CC BY
12
ОБОСНОВАНИЕ ТИПОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ
В.А. Седнев, профессор, д.т.н., профессор, А.В. Смуров, к.т.н., преподаватель, Академия ГПС МЧС России, г. Москва
Для электроснабжения объектов жизнеобеспечения и населения могут использоваться различные источники электрической энергии (ИЭЭ), при этом большие возможности по повышению эффективности использования ИЭЭ заложены в качественно организованной их эксплуатации. Технико-экономические показатели, оказывающие влияние на выбор ИЭЭ, можно разделить на два класса: показатели, характеризующие свойства внешней среды, с которой связаны элементы электроэнергетической системы (ЭЭС) (те, которые характеризуют режим электропотребления), и показатели используемых энергоресурсов; а также показатели, отражающие свойства ИЭЭ как элементов ЭЭС, которые целесообразно разделить на показатели, определяющие внешние связи ИЭЭ (с другими системами), и показатели, определяющие преимущественно их внутренние связи (между ИЭЭ в пределах ЭЭС).
Показатели первой группы формируют состав ограничений по оптимизации структуры электростанций ЭЭС, а, с другой стороны, влияют на приведенные затраты; показатели второй группы определяют приведенные затраты -показатель эффективности управления. При этом для ЭЭС характерны: множественность целей, сложность связей, иерархичность, вероятностный характер поведения, непрерывность развития, вследствие чего управление ими существенно усложнилось. Поэтому требуется разработка более совершенных методов технико-экономической оптимизации структуры ИЭЭ, как одного из условий управления развитием региональных систем электроэнергетики.
Для решения этой задачи предлагается использовать техноценологический подход [1-3], модели Я-распределения которого описывают статику ценоза (системы) и позволяют исследовать движение видов электротехнических средств (ЭТС) и их численности. Устойчивость видового распределения описывается моделью Я-распределения, имеющей два основных параметра: размер системы Я и характеристический показатель а. Исследование динамики Я-распределения представляет собой качественное описание закономерностей процессов сменяемости численности каждого вида с учетом изменения соотношения между количеством видов ЭТС и их численностью [1]. Модель применима при среднесрочном и долгосрочном прогнозировании. При этом изменение численности любого из видов не меняет форму распределения, сколько ЭТС ни поступало бы в эксплуатацию и ни списывалось, - форма кривой Я-распределения не изменится, а может лишь колебаться в пределах границы коэффициента видового разнообразия а.
Таблица 1
Ранговое видовое распределение типов энергоблоков, планируемых к строительству по Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики
до 2020 г.
Кол- Кол-
во во
Ранг Наименование турбины турби н в виде Ранг Наименование турбины турби н в виде
1 2 3 4 5 6
1 Газовая турбина 270 МВт 96 34 Паровая теплофикационная турбина 35 МВт 4
2 Паровая конденсационная турбина 130 МВт 55 35 Гидравлическая турбина 333 МВт 4
3 Паровая конденсационная турбина 660 МВт 36 36 Гидравлическая турбина 325 МВт 4
4 Паровая конденсационная турбина 330 МВт 35 37 Гидравлическая турбина 210 МВт 4
5 Газовая турбина 160 МВт 34 38 Паровая конденсационная турбина 800 МВт (ССКП) 3
6 Паровая теплофикационная турбина 24 МВт 24 39 Паровая теплофикационная турбина 60 МВт 3
7 Паровая турбина для атомных станций 1200 МВт 23 40 Паровая теплофикационная турбина 25 МВт 3
8 Газовая турбина 110 МВт 22 41 Газовая турбина 150 МВт 3
9 Газовая турбина 77 МВт 22 42 Гидравлическая турбина 155 МВт 3
10 Паровая конденсационная турбина 300 МВт 17 43 Гидравлическая турбина 107 МВт 3
11 Гидравлическая турбина 200 МВт 13 44 Паровая конденсационная турбина 800 МВт 2
12 Паровая теплофикационная турбина 160 МВт 12 45 Паровая конденсационная турбина 600 МВт (ССКП) 2
13 Паровая теплофикационная турбина 53 МВт 11 46 Паровая конденсационная турбина 110 МВт 2
14 Паровая теплофикационная турбина 180 МВт 11 47 Паровая конденсационная турбина 60 МВт 2
15 Газовая турбина 65 МВт 11 48 Паровая теплофикационная турбина 300 МВт 2
16 Паровая конденсационная турбина 225 МВт 9 49 Паровая теплофикационная турбина 105 МВт 2
17 Паровая теплофикационная турбина 110 МВт 9 50 Паровая теплофикационная турбина 40 МВт 2
18 Паровая конденсационная турбина 900 МВт (ССКП) 8 51 Газовая турбина 45 МВт 2
