности резерва.
Мощность нагрузок:
Мощность потерь рассчитаем с учетом коэффициента потерь.
Мощность собственных нужд рассчитаем с учетом коэффициентов собственных нужд:
Мощность резерва принимаем равной нулю, т.к. система работает в объединении.
Суммарная мощность электростанций:
Мощность дефицита:
Определим дефицит энергии в системе. В общем случае, дефицит энергии в системе определяется, как разность между потребляемой и вырабатываемой энергией:
Потребляемая энергия складывается из энергии, потребляемой нагрузками, энергии потерь и энергии, расходующейся на потребителей собственных нужд электростанций.
Энергия, потребляемая нагрузками:
Энергия потерь:
Энергия, идущая на потребителей собственных нужд электростанций:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
Э-484.47.00.2013
Суммарная потребляемая энергия:
Энергия, вырабатываемая электростанциями
Дефицит энергии:
Рисунок 2 - Модель электрической системы
Для составления линейной оптимизационной модели введем следующие обозначения.
-установленная мощность в блоках 50 МВт на топливе с базы У1 для КЭС;
-установленная мощность в блоках 50 МВт на топливе с базы У2 для КЭС;
-установленная мощность в блоках 100МВт на топливе с базы У1 для КЭС;
-установленная мощность в блоках 100МВт на топливе с базы У2 для КЭС;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
Э-484.47.00.2013
- объем топлива с базы У1 на станцию КЭС;
- объем топлива с базы У2 на станцию КЭС;
- потоки мощности в линиях;
Составим систему ограничений.
Условие покрытия дефицита энергии не используется, т.к. время использования КЭС больше времени использования нагрузок.
Далее следуют ограничения по условию баланса мощности в узлах.
Уравнения баланса мощности на электростанциях составим с учетом станционных коэффициентов собственных нужд.
9.ЭС-1: .
10.ЭС-2: .
11.КЭС:
После преобразования получим:
Далее составим ограничения по условию выработки электроэнергии на новых станциях. При составлении будем использовать тот факт, что масса топлива m, затраченного на выработку электроэнергии W равна:
,
где b – удельный расход топлива;
T – время использования данного топлива.
12. Выработка электроэнергии на КЭС на топливе от базы У1.
Преобразуем полученное выражение:
13. Выработка электроэнергии на КЭС от базы У2.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
Э-484.47.00.2013
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
Э-484.47.00.2013
Преобразуем полученное выражение:
Составление ограничений на этом окончено. Теперь составим целевую функцию, которая по сути своей является денежными затратами, и устремим ее к минимуму. При составлении функции учитывались затраты на эксплуатацию блоков, затраты на сооружение и эксплуатацию линий, а также затраты на добычу и транспортировку топлива.
Здесь – установленные мощности,
– удельные капвложения, тыс.руб/МВт;
a – доля отчислений на амортизацию и обслуживание ЭС,
– потоки по линиям, новым и существующим;
– коэффициенты предиктора для новых и существующих ЛЭП;
Lj – длина линии в км,
– объём транспорта топлива в т.у.т;
– тарифы на добычу и транспорт,
– длина транспортной магистрали в км.
Произведем необходимые преобразования и запишем окончательное выражение для целевой функции:
3. Решение оптимизационной модели на ЭВМ
В результате решения оптимизационной модели были получены следующие результаты:
Пройдено базисов – 17.
Значение целевой функции F=649696,875 тыс. руб.
Значения базисных переменных: X1=0; X2=0, X3=164,925; X4=0; X7=27,75; X8=72,25; X9=0; X10=68,625; X11=30,000; X12=88; X13=0; X14=17,375.
Найдем значения X5 и X6:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
Э-484.47.00.2013
Количество и мощности блоков, устанавливаемых на новые станции:
На станцию КЭС установим 2 блока по100 МВт, работающие на топливе с базы У1.
Масса потребляемого ими топлива:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
Э-484.47.00.2013
Рисунок 3 – Результат решения
4. Выбор схемы развития системы и основного оборудования
Используя результаты решения линейной модели и экономическую плотность тока, выберем целесообразные линии электропередач проектируемой системы. Результаты выбора приведены на рисунке 3.
Выбор основного оборудования и плана развития системы. Выбираем генераторы. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
|
эл/ст |
Мощность эл/ст, МВт |
Тип генератора |
P, МВт |
cos |
S, МВА |
|
ЭС-1 |
100 |
ТВФ-100-2 |
100 |
0,92 |
108 |
|
ЭС-2 |
150 |
3х ТФ-50-2 |
3х50 |
0,92 |
3х54,35 |
|
КЭС |
50 |
ТФ-50-2 |
50 |
0,92 |
54,35 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
Э-484.47.00.2013
Выбираем трансформаторы. Результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4
|
Объект |
Мощность для выбора тр-ра, МВА |
Тип трансформатора |
, МВА |
|
п/ст Р1 |
2х ТДЦ-80000/110 |
80 |
|
|
п/ст Р2 |
2х ТДЦ-80000/110 |
80 |
|
|
п/ст Р3 |
2х ТДЦ-80000/110 |
80 |
|
|
ЭС-1 |
108 |
2хТДЦ-125000/110 |
63 |
|
ЭС-2 |
163,05 |
ТДЦ-200000/110 |
200 |
|
КЭС |
54,35 |
2хТРДЦН-63000/110 |
63 |
Выбираем сечения линий. Результата представлены в таблице 5.
Таблица 5
|
Линия |
Длина |
Кол-во цепей |
Полная мощность, МВт |
Сечение |
|
Л1 |
45 |
2 |
72,25 |
240/32 |
|
Л2 |
48 |
2 |
68,625 |
240/32 |
|
Л3 |
62 |
2 |
27,75 |
185/29 |
|
Л4 |
40 |
2 |
17,38 |
70/11 |