Общие положения
Как уже говорилось, в установившемся режиме работы мощность, вырабатываемая всеми электрогенераторами энергосистемы, и суммарная мощность, потребляемая промышленными предприятиями, транспортом и т.д., равны друг другу.
Однако режим работы энергосистемы как совокупности электростанций и электрических сетей, вообще говоря, никогда не бывает абсолютно стабильным. Практически в любой момент времени в энергосистеме включается или отключается тот или иной потребитель, генератор или линия электропередачи. Тем самым непрерывно нарушается баланс между выработкой электроэнергии и ее потреблением. Основная задача регулирования энергосистемы состоит в том, чтобы приводить выработку в соответствие с постоянно меняющимся потреблением, обеспечивая при этом минимальные суммарные затраты на производство энергии.
Сложность решения задачи связана с тем, что практически невозможно измерить суммарную мощность, потребляемую в тот или иной момент времени всеми потребителями энергосистемы. По существу, единственным источником информации о величине несоответствия между выработкой электроэнергии и ее потреблением является отклонение частоты в энергосистеме от номинального значения.
Задачу регулирования частоты и мощности в энергосистеме решают совместно служба диспетчерского управления и система автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ).
Специальный отдел диспетчерской службы осуществляет оперативное планирование режима работы энергосистемы. Он на основе изучения статистических материалов по потреблению электроэнергии за прошедший период, планов работы различных предприятий, потребляющих электрическую и тепловую энергию, а также фактических данных по состоянию находящегося в работе или в ремонте энергооборудования и линий электропередачи, разрабатывает на каждые предстоящие сутки график предполагаемого изменения во времени нагрузки, потребляемой в системе. Для покрытия нагрузок, определяемых этим графиком, разрабатываются плановые графики работы электростанций, выдаваемые последним в виде планового задания.
Если бы в любой момент времени фактическое потребление электроэнергии было точно равно плановому, то выполнение плановых графиков обеспечило бы поддержание частоты в энергосистеме. Однако в силу разных причин фактическое потребление электроэнергии отличается от планового. В частности, к этому приводит то обстоятельство, что график рассчитывается для конечных интервалов времени, обычно часовых, а нагрузка потребителей меняется непрерывно. Кроме того, нагрузка станций может изменяться только с определенной скоростью, обусловленной их технологическими особенностями. В периоды резких изменений электропотребления (утренние и вечерние часы) некоторые станции не успевают увеличивать мощность с той скоростью, с которой меняется нагрузка потребителей, из-за чего возникает временное нарушение баланса (см. рис. 5.1). Эти неплановые отклонения нагрузки, а также случайные изменения генерируемой мощности вызывают нерегулярные колебания частоты. Регулирование последней и состоит по существу в восстановлении баланса, в покрытии неплановых отклонений потребляемой мощности.
По своей величине неплановые отклонения не превышают, как правило, 2-3 %. Поэтому к регулированию активной мощности привлекают ограниченное число станций с регулировочным диапазоном 5-10 % мощности системы, в которой они расположены [39].
Кроме того, при регулировании нагрузки и частоты приходится учитывать перетоки электроэнергии по линиям связи и их пропускную способность (вообще говоря, ограниченную).