19 Газовая турбина 75 МВт 8 52 Гидравлическая турбина 215 МВт 2
20 Газовая турбина 70 МВт 8 53 Гидравлическая турбина 170 МВт 2
21 Гидравлическая турбина 195 МВт 8 54 Гидравлическая турбина 165 МВт 2
22 Гидравлическая турбина 1000 МВт 8 55 Гидравлическая турбина 150 МВт 2
23 Паровая теплофикационная турбина 130 МВт 7 56 Гидравлическая турбина 110 МВт 2
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6
24 Паровая теплофикационная турбина 100 МВт 7 57 Паровая конденсационная турбина 215 МВт 1
25 Паровая турбина для атомных станций 300 МВт 6 58 Паровая конденсационная турбина 210 МВт 1
26 Гидравлическая турбина 220 МВт 6 59 Паровая конденсационная турбина 160 МВт 1
27 Паровая теплофикационная турбина 208 МВт 5 60 Паровая конденсационная турбина 100 МВт 1
28 Паровая теплофикационная турбина 185 МВт 5 61 Паровая конденсационная турбина 53 МВт 1
29 Газовая турбина 200 МВт 5 62 Паровая теплофикационная турбина 250 МВт 1
30 Гидравлическая турбина 300 МВт 5 63 Паровая теплофикационная турбина 65 МВт 1
31 Гидравлическая турбина 100 МВт 5 64 Газовая турбина 265 МВт 1
32 Паровая конденсационная турбина 75 МВт 4 65 Паровая турбина для атомных станций 1000 МВт 1
33 Паровая теплофикационная турбина 80 МВт 4 66 Паровая турбина для атомных станций 800 МВт 1
Рис. 1. Ранговое видовое Я-распределение типов энергоблоков
Синтез видовой структуры Я-распределения состоит из прогноза численности видов ЭТС по системе моделей и построения видового распределения по прогнозным значениям. Общим показателем, характеризующим техноценоз, является площадь под кривой рангового Я-распределения; обобщенным, характеризующим разнообразие объектов, - ранговый показатель Р; показателем, характеризующим структуру множества ЭТС, - а. Данный подход рассмотрен на примере Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (Генсхема), которая содержит перечень типов энергоблоков (табл. 1, рис. 1), планируемых к строительству. В качестве объекта выделена Генсхема; семейство элементарных объектов - типы энергоблоков; вид -паровые конденсационные турбины (табл. 2, рис. 2).
В каждой системе существует одна редкая группа, где каждый вид
представлен одним ЭТС (число видов Wl), и часто встречающиеся группы ЭТС, каждое из которых содержит по одному виду, численность которых велика.
Таблица 2
Исходные данные для построения рангового видового распределения _паровых конденсационных турбин (ПКТ)_
Ранг Наименование турбин Количество турбин в виде Ранг Наименование турбин Количество турбин в виде
1 ПКТ 130 МВт 55 10 ПКТ 600 МВт (ССКП) 2
2 ПКТ 660 МВт 36 11 ПКТ 110 МВт 2
3 ПКТ 330 МВт 35 12 ПКТ 60 МВт 2
4 ПКТ 300 МВт 17 13 ПКТ 215 МВт 1
5 ПКТ 225 МВт 9 14 ПКТ 210 МВт 1
6 ПКТ 900 МВт (ССКП) 8 15 ПКТ 160 МВт 1
7 ПКТ 75 МВт 4 16 ПКТ 100 МВт 1
8 ПКТ 800 МВт (ССКП) 3 17 ПКТ 53 МВт 1
9 ПКТ 800 МВт 2
Рис. 2. Ранговое видовое ^-распределение ПКТ
Как видно, Генсхема предполагает использование 66 типов турбин, из них 46 - для тепловых станций; газовых турбин мощностью 65 МВт и более предусмотрено 10 типов, хотя ведущие производители (Siemens, General Electric и др.) имеют 3-4 типа. Высокое разнообразие означает значительный уровень затрат на всех стадиях жизненного цикла энергоблока, при том, что типовые проекты позволяют осуществлять серийное производство оборудования и увеличивать надежность СЭС.
Методика может быть использована для разработки рекомендаций по оптимизации структур ЭТС, а результаты ее могут быть положены в основу прогнозирования потребностей объектов в ЭТС для обеспечения электроэнергетической безопасности территорий Российской Федерации.
Список использованной литературы
1. Седнев В.А., Смуров А.В. Оценка возможностей региональных систем электроэнергетики по развитию регионального электротехнического комплекса // Матер. IV Междунар. науч.-практ. конф. ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН. - 2010. - С. 152-153.
2. Седнев В.А., Смуров А.В. Техноценологическая оценка устойчивости электроэнергетического обеспечения субъектов Российской Федерации // Пожары и чрезвычайные ситуации. - 2014. - №4. - С.53-58.
3. Седнев В.А., Смуров А.В. Методология оценки электроэнергетической безопасности экономики и территорий Российской Федерации и оптимизации сложившейся структуры средств МЧС России / Проблемы управления рисками в техносфере. - 2011. - № 3. - С. 80-91.
