Оптимизация режимов ТЭЦ с парогазовым и паротурбинным энергоблоками для максимизации прибыли на балансирующем сегменте оптового рынка электроэнергии

Актуальность исследования заключается в разработке методики повышения экономической эффективности теплоэлектроцентралей (далее ТЭЦ) с парогазовым и паротурбинным блоками на балансирующем сегменте оптового рынка электроэнергии и мощности (далее ОРЭМ) с учетом фактических характеристик оборудования. Перераспределение тепловых потоков между энергоблоками ТЭЦ с использованием методов математического моделирования режимов станции позволяет увеличить прибыль как на Рынке на сутки вперед (далее РСВ), так и на Балансирующем рынке электроэнергии (далее БР).

Цель. Повысить маржинальный доход ТЭЦ на БР путем оптимизации режимов. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод имитационного моделирования режимов работы ТЭЦ и метод расчета балансов исследуемой ТЭЦ на стационарных режимах с использованием программных продуктов United Cycle и Microsoft Excel.

Результаты. В статье представлены результаты снижения топливных издержек при перераспределении тепловых потоков обратной сетевой воды между паротурбинным и парогазовым энергоблоками путем перераспределения теплофикационных нагрузок между энергоблоками исследуемой ТЭЦ. Был проведен анализ функций дополнительных выработки электроэнергии и топливных издержек, приведенных к денежному потоку, с определением локального экстремума, обеспечивающего максимальную прибыль на БР.

Заключение. С помощью перераспределения теплофикационных нагрузок между энергоблоками ТЭЦ было достигнуто снижение суммарного расхода топлива до 7%, обеспечивающее рост прибыли до 60,59 тыс.руб./ч. Поиск оптимального количества увеличения вырабатываемой электроэнергии на БР приводит к росту прибыли до 14,62 и 128,22 тыс.руб./ч для паротурбинного и парогазового блока, соответственно.

1. Технологическое обеспечение работы Оптового Рынка Электроэнергии и Мощности. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.so-ups.ru/functioning/markets/

2. Литвак, В.В. Оптимизация режимов работы турбоустановок тепловых электрических станций с использованием характеристик относительных приростов // Известия Томского политехнического университета. 2009. Т.314. №4.

3. Бахтеева Н.З., Галимзянов Л.А., Шацких З.В. Конкурентный оптовый рынок электроэнергии и мощности: состояние и новые вызовы. Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2016;(5-6):70-78. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2016-0-5-6-70-78

4. Низамов Л.В., Чичирова Н.Д. Программный комплекс оптимизации режимов работы теплоэлектроцентрали. Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2016;(1-2):64- 74. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2016-0-1-2-64-74

5. Чичирова Н.Д., Низамов Л.А. Оптимизация режимов работы теплоэлектроцентрали, характеризуемой целевой функцией с нелинейными ограничениями. Надежность и безопасность энергетики. 2016;(1):35-40.

6. Аникина И.Д. Программа для оптимизации режимов работы ТЭЦ на основе цифровых двойников // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №RU 2023666007; Россия, 10.07.2023.

7. Головина Е.Ю., Самаркинa Е.В., Буйнов Н.Е., Евлоева М.В. Цифровизация и цифровая трансформация теплоэнергетики как фактор повышения эффективности тепловой инфраструктуры (обзор). Теплоэнергетика, 2022, № 6, с. 3–16.

8. Крупенёв Д.С., Пискунова В.М., Гальфингер А.Г. Моделирование тепловых электростанций при исследовании надёжности энергоснабжения и энергетической безопасности. Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2023;25(2):12-25. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2023-25-2-12-25

9. Русина А.Г., Тувшин О., Матренин П.В. Прогнозирование суточного графика электропотребления рабочих дней с учетом метеофакторов для центральной энергосистемы Монголии. Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2022;24(2):98-107. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-2-97-106

10. Клер А.М., Максимов А.С., Степанова Е.Л., Жарков П.В. и др. Оптимизация режимов работы ТЭЦ с учетом реального состояния основного оборудования. Теплоэнергетика, 2009, т. 56, №6, с.50–54.

11. Шириев М.Д., Аквелиев Е.С. Возможности увеличения эффективности ТЭЦ за счёт оптимизации режимов работы. Современные мировые научные достижения в контексте глобальных вызовов. Серия: естественные и технические исследования, 2024, с. 214–217.

12. Батухтин А.Г. Выбор критерия оптимизации режимов работы ТЭЦ в условиях Оптового Рынка Электроэнергии и Мощности. Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов, Чита, 28–30 ноября 2019 года, с. 131–134.

13. АО «Национальное Бюро Информатизации»: Оптимизация режимов работы ТЭС, ТЭЦ, ПГУ, ГТУ - создание цифровых двойников. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://nbiservice.ru/energy/sozdanie-cifrovih-dvoinikov/?ysclid=m2jccwjy55573291222

14. Pablo Benalcazar, Optimal sizing of thermal energy storage systems for CHP plants considering specific investment costs: A case study, Energy, Volume 234, 2021, 121323, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121323

15. Jiawei Wang, Shi You, Yi Zong, Chresten Træholt, Zhao Yang Dong, You Zhou, Flexibility of combined heat and power plants: A review of technologies and operation strategies, Applied Energy, Volume 252, 2019, 113445, ISSN 0306-2619, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113445

16. Shahrzad Hadayeghparast, Alireza SoltaniNejad Farsangi, Heidarali Shayanfar, Day-ahead stochastic multi-objective economic/emission operational scheduling of a large scale virtual power plant, Energy, Volume 172, 2019, Pages 630-646, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.01.143

17. “United Cycle” Software for simulation of Flow Sheets of Power Plants/ S. Romanov, A. Kutakhov, N. Zhuk, O. Demidov, K. Romanov// ECOS-2003, Kopengagen PP. 1691-1696 (2003).

18. Программное обеспечение «Kiberry.Энергобаланс» от компании «NEMO Neural Modeling». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://nemosoft.ru/energobalance

19. Приказ ФАС № 910/23 от 28.11.2023 (для исключающей группы) для г. Санкт-Петербург [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.peterburgregiongaz.ru/org/gas-prices/