» PhD - Áttekintő összefoglaló

PhD
Áttekintő összefoglaló

Dr. Fazekas András István
A LOLP VALÓSZÍNŰSÉGI MÉRTÉK ALKALMAZÁSÁNAK TOVÁBBFEJLESZTÉSE

 Elvételes kondenzációs és ellennyomású gőzturbinás erőműegységek megbízhatósági leírása Markov-modell alkalmazásával

PhD ÉRTEKEZÉS ÖSSZEFOGLALÁS

Az értekezés tárgya az elvételes kondenzációs és az ellennyomású gőzturbinás erőműegységek három- és többállapotú megbízhatósági leírása diszkrét állapotterű és folytonos időparaméterű Markov-folyamatok, illetve diszkrét állapotterű és diszkrét időparaméterű Markov-láncok segítségével. A kifejlesztett számítási eljárás jelentős mértékben javítja a LOLP-számítások, így a villamosenergia-termelés rendszerszintű megbízhatósága számításának pontosságát. A LOLP (Loss-of-Load Probability) a rendszerszintű teljesítőképesség-hiány általánosan használt valószínűségi mértéke, amely annak az aggregált valószínűségét adja meg adott tárgyidőszakra vonatkozóan, hogy a rendszerszintű terhelés meghaladja a rendszerszinten rendelkezésre álló villamos teljesítőképességet.

Az elvételes kondenzációs és az ellennyomás gőzturbinás erőműegységek eddigi gyakorlatban alkalmazott kétállapotú megbízhatósági leírása durva közelítését jelenti a valóságos üzemmenetnek, mivel ezen erőműegységek a kapcsolt energiatermelés miatt a teljes üzemi időszak meghatározott részében a névleges villamos teljesítőképességüknél kisebb villamos teljesítőképességgel állnak az erőműrendszer rendelkezésére. E probléma feloldására javasolja az értekezés az elvételes kondenzációs és az ellennyomású erőműegységek megbízhatósági leírására a három- és többállapotú állapottér-leírás (3. tézis). A javaslat újdonságtartalmát nem a három- és többállapotú megbízhatósági leírás képezi, hanem ennek a megbízhatósági modellnek az alkalmazása a szóban forgó technológiájú erőműegységekre. Az elvételes kondenzációs és az ellennyomású erőműegységek rendelkezésre álló maximális villamos teljesítőképessége a mindenkori kiadott hőteljesítmény, végső soron pedig a külső levegőhőmérséklet függvénye, értelemszerűen azokban az estekben, amikor a hőkiadás döntően fűtési célú. Az 1. tézis kimondja, hogy az elvételes kondenzációs és az ellennyomású erőműegységek rendelkezésre álló maximális villamos teljesítőképessége, mint valószínűségi változó a napi közepes külső levegőhőmérséklet, mint valószínűségi változó transzformáltja. Ebből következően a mindenkor rendelkezésre álló maximális villamos teljesítőképesség valószínűségi eloszlásfüggvénye meghatározható a külső levegőhőmérséklet adott helyen és adott időszakban ismert valószínűségi eloszlása alapján.  A 2. tézis az adott erőműegység maximálisan rendelkezésre álló villamos teljesítőképessége valószínűségi eloszlásfüggvényének meghatározására ad egyszerű megoldást.

Az értekezés bemutatja az erőműegységek megbízhatósági modellezését az állapottér-leírás módszerének alkalmazásával. Az állapottér-leírás módszer alkalmazásának előnye, hogy az esetek abszolút többségében Markov-modell alkalmazásával leírható a rendszer egyik rendszerállapotból egy másik rendszerállapotba való átmenete. Az erőműegységek véletlenszerű állapotváltozásának, illetve az erőműrendszerek konfiguráció-változásának leírása történhet diszkrét időparaméterű és diszkrét állapotterű Markov-láncokkal és folytonos időparaméterű, diszkrét állapotterű Markov-folyamatokkal. Az értekezés mindkét esetre vonatkozóan bemutatja a módszer alkalmazását. A villamosenergia-termelés rendszerszintű megbízhatósági analízise szempontjából a hosszú távú valószínűség-eloszlások meghatározásának van jelentősége, tekintettel a vizsgálatok időhorizontjára. A szóban forgó technológiájú erőműegységek ugyanis a stacioner eloszlásnak megfelelő eloszlásban tartózkodnak az egyes definiált üzemállapotokban – hosszabb időtávot tekintve. Az értekezésben bizonyításra kerül, hogy az erőműegységek véletlen üzemmenetét leíró Markov-láncok ergodikusak, következésképpen létezik a keresett stacioner eloszlás. Az erőműegységek megbízhatósági viselkedésének leírása és a LOLP-számítások szempontjából legfontosabb számított értékek az ún. készenléti tényezők, illetve a meghibásodási tényező. Három- és többállapotú megbízhatósági leírás esetében az egyes üzemképes üzemállapotokra vonatkozó készenléti tényezők, illetve a meghibásodási tényező meghatározásának hogyanját a 4. tézis definiálja. A LOLP-számítások további fontos bemenő adata az egyes definiált üzemképes üzemállapotokhoz tartozó átlagos teljesítőképesség. Az átlagos teljesítőképesség meghatározásának alapelvét az 5. tézis fogalmazza meg. Eszerint a számítás alapelve az, hogy az adott teljesítőképesség-tartományban tartózkodás során ténylegesen kiadott villamos energia mennyisége egyezzen meg az átlagértékkel számolt villamosenergia-kiadással. A -adik üzemképes üzemállapotbeli átlagos teljesítmény  az adott üzemállapotbeli teljesítményértékek előfordulási valószínűséggel súlyozott összege és az egyes teljesítményértékek előfordulási valószínűsége összegének hányadosaként adódik.

A javasolt számítási eljárás alkalmazásának eredményeképpen a tapasztalatok alapján 10-30 %-os pontosságjavulással lehet számolni. Ez egyben azt is jelenti, hogy a kifejlesztett számítási eljárás minden olyan esetben alkalmazható, amikor – valamilyen módon – ismert a definiált üzemállapotok valószínűségi eloszlása.


 
Magyar Villamos Művek Zrt.
H-1031 Budapest, III.
Szentendrei út 207-209.


Telefon: 36 1 304 2283
Fax:      36 1 202 6186
E-mail:  afazekas@mvm.hu
www.mvm.hu/Engine.aspx
Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
H-1111 Budapest, XI.
Műegyetem rakpart 3-9. D. Épület

Telefon: 36 1 463 2613
Fax:      36 1 463 1762
E-mail:   afazekas@mvm.hu
www.bme.hu   www.energia.bme.hu

www.fazekas-andras-istvan.hu