Способ управления электроснабжением металлургического комплекса

 

Использование: в электротехнике, при управлении электроснабжением металлургического комплекса в периоды максимума нагрузки энергосистем. Сущность: определяют отключаемую мощность P_от, при P_от>0 производят отключение регулируемой мощности P_рег, прогнозируют отключаемую мощность путем имитации потребления комплексом максимальной активной мощности P_м на дискретном интервале δt, сравнивают , при условии не отключают регулируемую мощность, при условии отключают P_рег.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроснабжению в период максимума нагрузки энергосистемы металлургических комплексов, имеющих в своем составе электроплавильной печи, используемые в качестве потребителей-регуляторов электропотребления.

Известен способ управления электроснабжением электросталеплавильных печей в периоды максимума нагрузки энергосистемы, осуществляемый путем регулирования напряжения каждой печи в соответствии с ее приоритетом, автоматически устанавливаемым в зависимости от технологической фазы печи при отклонении суммарной мощности всех электропечей от оптимального значения. В период максимума энергосистемы определяют электроэнергию, необходимую на выплавку стали в период максимума энергосистемы от текущего момента времени до окончания периода максимума, путем умножения значения потребляемой мощности всеми электросталеплавильными печами на интервал времени от текущего момента до окончания периода максимума. Одновременно в текущие дискретные моменты времени осуществляют измерение потребления электроэнергии каждой электросталеплавильной печью с начала периода максимума энергосистемы, суммируют эти показания и вычисляют оптимальное значение мощности на следующий шаг дискретизации путем вычитания из электроэнергии, необходимой на выплавку стали, электроэнергии, потребленной всеми печами к текущему моменту времени, и делением полученной разности на интервал времени до окончания периода максимума энергосистемы, в те же дискретные моменты времени сравнивают оптимальное значение мощности на следующий шаг дискретизации со средним значением измеренной мощности, и при отклонениях сравниваемых величин регулируют напряжение, подводимое к электросталеплавильным печам.

Недостатком данного способа является идеализация процесса электроплавки и невозможность его реализации, так как в любой момент времени может измениться электропотребление вследствие, например, обвала шихты, схождения на печах технологических фаз, обрыва дуги, изменения режима горения дуги при подаче в печь шлакообразующих или легирующих добавок и т.д. Поэтому определить электроэнергию, необходимую на выплавку стали, что предполагает способ, практически невозможно.

Известен способ управления электроснабжением комплекса электроприемников в периоды максимума нагрузки энергосистемы, включающий измерение расхода электроэнергии (W_t) за время (t), прошедшее от начала директивно заданного, например, получасового интервала (Т), и определение мощности (Р_от), которую необходимо отключить, чтобы не превысить заявленную мощность (Р_з), по формуле Р_от W_t/t (ТР_з -W_t)/(T t), после чего в случае положительного значения Р_от проводят отключение регулируемой мощности Р_рег, а в случае отрицательного значения регулирование нагрузки не проводят. (Р_от расчетное значение мощности, которую необходимо отключить, чтобы не превысить заявленную мощность, а Р_рег фактическое значение мощности потребителей-регуляторов.

Недостатком этого способа является следующее. Предприятием-потребителем заявляется энергоснабжающей организации некоторое значение активной мощности предприятия, усредненное на интервале времени 30 мин, в часы максимальной нагрузки энергосистемы (получасовой максимум активной мощности Р_з, кВт). Однако с целью снижения затрат на электроэнергию заявляемая величина Р_з выбирается меньше, чем максимальное значение получасовой активной мощности предприятия Р_м, которая может иметь место при совместной работе всех потребителей электроэнергии комплекса на максимум нагрузки. Р_м зависит от мощностей работающих на предприятии агрегатов, интенсивности их использования, времени года и т. д. Р_м определяется экспериментально или расчетом для конкретного периода времени, например, декады, месяца, квартала. Вследствие непредсказуемых изменений электротехнологических режимов плавки в электропечах при использовании известного способа невозможно определить, будет ли перерасход электроэнергии на следующем дискретном периоде контрольного получасового максимума. Поэтому даже в случае положительного значения Р_от за прошедший контрольный дискретный период времени на следующем интервале может произойти такой перерасход электроэнергии, который невозможно будет устранить за оставшееся до окончания получасового периода времени. В этом случае предприятие может быть отключено от сети и подвергается штрафам. Поэтому предприятиям приходится завышать уровень заявленной мощности, что связано с увеличением затрат на электроэнергию.

Целью изобретения является снижение заявленной мощности за счет повышения точности регулирования потребляемой мощности.

