В общем случае на ТЭС может иметься различное котельное и турбинное оборудование, причем связанное общим паропроводом. Задачи внутристанционной оптимизации при этом очень сложны, и для их решения пока еще применяют упрощенные методы. Одним из путей решения является использование библиотеки характеристик. Каждая характеристика построена для определенного и постоянного состава котлов и турбин. Эти характеристики могут использоваться для оптимизации внутристанционных режимов ТЭС.
По заданному графику нагрузки определяются максимальные и минимальные нагрузки станции на планируемый период. Если в библиотеке есть характеристики, позволяющие обеспечить нагрузку в этом диапазоне, то из них выбирается оптимальный состав агрегатов. Следовательно, вначале делается попытка исключения всех пускоостановочных операций на рассматриваемом периоде.
Для примера на рисунке показаны характеристики библиотеки для постоянного состава I-V. Без переключений в заданном диапазоне от Pmin до Pmax, станция может работать только с составом II и III. Сравнив расход топлива станции при работе по графику Р(t) для этих вариантов, окончательно выбирают оптимальный состав. Если таких вариантов нет, то используется критерий
(*)
и учитываются пусковые расходы (см. раздел «Выбор состава агрегатов»). В такой задаче может быть множество вариантов, поэтому применяется их направленный перебор. Принципы перебора определяются конкретными условиями.
Схематическое изображение библиотеки характеристик ТЭС
Чаще всего при невозможности подбора варианта без изменения состава используется критерий выгодности отключения
,
для чего подбирается состав агрегатов, обеспечивающий максимальную нагрузку Pmax и имеющий наилучший расход топлива в возможном диапазоне мощностей. Затем определяется отключаемый агрегат (котел или турбина), и минимальная мощность станции снижается. Такие расчеты выполняются до прохождения Pmin. Стратегию можно определять и от другой мощности. Опытный инженер может наметить конкурентоспособные варианты.
Необходимость учета пусковых расходов усложняет всю задачу. Учет пусковых расходов производится по алгоритму направленного перебора. Эти алгоритмы чаще всего некорректны. Приведем пример одного алгоритма учета пусковых расходов для режима и диаграммы работы агрегатов, показанных на рисунке.
Диаграмма работы агрегатов для расчета пусковых расходов
На диапазоне времени работы станции имеются интервалы простоя и работы каждого агрегата. Для n-го агрегата первый интервал простоя находится от времени включения, т.е. Dt1 = tвк – tотк. Если n-й агрегат оставить в работе на Dt1 то не будет пусковых расходов в момент tвк, но режим в интервале Dt1 будет неоптимальным и будет перерасход топлива. Для пусковых расходов, линейно зависящих от времени, изменение расхода топлива равно:
причем функция минимизируется по переменным Dtвк, Dtотк, которые показывают уменьшение интервала простоя за счет более позднего отключения tотк или более раннего включения tвк. Относительные приросты станций bn находятся с учетом пусковых расходов по (*), а функций изменения топлива DB(Dtотк) и DB(Dtвк) – при оптимизации режима станции. Данный алгоритм реализован дает приемлемое время счета.
