Methodology for Creating Mathematical Models of Thermal Power Plants for Conducting Optimization Studies of Operating Modes of the Electric Power System

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The authors present a methodology for creating mathematical models of thermal power plants for the problems of optimizing the operating modes of an electric power system. The thermal power plant models allow simulating thermal power plants for studying large electric power systems in a short time. The mathematical model of a thermal power plant is based on models of turbines and boiler units. The turbine and boiler unit models use coefficients of specific electricity generation based on thermal consumption and specific heat consumption for electricity generation for each type of the main generating equipment. The equipment models take into account a nonlinear decrease in the internal relative efficiency of the turbine with a decrease in heat consumption at the turbine inlet in relation to the nominal flow rate and the efficiency of boiler units with a decrease in their thermal load in relation to the nominal. The use of models of this type makes it possible to optimize the main composition of operating turbines and boiler units with changes in electrical and thermal loads. The proposed methodology is also applicable to constructing dependencies of hourly fuel consumption on electrical and thermal loads and to determining the annual fuel consumption of a thermal power plant based on calculations of its operation in average winter and average summer modes. An example of calculating the operating modes of a thermal power plant is given in this article. The authors used the method of stepped optimization developed at ESI SB RAS when conducting optimization studies of the operating modes of thermal power plants.

Sobre autores

E. Stepanova

Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: step@isem.irk.ru
Rússia, Irkutsk

A. Kler

Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: step@isem.irk.ru
Rússia, Irkutsk

P. Zharkov

Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: step@isem.irk.ru
Rússia, Irkutsk

Bibliografia

  1. Клер А.М., Жарков П.В., Епишкин Н.О., Степанова Е.Л., Карамов Д.Н. Определение наилучших режимов электроэнергетической системы, имеющей в составе ТЭЦ и ГЭС методом ступенчатой оптимизации // Известия РАН. Энергетика, 2024. № 3. С. 46–63. doi: 10.31857/S0002331024030036
  2. Клер А.М., Степанова Е.Л., Жарков П.В. Методика создания математических моделей теплофикационных ядерных энергоблоков, предназначенных для проведения оптимизационных исследований автономных электроэнергетических систем // Известия РАН. Энергетика, 2023. № 6. С. 17–30. doi: 10.31857/S0002331023050047
  3. Подковальников С.В., Хамисов О.В., Семенов К.А. Концептуально-методологические и прикладные вопросы обоснования развития электроэнергетических систем в современных условиях // Известия РАН. Энергетика, № 5. 2022. C. 3–21. doi: 10.31857/S0002331022050077
  4. Kler A.M., Zharkov P.V., Epishkin N.O. Parametric optimization of supercritical power plants using gradient methods // Energy, 2019. Vol. 189. doi: 10.1016/j.energy.2019.116230.
  5. Эффективные методы схемно-параметрической оптимизации сложных теплоэнергетических установок: разработка и применение / Под ред. А.М. Клера. Рос. акад. наук, Сиб. Отд. Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева. – Новосибирск: Академическое издательство “Гео”, 2018. 145 с.
  6. Voropai N.I., Stennikov V.A. Hierarchical Modeling of Energy Systems. Elsevier, 2023. Chapter 7. P. 457–502. https://doi.org/10.1016/C2022-0-02475-2
  7. Клер А.М., Тюрина Э.А. Оптимизационные исследования энергетических установок и комплексов. – Новосибирск: Академическое издательство “Гео”, 2016. 298 с.
  8. Теплоэнергетика и теплотехника: Справочная серия. Под обшей редакцией А.В. Клименко и В.М. Зорина. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 648 с.
  9. Приказ Министерства энергетики РФ от 30 декабря 2008 г. № 323 “Об утверждении порядка определения нормативов удельного расхода топлива при производстве электрической и тепловой энергии” (с изменениями и дополнениями в ред. Приказов Минэнерго России от 10.08.2012 № 377, от 23.07.2015 № 494, от 30.11.2015 № 904).
  10. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: учеб. пособие. 2-е изд. М.: МЭИ, 2006. 560 с.
  11. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А. Теплотехнические испытания котельных установок. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1991. 416 с.
  12. Тепловой расчет котельных установок: нормативный метод. СПб.: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998. 258 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2. Fig. 1. The relationship between the useful electric power and fuel consumption of a thermal power plant.

Baixar (91KB)
3. Fig. 2. The TeplSh interface with the image of the lists of set and optimized parameters of the investigated thermal power plant.

Baixar (682KB)
4. Fig. 3. Dependence of fuel consumption on the useful electric power of a thermal power plant in the average winter operating mode.

Baixar (101KB)
5. Fig. 4. The dependence of fuel consumption on the useful electric power of a thermal power plant during an average summer operation.

Baixar (104KB)

Declaração de direitos autorais © Российская академия наук, 2025