Это достигается тем, что после определения величины мощности Р_от, которую необходимо отключить, чтобы не превысить заявленную мощность Р_з, по формуле Р_отW_t/t (ТР_з W_t)/(T t) в случае положительного значения Р_от и выполнения неравенства Р_от > Р_рег проводят отключение регулируемой мощности Р_рег, а в случае, если Р_от ≅ Р_рег или при отрицательном значении Р_от проводят прогнозирование изменения электропотребления комплексом электроприемников посредством имитации потребления максимальной активной мощности Р_м на минимальном дискретном интервале времени δ t, следующем за прошедшим контрольным интервалом t, и определяют ожидаемую отключаемую мощность Р'_от по формуле Р'_от W_t + δ t P_м)/(t + δt) -[ТР_з (W_t + δ t P_м)]/[T (t + δ t)] после чего проводят сравнение Р'_от с Р_рег и при получении отрицательного значения Р'_от или положительного значения Р'_от ≅ Р_рег регулирование нагрузки не производят, а в случае положительного значения Р'_от и выполнения условия Р'_от > Р_рег производят отключение Р_рег.

Предложенный способ применительно к передельному металлургическому заводу реализуется следующим образом.

Передельный завод имеет в своем составе электросталеплавильное производство с двумя дуговыми сталеплавильными печами, установкой печь-ковш, машинами непрерывного литья заготовок и прокатный комплекс с мелкосортным станом. Основную электрическую нагрузку завода составляет электропечная нагрузка, доля которой в суммарной нагрузке завода около 75% В качестве потребителя-регулятора максимальной активной нагрузки завода выбирается одна из дуговых сталеплавильных печей, работа которой не связана с установкой печь-ковш. Регулирование максимальной активной нагрузки завода производится с помощью информационно-измерительной системы контроля электропотребления типа ИИСЭ 2М на основе информации о текущем расходе электроэнергии, отсчитанном от начала получасового интервала, о режимах работы наиболее мощных электроприемников и потребителя-регулятора.

В качестве исходной информации в систему ИИСЭ 2М вводятся: заявленное (договорное) значение активной мощности завода 122 МВт; максимальное значение получасовой активной мощности завода 145 МВт; календарное время часов утреннего и вечернего максимумов нагрузки энергосистемы.

Система начинает функционировать при наступлении часов максимума нагрузки энергосистемы. По прошествии 15 мин от начала получасового интервала ИИСЭ 2М производит расчет регулируемого воздействия по формуле Р_от W_t/t (0,5Р_з W_t)/(0,5 t). Начинать расчеты за меньшее время от начала получасового интервала в данном примере нет необходимости, так как за оставшееся до окончания получаса время во всех случаях возможна компенсация перебора активной мощности сверх заявленного значения.

При получении положительного значения Р_от и выполнении неравенства Р_от > Р_рег ИИСЭ 2М выдает сигнал на подъем электродов электропечи, используемой как потребитель-регулятор, и блокирование электродов в поднятом положении до окончания получасового интервала времени.

Если полученное значение Р_от < Р_рег или Р_от имеет отрицательное значение, ИИСЭ 2М производит прогнозный расчет изменения электропотребления завода посредством имитации потребления максимальной активной мощности 145 МВт на минимальном дискретном интервале времени 3 мин (по техническим возможностям ИИСЭ 2М), следующим за прошедшим контрольным интервалом t, по формуле: Р^,_от (W_t + 0,05Р_м) /(t + 0,005) [0,5Р_з (W_t + 0,05Р_м)]/[0,5 (t + 0,05)] При получении положительного значения Р'_от и выполнении неравенства Р'_от ≅ Р_рег или при отрицательном значении Р'_от регулирование нагрузки не производится. Если положительное значение Р'_от > Р_рег, ИИСЭ 2М выдает сигнал на подъем электродов электропечи и блокирование электродов в поднятом положении.

Расчеты регулирующего воздействия и анализ необходимости регулирования ИИСЭ 2М выполняет через каждые 3 мин до окончания получасового интервала, если регулирование нагрузки не производится. Процедура контроля максимальной нагрузки завода повторяется каждые 0,5 ч в часы максимума нагрузки энергосистемы.

Использование предлагаемого способа управления электроснабжением позволяет существенно снизить заявленную мощность, для конкретного примера на 23 МВт, и соответственно снизить затраты на электроэнергию. Кроме того, применение предлагаемого способа обеспечивает минимальное воздействие на технологический процесс.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА в периоды максимума нагрузки энергосистемы, включающий измерение расхода электроэнергии W_t за время t, прошедшее от начала директивно заданного T, например получасового, интервала, определение мощности P_от, которую необходимо отключить, чтобы не превысить заявленную мощность P_з, по формуле P_от W_t/t (T · P_з W_t)/T-t, в случае положительного значения P_от производят отключение регулируемой мощности p_рег, отличающийся тем, что производят прогнозирование изменения электропотребления металлургическим комплексом посредством имитации потребления им максимальной активной мощности P_м на минимальном дискретном интервале времени δt, следующем за прошедшим контрольным интервалом t, при этом определяют ожидаемую отключаемую мощность по формуле
сравнивают с P_рег, при отрицательном значении или выполнении условия отключение регулируемой мощности не производят, а в случае положительного значения и выполнении условия производят отключение регулируемой мощности.